CN115106762B - 一种汽车动力电池模组自动装配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车动力电池模组自动装配系统，输送线上沿产品流向依次设置RF I D读写器、电检对接装置、电检设备和扫码器，输送线上具有模组托盘，模组托盘上具有RF I D标签；台车定位装置出料侧布置拧紧机器人，台车定位装置进料侧布置模组抓取机器人，拧紧机器人和模组抓取机器人上分别设置拧紧抓手和模组抓手；拧紧机器人一侧布置排钉机，排钉机与送钉机相连。有益效果为：机器人自动抓取模组，自动装配拧紧模组，提高节拍，减少人工；模组装配、拧紧在一个工位上实现，减少占地，节约空间，减少设备成本；设置自动排钉机，实现多颗长螺钉同时吸取，一次完成模组多颗螺钉自动拧紧，提高节拍。

Description

一种汽车动力电池模组自动装配系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车动力电池模组装配技术领域，具体涉及一种汽车动力电池模组自动装配系统及方法。

背景技术

我国在电池材料和单体电池方面已达到国际先进水平，而新能源汽车的发展仍处于起步阶段，以特斯拉为首的新能源汽车整机厂把先进生产技术引入中国，比亚迪、尉来、理想、小鹏等国内自主品牌的新能源汽车厂家保持高速发展，传统新能源汽车的转型受诸多因素限制，前进步伐缓慢；车型、动力电池能量密度、动力电池及电池模组规格不一等等。不同品牌车企、不同车型、不同动力电池规格，使得动力电池模组针对每个车型都有不同规格需求，不同汽车厂商动力电池和模组产品没有统一规格和生产工艺，基本采用非标定制产品。

电池规格及生产工艺多样化、模组来料的精度低，目前电池线模组上料、模组拧紧工位大多采用人工作业，制约了动力电池组产业化自动化产线的发展，模组自动化生产率不高，目前的电池总装配线的产能远远不足，急需提升自动化生产率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车动力电池模组自动装配系统及方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种汽车动力电池模组自动装配系统，包括：输送线和台车定位装置，输送线上沿产品流向依次设置RFID读写器、电检对接装置、电检设备和扫码器，输送线上具有模组托盘，模组托盘上具有RFID标签；台车定位装置出料侧布置拧紧机器人，台车定位装置进料侧布置模组抓取机器人，拧紧机器人和模组抓取机器人上分别设置拧紧抓手和模组抓手；拧紧机械人一侧布置排钉机，排钉机与送钉机相连。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，台车定位装置包括：Y向夹紧气缸、Y向压臂、X向导向轨、Z向台车压块、托盘Z向顶升气缸、托盘定位销、托盘Z向机械限位、托盘顶升位置开关、托盘顶升导轨、台车定位底座和光通讯开关，台车定位底座两侧设置X向导向轨，台车定位底座上在其中一X向导向轨的两端处设置分别设置Y向夹紧气缸，Y向夹紧气缸的活塞杆上设置Y向压臂，X向导向轨上在两端处均设置Z向台车压块，台车定位底座上在两个X向导向轨的外侧均设置安装架，安装架上设置托盘Z向顶升气缸和托盘顶升位置开关，托盘Z向顶升气缸的活塞杆上设置托板，托板两端设置托盘定位销，托板与安装架之间设置托盘顶升导轨，台车定位底座上在其中一X向导向轨的外侧设置光通讯开关。

进一步，拧紧抓手包括：安装座、拧紧轴、吸钉气缸、真空发生器组件、真空压力传感器、拧紧气缸、真空吸钉模块、夹持气缸、导向气缸、第一夹爪、定位导向和套筒，安装座两侧均设置真空发生器组件和真空压力传感器；

所述拧紧抓手包含4套螺钉自动拧紧装置，每套拧紧装置包含一根拧紧轴、一个吸钉气缸、一个拧紧气缸、一个真空吸钉模块、一个夹持气缸、一个第一夹爪和一个套筒；

所述拧紧轴、吸钉气缸、真空吸钉模块、第一夹爪和套筒从上至下依次布置；

夹持气缸的活塞杆上设置第一夹爪，导向气缸设置在安装座内，导向气缸的活塞杆上设置定位导向。

进一步，模组抓手包括：基板、防坠气缸、第一导轨、视觉相机、光源、测距仪、夹紧气缸、第二夹爪、定位销和防坠夹爪，基板一侧设置视觉相机、光源和测距仪，基板下方在对应电池模组的四个螺钉孔处设置四颗定位销，基板上在对应各定位销处转动设置防坠气缸，防坠气缸具有后退锁，基板下方在每个防坠气缸处均转动设置一个防坠夹爪，防坠夹爪与防坠气缸的活塞杆转动连接，基板下方设置夹紧气缸，第二夹爪布置在基板下方，第二夹爪通过第一导轨与基板相连，夹紧气缸的活塞杆与第二夹爪相连。

进一步，排钉机包括：输钉管、接钉台、排钉输送台、漫反射开关、第一接近开关、第二导轨、支撑台、底板、管式接近开关、工作气缸、缓冲器和第二接近开关，底板设置在支撑台上，排钉输送台通过第二导轨与底板相连，工作气缸设置在底板上，工作气缸的活塞杆与排钉输送台相连，接钉台布置在排钉输送台移动方向的上方，接钉台与底板相固定，接钉台上布置四根输钉管，输钉管上设置管式接近开关，底板上在排钉输送台的两侧设置漫反射开关，排钉输送台的两侧设置第一接近开关，底板上在排钉输送台背离接钉台的一侧设置缓冲器和第二接近开关。

进一步，输送线包括：双层倍速链、挡止机构、顶升装置、输送减速电机、电动滚筒、双层升降机构和检测开关，双层倍速链上在RFID读写器的出口侧设置检测开关，双层倍速链具有两个出口，其中一个出口处设置双层升降机构，另一个出口处依次设置电检对接装置、电检设备、扫码器、顶升装置和挡止机构，双层倍速链上设置输送减速电机，双层升降机构上设置电动滚筒。

进一步，模组托盘包括：第一托盘下层板、第二托盘上层板、第三导轨、柱塞销、人工扳手、第一模组底板、导气管底板、第二模组底板、模组挡块、导气管定位销和RFID标签，第一托盘下层板四周设置扳手位，导气管底板固定在第二托盘上层板上，第三导轨和第二模组底板分别固定在导气管底板两侧的第二托盘上层板上，第一模组底板活动布置在第三导轨上，第一模组底板远离导气管底板的一侧设置模组挡块，第二模组底板远离导气管底板的一侧设置模组挡块，第一模组底板和第二模组底板的两端均设置模组定位孔，导气管底板的一端设置导气管定位销，第一模组底板的一端设置人工扳手和柱塞销；第二托盘上层板的一侧设置RFID标签。

进一步，还包括：安全护栏和安全光栅，送钉机、排钉机、台车定位装置、拧紧抓手、拧紧机器人、模组抓手、模组抓取机器人、输送线、模组托盘、电检设备、电检对接装置、扫码器和RFID读写器由安全护栏围合；安全护栏上在台车定位装置的进出料方向各设置一个安全光栅。

进一步，还包括：控制设备，送钉机、排钉机、台车定位装置、拧紧抓手、拧紧机器人、模组抓手、模组抓取机器人、输送线、电检设备、电检对接装置、扫码器和RFID读写器分别与控制设备电连接。

基于上述技术方案，本发明还提供一种所述汽车动力电池模组自动装配系统对动力电池模组的装配方法，包括如下步骤：

S01、人工搬运电池模组和导气管上线在模组托盘9上，扫码获取两个电池模组ID信息，并将ID信息上传至MES，对判断合格产品，作业人员操作确认按钮，确认上线作业完成，对判断不合格产品，作业人员更换电池模组，系统记录电池模组更换作业；

S02、根据模组托盘9与电池模组ID对应关系，将模组托盘9关联电池模组ID与模组检测数据；

S03、作业人员按开始按钮，电检对接装置11开始运转，并自动对接正负极端子，电检设备10实施在线检测，将电池模组电压、内阻等数据与电池模组ID关联，并上传至MES，接收MES判定结果，对参数不合格品且无需充电，电池模组经模组充放电工位返回不合格电池模组缓存工位，人工下线送至返修工位，对参数不合格且需要充放电的电池模组经模组充放电工位返回不合格电池模组缓存工位，人工下线至离线充放电区域，充放电合格后重新进入模组上线工位，对合格产品，流入下一工序；

S04、充放电工位下一个工序是模组识别工位，读取模组托盘9RFID信息，确认托盘上电池模组型号，A/B模组进入左边对应输送线，到达缓存区；C/D模组进入右边对应输送线，到达缓存区；

S05、读取模组托盘9RFID信息，模组抓取机器人7扫描电池模组ID，确认电池模组状态；

S06、AGV承载台车上承载有电池下壳体，由台车定位装置3定位；

S07、模组抓取机器人7接收台车到位信号及PACK信息RFID，模组抓取机器人7配合模组抓手6到达台车下壳体上方，视觉二次定位下壳体位置；

S08、模组抓取机器人7配合模组抓手6从缓存区视觉引导抓取模组入壳，发出OK信号，模组抓取机器人7配合模组抓手6视觉定位模组螺钉孔位置，通过两个机器人之间通讯，模组抓取机器人7将模组螺钉孔位置信息传讯至拧紧机器人5；

S09、送钉机1向排钉机2输送对应数量螺钉，拧紧机器人5控制拧紧抓手4获取螺钉，视觉引导对模组进行自动拧紧；

S10、从MES获得台车RFID，并将台车RFID与电池模组ID关联，将电池模组检测信息、电池模组充放电等信息关联后上传至MES ，然后台车定位装置3松开台车，发送AGV离位信号，从MES接收并在本地数据库记录模组OK/NG状态。

本发明的有益效果是：

1）机器人自动抓取模组，自动装配拧紧模组，提高节拍，减少人工；

2）模组装配、拧紧在一个工位上实现，防止不同工位之间的输送导致模组错位，从而自动拧紧不能实现；且减少占地，节约空间，减少设备成本；

3）采用视觉引导机器人抓取放置模组，视觉引导机器人自动拧紧模组；

4）模组抓手采用气缸驱动夹爪夹持模组，增加4套安全防坠装置，防止断气、断电时模组坠落；

5）设置自动排钉机，实现多颗长螺钉同时吸取，一次完成模组4颗螺钉自动拧紧，提高节拍；

6）自动拧紧抓手上设置导向，对模组进行初定位，导向采用气缸驱动在Z向移动，另外，整体可实现模组自动拧紧；

7）双层倍速链，实现模组缓存、上件、充放电、识别分组、不合格下线、输送等功能，集成多个托盘上下两层循环输送，采用RFID识别绑定托盘与模组ID，实现产品追溯；

8）AGV承载台车进入装配工位，台车定位装置对台车托盘顶升入销定位，实现下壳体精定位；

9）模组放置在托盘中精定位，托盘在倍速链抓取工位采用顶升入销精定位，确保机器人抓取模组精度。

附图说明

图1为本发明所述汽车动力电池模组自动装配系统的结构图；

图2为本发明所述AGV承载台车与台车定位装置的配合图；

图3为本发明所述台车定位装置的结构图；

图4为本发明所述拧紧抓手的结构图；

图5为本发明所述模组抓手的结构图；

图6为本发明所述排钉机的结构图；

图7为本发明所述输送线的结构图；

图8为本发明所述模组托盘的结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、送钉机，2、排钉机，201、输钉管，202、接钉台，203、排钉输送台，204、漫反射开关，205、第一接近开关，206、第二导轨，207、支撑台，208、底板，209、管式接近开关，210、工作气缸，211、缓冲器，212、第二接近开关，3、台车定位装置，301、Y向夹紧气缸，302、Y向压臂，303、X向导向轨，304、Z向台车压块，305、托盘Z向顶升气缸，306、托盘定位销，307、托盘Z向机械限位，308、托盘顶升位置开关，309、托盘顶升导轨，310、台车定位底座，311、光通讯开关，4、拧紧抓手，401、安装座，402、拧紧轴，403、吸钉气缸，404、真空发生器组件，405、真空压力传感器，406、拧紧气缸，407、真空吸钉模块，408、夹持气缸，409、导向气缸，410、第一夹爪，411、定位导向，412、套筒，5、拧紧机械人，6、模组抓手，601、基板，602、防坠气缸，603、第一导轨，604、视觉相机，605、光源，606、测距仪，607、夹紧气缸，608、第二夹爪，609、定位销，610、防坠夹爪，7、模组抓取机器人，8、输送线，801、双层倍速链，802、挡止机构，803、顶升装置，804、输送减速电机，805、电动滚筒，806、双层升降机构，807、检测开关，9、模组托盘，901、第一托盘下层板，902、第二托盘上层板，903、第三导轨，904、柱塞销，905、人工扳手，906、第一模组底板，907、导气管底板，908、第二模组底板，909、模组挡块，910、导气管定位销，911、RFID标签，912、扳手位，913、模组定位孔，10、电检设备，11、电检对接装置，12、扫码器，13、RFID读写器，14、安全护栏，15、安全光栅，16、视觉控制柜，17、拧紧控制柜，18、拧紧HMI柜，19、PLC控制柜，20、倍速链控制柜，21、监控控制箱，22、MES控制柜，23、充放电控制柜，24、充放电恒温箱，25、机器人控制柜，26、AGV承载台车。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1～图8所示，一种汽车动力电池模组自动装配系统，包括：

送钉机1、排钉机2、台车定位装置3、拧紧抓手4、拧紧机器人5、模组抓手6、模组抓取机器人7、输送线8、模组托盘9、电检设备10、电检对接装置11、扫码器12和RFID读写器13；

输送线8上沿产品流向依次设置RFID读写器13、电检对接装置11、电检设备10和扫码器12；

输送线8上具有模组托盘9，模组托盘9上具有RFID标签911；

台车定位装置3出料侧布置拧紧机器人5，台车定位装置3进料侧布置模组抓取机器人7；

拧紧抓手4和模组抓手6分别设置在拧紧机器人5和模组抓取机器人7上；

排钉机2布置在拧紧机械人5的一侧，送钉机1与排钉机2相连。

实施例2

如图2、图3所示，本实施例为在实施例1的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：

台车定位装置3包括：

Y向夹紧气缸301、Y向压臂302、X向导向轨303、Z向台车压块304、托盘Z向顶升气缸305、托盘定位销306、托盘Z向机械限位307、托盘顶升位置开关308、托盘顶升导轨309、台车定位底座310和光通讯开关311；

X向导向轨303的数量为两根，两根X向导向轨303分别设置在台车定位底座310的两侧；

台车定位底座310上在其中一X向导向轨303的两端处设置分别设置Y向夹紧气缸301，两个Y向夹紧气缸301的活塞杆均朝外，Y向夹紧气缸301的活塞杆上设置Y向压臂302；

X向导向轨303上在两端处均设置Z向台车压块304，Z向台车压块304沿X向导向轨303长度方向为两侧低中间高的形状；

台车定位底座310上在两根X向导向轨303的外侧均设置安装架；

每个安装架上均设置托盘Z向顶升气缸305和托盘顶升位置开关308；

此外，托盘Z向顶升气缸305的活塞杆上设置托板，托板两端设置托盘定位销306；

托板与安装架之间设置托盘顶升导轨309；

台车定位底座310上在其中一X向导向轨303的外侧设置光通讯开关311。

台车定位装置3工作流程：

AGV承载台车沿着X向导向轨303前进，AGV承载台车上X向导向轮沿着X向导向轨303内侧滚动，AGV承载台车X向定位完成；

AGV承载台车Z向导向轮在X向导向轨303上方滚动，在Z向台车压块304位置，AGV承载台车脱离地面，实现台车Z向定位；

AGV承载台车沿着X向导向轨303到达指定位置，光通讯开关311检测AGV承载台车到位，Y向夹紧气缸301带动Y向压臂302前端夹紧（台车前进方向为基准，台车前方支柱为前端），挡止AGV承载台车；

接着后端Y向夹紧气缸301带动Y向压臂302后端夹紧，AGV承载台车Y向定位完成；

托盘Z向顶升气缸305驱动托板上升，托板沿着托盘顶升导轨309平稳上升，避免卡阻；

托盘定位销306进入模组托盘9，两销一面实现模组托盘9X、Y方向精定位；

台车定位装置3设置托盘Z向机械限位307，实现托盘Z向定位；

台车定位装置3设置托盘顶升位置开关308，便于识别模组托盘9定位位置，向机器人发送定位完成信号，机器人接收信号后，进入下一步工序。

实施例3

如图4所示，本实施例为在实施例1或2的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：

拧紧抓手4包括：安装座401、拧紧轴402、吸钉气缸403、真空发生器组件404、真空压力传感器405、拧紧气缸406、真空吸钉模块407、夹持气缸408、导向气缸409、第一夹爪410、定位导向411和套筒412；

安装座401两侧均设置真空发生器组件404和真空压力传感器405；

拧紧抓手包含4套螺钉自动拧紧装置，每套拧紧装置包含一根拧紧轴402、一个吸钉气缸403、一个拧紧气缸406、一个真空吸钉模块407、一个夹持气缸408、一个第一夹爪410和一个套筒412；

拧紧轴402、吸钉气缸403、真空吸钉模块407、第一夹爪410和套筒412从上至下依次布置；

夹持气缸408的活塞杆上设置第一夹爪410，导向气缸409设置在安装座401内，导向气缸409的活塞杆上设置定位导向411。

拧紧抓手4工作流程：

拧紧抓手参数初始化（吸钉气缸403伸出，拧紧气缸406伸出，夹持气缸408打开，真空阀关闭），排钉机2螺钉到位，拧紧机器人5承载拧紧抓手4到排钉机2螺钉上方，吸钉气缸403缩回真空阀打开，真空发生器组件404产生真空，真空压力传感器405检测合格；吸钉气缸403伸出，夹持气缸408关闭，带动第一夹爪410夹紧套筒412，真空吸钉模块407吸住螺钉；

拧紧机器人5承载拧紧抓手4移动到模组托盘9上方，导向气缸409伸出，定位导向411伸入模组定位槽，夹持气缸408打开，吸钉气缸403缩回，拧紧气缸406缩回，拧紧轴402启动准备拧紧，真空阀关闭，拧紧轴402完成螺钉自动拧紧。

实施例4

如图5所示，本实施例为在实施例1或2或3的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：

模组抓手6包括：基板601、防坠气缸602、第一导轨603、视觉相机604、光源605、测距仪606、夹紧气缸607、第二夹爪608、定位销609和防坠夹爪610，基板601一侧设置视觉相机604、光源605和测距仪606；

基板601下方在对应电池模组的四个螺钉孔处设置四颗定位销609；

基板601上在对应各定位销609处转动设置防坠气缸602；

基板601下方在每个防坠气缸602处均转动设置一个防坠夹爪610，防坠夹爪610与防坠气缸602的活塞杆转动连接；

基板601下方设置夹紧气缸607，第二夹爪608布置在基板601下方，第二夹爪608通过第一导轨603与基板601相连，夹紧气缸607的活塞杆与第二夹爪608相连。

模组抓手6工作流程：防坠气缸602缩回，4个防坠夹爪610打开；

模组托盘9输送到机器人抓取位置，模组抓取机器人7承载模组抓手6到达模组上方，视觉相机604二次定位模组X、Y向，测距仪606定位模组Z向位置；

模组抓取机器人7承载模组抓手6下移，四颗定位销609插入模组定位，四颗定位销609圆柱端面与模组螺钉孔上方接触到位，第二夹爪608一端入销模组侧面，夹紧气缸607驱动另一端第二夹爪608沿着第一导轨603移动，第二夹爪608夹紧模组，防坠气缸602伸出，4个防坠夹爪610关闭，防止模组搬运过程中坠落，防坠气缸602具有后退锁，防坠气缸602为现有技术，放置断电、断气过程中，气缸保持推进状态，实现模组紧急情况下防坠功能。

实施例5

如图6所示，本实施例为在实施例1或2或3或4的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：

排钉机2包括：输钉管201、接钉台202、排钉输送台203、漫反射开关204、第一接近开关205、第二导轨206、支撑台207、底板208、管式接近开关209、工作气缸210、缓冲器211和第二接近开关212；

底板208设置在支撑台207上，排钉输送台203通过第二导轨206与底板208相连；

工作气缸210设置在底板208上，工作气缸210的活塞杆与排钉输送台203相连，接钉台202布置在排钉输送台203移动方向的上方；

接钉台202与底板208相固定，接钉台202上布置四根输钉管201；

输钉管201上设置管式接近开关209，底板208上在排钉输送台203的两侧设置漫反射开关204，排钉输送台203的两侧设置第一接近开关205，底板208上在排钉输送台203背离接钉台202的一侧设置缓冲器211和第二接近开关212。

排钉机2工作流程：初始位置（工作气缸210缩回，排钉输送台203在拧紧抓手4吸钉位置）；

工作气缸210伸出，通过2根第二导轨206带动排钉输送台203到达接钉台202下方，排钉输送台203两端均设置机械限位装置（包含缓冲器211和第二接近开关212）保证排钉输送台203位置精准，自动送钉机1通过输钉管输送螺钉到达接钉台202，该位置输钉管201设置管式接近开关209，检测4颗螺钉到位，螺钉下落到排钉输送台203四个接钉位置，工作气缸210缩回，排钉输送台203承载4颗螺钉到达吸钉位置，吸钉位置设置漫反射开关204，检测排钉输送台203到位，螺钉正下方分别设置第一接近开关205，检测螺钉在位。

实施例6

如图7所示，本实施例为在实施例1～5任一实施例的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：

输送线8包括：双层倍速链801、挡止机构802、顶升装置803、输送减速电机804、电动滚筒805、双层升降机构806和检测开关807，双层倍速链801上在RFID读写器13的出口侧设置检测开关807，双层倍速链801具有两个出口，其中一个出口处设置双层升降机构806，另一个出口处依次设置电检对接装置11、电检设备10、扫码器12、顶升装置803和挡止机构802，双层倍速链801上设置输送减速电机804，双层升降机构806上设置电动滚筒805；

双层倍速链801输送速度8m/min～16m/min，配置输送减速电机804变频调节输送速度；

机身导轨采用倍速链专用铝合金型材制作；

采用三倍速钢制增速链条,带动模组托盘9平稳运行；上层用于输送由模组托盘9承载的电池模组与导气管组合体，下层用于返回空模组托盘9或承载NG模组的模组托盘9；

输送线8配置视频监控摄像头及显示器反应从电池模组上线工位至电池模组自动抓取入壳工位设备运行状况，方便人工检测；

人工上线、电检、缓存区设置顶升工位，设置4台升降机，位于电池模组输送线4个端部，人工上线工位：

设置两台固定扫码器，扫码器开始扫码获取电池模组ID，系统将电池模组ID上传至MES，配置一台手动无线扫码器用于自动扫码器失效时扫描电池模组ID；

工位配置HMI，用于作业确认及提示作业信息；

配置人工作业完成按钮，人工完成电池模组和导气管在模组托盘9上的作业后，人工确认定位作业完成，用于确认模组人工上线作业完成；

电检工位：设置防护罩，人工作业口设置安全光栅，防止自动对接装置伤害作业人员。

实施例7

如图8所示，本实施例为在实施例1～6任一实施例的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：

模组托盘9包括：第一托盘下层板901、第二托盘上层板902、第三导轨903、柱塞销904、人工扳手905、第一模组底板906、导气管底板907、第二模组底板908、模组挡块909、导气管定位销910和RFID标签911；

第二托盘上层板902设置在第一托盘下层板901上，第二托盘上层板902采用铝合金材质，第一托盘下层板901采用树脂材质；

第一托盘下层板901四周设置扳手位912；

导气管底板907固定在第二托盘上层板902上，第三导轨903和第二模组底板908分别固定在导气管底板907两侧的第二托盘上层板902上，第一模组底板906活动布置在第三导轨903上，第一模组底板906在第三导轨903上的移动方向为靠近和远离导气管底板907；

第一模组底板906远离导气管底板907的一侧设置模组挡块909，第二模组底板908远离导气管底板907的一侧设置模组挡块909，第一模组底板906和第二模组底板908的两端均设置模组定位孔913；

导气管底板907的一端设置导气管定位销910，第一模组底板906的一端设置人工扳手905和柱塞销904；第二托盘上层板902的一侧设置RFID标签911；

模组托盘9采用精定位，模组托盘9承载两块电池模组与导气管，一块电池模组及导气管采用固定定位装置定位,使用电池模组及导气管上的定位销定位,一套电池模组使用第三导轨903定位,然后手动推动第一模组底板906向固定部分靠拢,到位后通过柱塞销904锁定,保证两套模组定位牢固；RFID标签911记录生产过程中电池模组与托盘对应关系。

实施例8

如图1所示，本实施例为在实施例1～7任一实施例的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：

汽车动力电池模组自动装配系统还包括：安全护栏14、安全光栅15和控制设备；

送钉机1、排钉机2、台车定位装置3、拧紧抓手4、拧紧机器人5、模组抓手6、模组抓取机器人7、输送线8、模组托盘9、电检设备10、电检对接装置11、扫码器12和RFID读写器13由安全护栏14围合，而安全护栏14上在台车定位装置3的进出料方向各设置一个安全光栅15；

送钉机1、排钉机2、台车定位装置3、拧紧抓手4、拧紧机器人5、模组抓手6、模组抓取机器人7、输送线8、电检设备10、电检对接装置11、扫码器12和RFID读写器13分别与控制设备电连接，即彼此有数据交互；

控制设备包含：视觉控制柜16、拧紧控制柜17、拧紧HMI柜18、PLC控制柜19、倍速链控制柜20、监控控制箱21、MES控制柜22、充放电控制柜23、充放电恒温箱24和机器人控制柜25。

实施例9

一种汽车动力电池模组自动装配方法，包括如下步骤：

S01、人工搬运电池模组和导气管上线在模组托盘9上，扫码获取两个电池模组ID信息，并将ID信息上传至MES，对判断合格产品，作业人员操作确认按钮，确认上线作业完成，对判断不合格产品，作业人员更换电池模组，系统记录电池模组更换作业；

S02、根据模组托盘9与电池模组ID对应关系，将模组托盘9关联电池模组ID与模组检测数据；

S03、作业人员按开始按钮，电检对接装置11开始运转，并自动对接正负极端子，电检设备10实施在线检测，将电池模组电压、内阻等数据与电池模组ID关联，并上传至MES，接收MES判定结果，对参数不合格品且无需充电，电池模组经模组充放电工位返回不合格电池模组缓存工位，人工下线送至返修工位，对参数不合格且需要充放电的电池模组经模组充放电工位返回不合格电池模组缓存工位，人工下线至离线充放电区域，充放电合格后重新进入模组上线工位，对合格产品，流入下一工序；

S04、充放电工位下一个工序是模组识别工位，读取模组托盘9RFID信息，确认托盘上电池模组型号，A/B模组进入左边对应输送线，到达缓存区；C/D模组进入右边对应输送线，到达缓存区；

S05、读取模组托盘9RFID信息，模组抓取机器人7扫描电池模组ID，确认电池模组状态；

S06、AGV承载台车上承载有电池下壳体，由台车定位装置3定位；

S07、模组抓取机器人7接收台车到位信号及PACK信息RFID，模组抓取机器人7配合模组抓手6到达台车下壳体上方，视觉二次定位下壳体位置；

S08、模组抓取机器人7配合模组抓手6从缓存区视觉引导抓取模组入壳，发出OK信号，模组抓取机器人7配合模组抓手6视觉定位模组螺钉孔位置，通过两个机器人之间通讯，模组抓取机器人7将模组螺钉孔位置信息传讯至拧紧机器人5；

S09、送钉机1向排钉机2输送对应数量螺钉，拧紧机器人5控制拧紧抓手4获取螺钉，视觉引导对模组进行自动拧紧；

S10、从MES获得台车RFID，并将台车RFID与电池模组ID关联，将电池模组检测信息、电池模组充放电等信息关联后上传至MES ，然后台车定位装置3松开台车，发送AGV离位信号，从MES接收并在本地数据库记录模组OK/NG状态。

本发明所能达到的技术效果为：

1）机器人自动抓取模组，自动装配拧紧模组，提高节拍，减少人工；

2）模组装配、拧紧在一个工位上实现，防止不同工位之间的输送导致模组错位，从而自动拧紧不能实现；且减少占地，节约空间，减少设备成本；

3）采用视觉引导机器人抓取放置模组，视觉引导机器人自动拧紧模组；

4）模组抓手采用气缸驱动夹爪夹持模组，增加4套安全防坠装置，防止断气、断电时模组坠落；

5）设置自动排钉机，实现多颗长螺钉同时吸取，一次完成模组4颗螺钉自动拧紧，提高节拍；

6）自动拧紧抓手上设置导向，对模组进行初定位，导向采用气缸驱动在Z向移动，另外，整体可实现模组自动拧紧；

7）双层倍速链，实现模组缓存、上件、充放电、识别分组、不合格下线、输送等功能，集成多个托盘上下两层循环输送，采用RFID识别绑定托盘与模组ID，实现产品追溯；

8）AGV承载台车进入装配工位，台车定位装置对台车托盘顶升入销定位，实现下壳体精定位；

9）模组放置在托盘中精定位，托盘在倍速链抓取工位采用顶升入销精定位，确保机器人抓取模组精度。

预期达到的技术指标

1、模组装配时，下壳体定位精度：±0.2mm；模组自动抓取精度±0.5mm；模组自动安装精度±1mm；

2、模组自动抓取抓手适配多规格模组需求，识别抓取模组准确率≥99%；

3、模组自动拧紧抓手适配多规格模组需求，自动拧紧模组准确率≥99%；

4、 生产节拍为165秒；

设备能力：所有设备按满足一年300天、每天21小时连续运行设计；

设备开动率：≥99%；

设备使用寿命≥10年，MTBF平均故障时间≥2000小时，MTTR平均维修时间≤0.5小时。

产能提升，由1万台/年提升到5万台/年，多车型公用，节省设备占地面积至少50%，减少4名操作人员，减少劳动强度降低生产成本。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种汽车动力电池模组自动装配系统，其特征在于，包括：输送线（8）和台车定位装置（3），所述输送线（8）上沿产品流向依次设置RFID读写器（13）、电检对接装置（11）、电检设备（10）和扫码器（12），所述输送线（8）上具有用于承载电池模组和导气管的模组托盘（9），所述模组托盘（9）上具有RFID标签（911）；承载台车上承载有电池下壳体，由台车定位装置（3）定位；

所述台车定位装置（3）出料侧布置拧紧机器人（5），所述台车定位装置（3）进料侧布置模组抓取机器人（7），所述拧紧机器人（5）和所述模组抓取机器人（7）上分别设置拧紧抓手（4）和模组抓手（6）；

所述拧紧机器人（5）一侧布置排钉机（2），所述排钉机（2）与送钉机（1）相连；

所述台车定位装置（3）包括：Y向夹紧气缸（301）、Y向压臂（302）、X向导向轨（303）、Z向台车压块（304）、托盘Z向顶升气缸（305）、托盘定位销（306）、托盘Z向机械限位（307）、托盘顶升位置开关（308）、托盘顶升导轨（309）、台车定位底座（310）和光通讯开关（311），所述台车定位底座（310）两侧设置X向导向轨（303），所述台车定位底座（310）上在其中一X向导向轨（303）的两端处设置分别设置Y向夹紧气缸（301），所述Y向夹紧气缸（301）的活塞杆上设置Y向压臂（302），所述X向导向轨（303）上在两端处均设置Z向台车压块（304），所述台车定位底座（310）上在两个X向导向轨（303）的外侧均设置安装架，所述安装架上设置托盘Z向顶升气缸（305）和托盘顶升位置开关（308），所述托盘Z向顶升气缸（305）的活塞杆上设置托板，所述托板两端设置托盘定位销（306），所述托板与所述安装架之间设置托盘顶升导轨（309），所述台车定位底座（310）上在其中一X向导向轨（303）的外侧设置光通讯开关（311）；

所述拧紧抓手（4）包括：安装座（401）、拧紧轴（402）、吸钉气缸（403）、真空发生器组件（404）、真空压力传感器（405）、拧紧气缸（406）、真空吸钉模块（407）、夹持气缸（408）、导向气缸（409）、第一夹爪（410）、定位导向（411）和套筒（412），所述安装座（401）两侧均设置真空发生器组件（404）和真空压力传感器（405）；

所述拧紧抓手（4）包含4套螺钉自动拧紧装置，每套拧紧装置包含一根拧紧轴（402）、一个吸钉气缸（403）、一个拧紧气缸（406）、一个真空吸钉模块（407）、一个夹持气缸（408）、一个第一夹爪（410）和一个套筒（412）；

所述拧紧轴（402）、吸钉气缸（403）、真空吸钉模块（407）、第一夹爪（410）和套筒（412）从上至下依次布置；

所述夹持气缸（408）的活塞杆上设置第一夹爪（410），所述导向气缸（409）设置在所述安装座（401）内，所述导向气缸（409）的活塞杆上设置定位导向（411）；

所述模组抓手（6）包括：基板（601）、防坠气缸（602）、第一导轨（603）、视觉相机（604）、光源（605）、测距仪（606）、夹紧气缸（607）、第二夹爪（608）、定位销（609）和防坠夹爪（610），所述基板（601）一侧设置视觉相机（604）、光源（605）和测距仪（606），所述基板（601）下方在对应电池模组的四个螺钉孔处设置四颗定位销（609），所述基板（601）上在对应各定位销（609）处转动设置防坠气缸（602），所述防坠气缸（602）具有后退锁，所述基板（601）下方在每个防坠气缸（602）处均转动设置一个防坠夹爪（610），所述防坠夹爪（610）与所述防坠气缸（602）的活塞杆转动连接，所述基板（601）下方设置夹紧气缸（607），所述第二夹爪（608）布置在所述基板（601）下方，所述第二夹爪（608）通过第一导轨（603）与所述基板（601）相连，所述夹紧气缸（607）的活塞杆与所述第二夹爪（608）相连。

2.根据权利要求1所述的一种汽车动力电池模组自动装配系统，其特征在于，所述排钉机（2）包括：输钉管（201）、接钉台（202）、排钉输送台（203）、漫反射开关（204）、第一接近开关（205）、第二导轨（206）、支撑台（207）、底板（208）、管式接近开关（209）、工作气缸（210）、缓冲器（211）和第二接近开关（212），所述底板（208）设置在支撑台（207）上，所述排钉输送台（203）通过第二导轨（206）与所述底板（208）相连，所述工作气缸（210）设置在所述底板（208）上，所述工作气缸（210）的活塞杆与所述排钉输送台（203）相连，所述接钉台（202）布置在所述排钉输送台（203）移动方向的上方，所述接钉台（202）与所述底板（208）相固定，所述接钉台（202）上布置四根输钉管（201），所述输钉管（201）上设置管式接近开关（209），所述底板（208）上在排钉输送台（203）的两侧设置漫反射开关（204），所述排钉输送台（203）的两侧设置第一接近开关（205），所述底板（208）上在排钉输送台（203）背离接钉台（202）的一侧设置缓冲器（211）和第二接近开关（212）。

3.根据权利要求1所述的一种汽车动力电池模组自动装配系统，其特征在于，所述输送线（8）包括：双层倍速链（801）、挡止机构（802）、顶升装置（803）、输送减速电机（804）、电动滚筒（805）、双层升降机构（806）和检测开关（807），所述双层倍速链（801）上在RFID读写器（13）的出口侧设置检测开关（807），所述双层倍速链（801）具有两个出口，其中一个出口处设置双层升降机构（806），另一个出口处依次设置电检对接装置（11）、电检设备（10）、扫码器（12）、顶升装置（803）和挡止机构（802），所述双层倍速链（801）上设置输送减速电机（804），所述双层升降机构（806）上设置电动滚筒（805）。

4.根据权利要求1所述的一种汽车动力电池模组自动装配系统，其特征在于，所述模组托盘（9）包括：第一托盘下层板（901）、第二托盘上层板（902）、第三导轨（903）、柱塞销（904）、人工扳手（905）、第一模组底板（906）、导气管底板（907）、第二模组底板（908）、模组挡块（909）、导气管定位销（910）和RFID标签（911），所述第二托盘上层板（902）设置在所述第一托盘下层板（901）上，所述第一托盘下层板（901）四周设置扳手位（912），所述导气管底板（907）固定在第二托盘上层板（902）上，所述第三导轨（903）和第二模组底板（908）分别固定在导气管底板（907）两侧的第二托盘上层板（902）上，所述第一模组底板（906）活动布置在第三导轨（903）上；所述第一模组底板（906）远离导气管底板（907）的一侧设置模组挡块（909），所述第二模组底板（908）远离导气管底板（907）的一侧设置模组挡块（909），所述第一模组底板（906）和第二模组底板（908）的两端均设置模组定位孔（913），所述导气管底板（907）的一端设置导气管定位销（910），所述第一模组底板（906）的一端设置人工扳手（905）和柱塞销（904）；所述第二托盘上层板（902）的一侧设置RFID标签（911）。

5.根据权利要求1所述的一种汽车动力电池模组自动装配系统，其特征在于，还包括：安全护栏（14）和安全光栅（15），所述送钉机（1）、排钉机（2）、台车定位装置（3）、拧紧抓手（4）、拧紧机器人（5）、模组抓手（6）、模组抓取机器人（7）、输送线（8）、模组托盘（9）、电检设备（10）、电检对接装置（11）、扫码器（12）和RFID读写器（13）由安全护栏（14）围合；所述安全护栏（14）上在台车定位装置（3）的进出料方向各设置一个安全光栅（15）。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种汽车动力电池模组自动装配系统，其特征在于，还包括：控制设备，所述送钉机（1）、排钉机（2）、台车定位装置（3）、拧紧抓手（4）、拧紧机器人（5）、模组抓手（6）、模组抓取机器人（7）、输送线（8）、电检设备（10）、电检对接装置（11）、扫码器（12）和RFID读写器（13）分别与控制设备电连接。

7.一种如权利要求1～6任一项所述汽车动力电池模组自动装配系统对动力电池模组的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01、人工搬运电池模组和导气管上线在模组托盘（9）上，扫码获取两个电池模组ID信息，并将ID信息上传至MES，对判断合格产品，作业人员操作确认按钮，确认上线作业完成，对判断不合格产品，作业人员更换电池模组，系统记录电池模组更换作业；

S02、根据模组托盘（9）与电池模组ID对应关系，将模组托盘（9）关联电池模组ID与模组检测数据；

S03、作业人员按开始按钮，电检对接装置（11）开始运转，并自动对接正负极端子，电检设备（10）实施在线检测，将电池模组电压、内阻等数据与电池模组ID关联，并上传至MES，接收MES判定结果，对参数不合格品且无需充电，电池模组经模组充放电工位返回不合格电池模组缓存工位，人工下线送至返修工位，对参数不合格且需要充放电的电池模组经模组充放电工位返回不合格电池模组缓存工位，人工下线至离线充放电区域，充放电合格后重新进入模组上线工位，对合格产品，流入下一工序；

S04、充放电工位下一个工序是模组识别工位，读取模组托盘（9）RFID信息，确认托盘上电池模组型号，A/B模组进入左边对应输送线，到达缓存区；C/D模组进入右边对应输送线，到达缓存区；

S05、读取模组托盘（9）RFID信息，模组抓取机器人（7）扫描电池模组ID，确认电池模组状态；

S06、AGV承载台车上承载有电池下壳体，并运行至台车定位装置（3）处，由台车定位装置（3）定位；

S07、模组抓取机器人（7）接收台车到位信号及PACK信息RFID，模组抓取机器人（7）配合模组抓手（6）到达台车下壳体上方，视觉二次定位下壳体位置；

S08、模组抓取机器人（7）配合模组抓手（6）从缓存区视觉引导抓取模组入壳，发出OK信号，模组抓取机器人（7）配合模组抓手（6）视觉定位模组螺钉孔位置，通过两个机器人之间通讯，模组抓取机器人（7）将模组螺钉孔位置信息传讯至拧紧机器人（5）；

S09、送钉机（1）向排钉机（2）输送对应数量螺钉，拧紧机器人（5）控制拧紧抓手4获取螺钉，视觉引导对模组进行自动拧紧；

S10、从MES获得台车RFID，并将台车RFID与电池模组ID关联，将电池模组检测信息、电池模组充放电等信息关联后上传至MES ，然后台车定位装置（3）松开台车，发送AGV离位信号，从MES接收并在本地数据库记录模组OK/NG状态。