CN115156896A - 用于新能源汽车电池包的跟随装配式agv及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明是用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，包括车架，车架顶部装有举升机构，举升机构顶端装有支撑工装，车架上装有光电跟踪装置使AGV自动跟随白车身吊具保持同步；所述支撑工装与举升机构之间装有浮动支撑机构，浮动支撑机构使支撑工装与AGV之间具有一定的浮动能力；所述举升机构设有与浮动支撑机构相匹配的锁紧导向轮，当举升机构下降一定高度时，锁紧导向轮锁紧浮动支撑机构；所述支撑工装上装有与电池包形状匹配的支撑架，支撑架外侧装有与电池包匹配的电池包定位销及若干组拧螺丝机构，支撑工装上装有与白车身匹配的伸缩定位销；本发明实现了AGV自动跟随白车身吊具进行底盘部件的柔性合装，提高了合装效率，提升了产能。

Description

用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV及装配方法

技术领域

本发明涉及AGV领域，具体是用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV及装配方法。

背景技术

汽车底盘合装工艺是总装车间最为复杂的一个工序，底盘前后悬等部件与车身完成“结合”与“装配”过程，直接影响生产产量、质量和效率。前期规划涉及面广，需综合平衡产品平台化、模块化、工艺路线、平面布置、设备能力、投资、人员、维护性、人机及安全等多种因素，可以称为总装工艺关键环节。合装工艺可分为：动态连续式合装和整体静态式合装，静态合装即车身固定不动，将各零部件取过来进行组装，由于零件种类繁多，因此效率不高；为了提高装配效率，一些汽车生产商采用动态连续式合装方法，即车身随线运转，在运转的过程中进行各零部件的装配操作。

显然，动态连续式合装受到随行精度的制约，合装后难以布置自动拧紧，为保证产品质量对现场管控要求较高，柔性化程度较高；整体式合装对车身精度、零部件精度、托盘精度和定位系统的要求较高，需要更多靠设备来保证，整体造价较高，柔性化低、涉及到车型改款需要配套建设托盘库，建设成本和调试周期高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种可以自动合装电池包并拧紧的动态连续式合装方式，降低项目投资成本，缩短调试周期，最大化帮助车企实现产能和效益提升。

本发明的具体方案是：用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，包括车架，车架顶部装有举升机构，举升机构顶端装有支撑工装，支撑工装用于支撑待装配的电池包，车架上装有光电跟踪装置，光电跟踪装置用于使AGV自动跟随白车身吊具并与白车身吊具运行速度保持同步；所述支撑工装与举升机构之间装有浮动支撑机构，浮动支撑机构包括两条沿X轴方向布置的直线轨道，两条直线轨道上共同装有一块水平的支撑板，支撑板底部两侧装有与直线轨道匹配的滑块，支撑板上装有若干个万向轴承，所有万向轴承上共同装有一块水平的连接板，连接板顶端与支撑工装连接，连接板下端位于X轴方向两端各装有一组限位机构，位于Y轴方向两端对称地装有两个导向斜块；支撑板底部装有V形限位块，所述举升机构设有与V形限位块及两个导向斜块配合的锁紧导向轮，当举升机构下降一定高度时，锁紧导向轮与对应的V形限位块或导向斜块配合以锁紧浮动支撑机构；所述支撑工装上装有与电池包形状匹配的支撑架，支撑架外侧装有与电池包匹配的电池包定位销及若干组拧螺丝机构，每个拧螺丝机构与电池包的螺丝孔位置一一对应，支撑工装上装有与白车身匹配的伸缩定位销。

进一步的，所述举升机构包括剪叉架，剪叉架的顶端设有水平的举升平台，举升平台上对应于两个导向斜块处各设有一通孔，剪叉架两侧中部装有向上穿过通孔的支杆，支杆顶端装有与对应导向斜块配合的锁紧导向轮；所述举升平台上对应于V形限位块设有一条长形通孔，举升机构的底部正对长形通孔处装有一支撑杆，支撑杆顶端装有与V形限位块匹配的锁紧导向轮。

进一步的，所述限位机构包括工字形安装架，工字形安装架内两侧各装有一个限位轮，限位轮与支撑板的之间设有间隙使得连接板能够相对于支撑板旋转一定角度。

进一步的，连接板上对应于两个限位轮的轮轴处各设有一个腰形孔，腰形孔的中心线沿X轴方向布置，轮轴上端穿过腰形孔且通过螺母锁紧，连接板外端对应于工字形安装架的中部设有一块支板，支板上装有调节螺丝，调节螺丝与工字形安装架中部连接以调节限位轮与支撑板之间的间隙，从而调节连接板与支撑板之间限制的旋转角度。

进一步的，所述光电跟踪装置包括安装座，安装座上装有一排若干个激光发射器，所有激光发射器与AGV的控制系统信号连接，激光发射器用于发射激光至安装在白车身吊具上的反射板并接收反射回的激光信号从而判断AGV与白车身之间的同步性。

进一步的，所述安装座包括底板，底板设有两条沿Y轴方向布置的滑槽，两条滑槽内各装有一个沿滑槽移动的支座，两个支座之间装有一根转轴，转轴上套装有一个旋转座，旋转座上固定装有安装架，所述一排若干个激光发射器安装在所述安装架上。

进一步的，所述支撑架的四周设有若干个导向斜块，电池包沿导向斜块滑落到支撑架上时自动与所述电池包定位销对位，支撑架底部装有若干竖直的导向杆，支撑工装上对应导向杆装有导向套，支撑工装上还装有气弹簧，气弹簧顶端与支撑架连接，支撑架空载时气弹簧自动顶升，装有电池包时气弹簧被压缩。

进一步的，所述拧螺丝机构包括蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的输入端连接有驱动电机，输出端装有与电池包螺丝匹配的套筒。

本发明还提供AGV智能跟随合装电池包的方法，采用上述的装配式AGV与汽车底盘摩擦线进行配合，汽车底盘摩擦线上运行有若干个白车身吊具，每一个白车身吊具底部均装有一块反射板，具体的装配过程包括以下步骤：S1、AGV在分装线运行时，在拧螺丝机构上预装电池包安装螺丝；

S2、将电池包吊运到AGV的支撑工装上，通过支撑工装四周的导向斜块进行粗定位，依靠电池包自重将支撑架整体向下移动后电池包的销孔自动到电池包定位销处，实现电池包的精确定位；

S3、AGV装载好电池包后，自动运行至汽车底盘摩擦线合装工位吊具下，通过光电跟随装置进行跟随，与白车身吊具同步运行；

S4、合装时，人工操作举升机构进行抬升，抬升到一定高度后浮动支撑机构脱离限位，实现一定范围内的浮动，此时将伸缩定位销插入到白车身底部定位销孔内，使得支撑工装、电池包与白车身连接为一体，在浮动支撑机构的自由浮动作用下从而AGV智能跟随时的速度变化对上方电池包的安装不产生影响；

S5、AGV举升机构继续向上举升至电池包和白车身贴合状态，此时各拧螺丝机构动作将电池包与白车身拧紧固定，拧紧完成后AGV举升机构自动下降，电池包定位销与电池包脱离，继续下降伸缩销与白车身脱离实现AGV与白车身完全脱离后，AGV进行提速快速离开合装区域前往分装区转接。

进一步的，所述步骤S3中AGV智能跟随白车身吊具包括以下步骤：S31、AGV在汽车底盘摩擦线外等待，当前方白车身吊具下方没有AGV跟随或已跟随的AGV运行到安全距离时，线外等待的AGV进线与白车身吊具同向行走；

S32、AGV加速追白车身吊具，当光电跟踪装置捕捉到反射板时控制行驶速度，达到与白车身吊具同步行走的状态。

本发明相比现有技术具有以下优点：1、通过增加AGV和装配工位数量可快速实现产能提升，柔性化程度高；

2、采用浮动托盘对接技术，可降低车身精度、零部件精度要求，同时便于底盘部件与白车身对接；

3、集合了整体式合装平台化、自动化合装的优点，可实现底盘部件和白车身的自动拧紧；

4、采用AGV进行底部合装，AGV数量和托盘数量一致，相对于整体式合装托盘数量大幅减少，同时不需要布置专用托盘库，整体投资更少。

附图说明

图1是本发明跟随装配线示意图；

图2是本发明AGV的立体视图；

图3是本发明AGV的支撑工装立体视图；

图4是图3的主视图；

图5是图4的仰视图；

图6是本发明举升机构的立体视图；

图7是本发明光电跟随装置的立体视图；

图8是光电跟随装置的工作原理示意图；

图中：1-白车身，2-白车身吊具，3-电池包，4-支撑工装，41-导向斜块，42-支撑架，43-气弹簧，44-导向杆，5-浮动支撑机构，51-直线轨道，52-工字形安装架，53-万向轴承，54-V形限位块，55-限位导向轮，56-支撑板，57-连接板，58-导向斜块，6-举升机构，61-剪叉架，62-支撑杆，63-锁紧导向轮，64-锁紧导向轮，65-长形通孔，66-举升平台，7-光电跟踪装置，71-底板，72-支座，73-转轴，74-安装架，75-激光发射器，8-AGV，9-拧螺丝机构，10-电池包定位销，11-伸缩定位销。

具体实施方式

参见图1-2，本实施例是用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，包括车架，车架顶部装有举升机构6，举升机构6顶端装有支撑工装4，支撑工装4用于支撑待装配的电池包3，车架上装有光电跟踪装置7，光电跟踪装置7用于使AGV8自动跟随白车身吊具2并与白车身吊具2运行速度保持同步；所述支撑工装4与举升机构6之间装有浮动支撑机构5，浮动支撑机构5包括两条沿X轴方向布置的直线轨道51，两条直线轨道51上共同装有一块水平的支撑板56，支撑板56底部两侧装有与直线轨道51匹配的滑块，支撑板56上装有若干个万向轴承59，所有万向轴承59上共同装有一块水平的连接板57，连接板57顶端与支撑工装4连接，连接板57下端位于X轴方向两端各装有一组导向轮限位机构，位于Y轴方向两端对称地装有两个导向斜块58；支撑板56底部装有一块V形限位块54，V形限位块54的平面与X轴方向平行，V形限位块54的中部设有一条竖直的卡槽，卡槽底端设有V形开口。

参见图6，所述举升机构6包括剪叉架61，剪叉架61的顶端设有水平的举升平台66，举升平台66上对应于两个导向斜块58处各设有一通孔，剪叉架61两侧中部装有向上穿过通孔的支杆62，支杆62顶端装有与对应导向斜块58配合的锁紧导向轮63；所述举升平台66上对应于V形限位块54设有一条长形通孔65，举升机构6的底部正对长形通孔处装有一支撑杆，支撑杆顶端装有与V形限位块54匹配的锁紧导向轮64，当举升机构6下降一定高度时，举升平台66与锁紧导向轮63之间的高度差增大，使得锁紧导向轮63接触并挤压对应的导向斜块58，从而在Y轴方向将支撑工装4锁紧限位；同时，锁紧导向轮64插入V形限位块54的卡槽内，由于卡槽的宽度刚好与锁紧导向轮64的直径相同，从而将支撑工装4在X轴方向锁紧限位；电池包装载在支撑工装4上时，举升机构6处于下降状态，从而确保电池包在AGV转运过程中与支撑工装的配合精度。

参见图3-5，本实施例所述支撑工装4上装有与电池包3形状匹配的支撑架42，支撑架42外侧装有与电池包3匹配的电池包定位销10及若干组拧螺丝机构9，每个拧螺丝机构9与电池包3的螺丝孔位置一一对应，支撑工装4上装有与白车身1匹配的伸缩定位销11。

进一步的，伸缩定位销11包括一条竖直的滑道，滑道上装有滑座，滑座顶端装有与白车身1匹配的定位销，滑座底端连接有升降驱动机构，升降驱动机构可采用气缸或电机丝杆传动结构。

进一步的，所述连接板57在X轴方向两端的限位机构包括工字形安装架52，工字形安装架52内两侧各装有一个限位轮55，限位轮55与支撑板56之间设有间隙使得连接板57能够相对于支撑板56旋转一定角度，本实施例设置此旋转角度为±2°。

进一步的，连接板57上对应于两个限位轮55的轮轴处各设有一个腰形孔，腰形孔的中心线沿X轴方向布置，轮轴上端穿过腰形孔且通过螺母锁紧，连接板57外端对应于工字形安装架52的中部设有一块支板，支板上装有调节螺丝，调节螺丝与工字形安装架52中部连接以调节限位轮55与支撑板56之间的间隙，从而调节连接板57与支撑板56之间的浮动旋转角度。

参见图7，本实施例所述光电跟踪装置7包括安装座，安装座上装有一排若干个激光发射器75，所有激光发射器75与AGV的控制系统信号连接，激光发射器75用于发射激光至安装在白车身吊具2上的反射板并接收反射回的激光信号从而判断AGV与白车身1之间的同步性。

进一步的，所述安装座包括底板71，底板71设有两条沿Y轴方向布置的滑槽，两条滑槽内各装有一个沿滑槽移动的支座72，两个支座72之间装有一根转轴73，转轴73上套装有一个旋转座，旋转座上固定装有安装架74，所述一排若干个激光发射器75安装在所述安装架74上。

进一步的，所述支撑架42的四周设有若干个导向斜块41，电池包3沿导向斜块41滑落到支撑架42上时自动与所述电池包定位销10对位，支撑架42底部装有若干竖直的导向杆44，支撑工装4上对应导向杆装有导向套，支撑工装4上还装有气弹簧43，气弹簧43顶端与支撑架42连接，支撑架42空载时气弹簧43自动顶升，装有电池包3时气弹簧43被压缩，高度逐渐下降，使电池包3自动落位。

进一步的，所述拧螺丝机构9包括蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的输入端连接有驱动电机，输出端装有与电池包螺丝匹配的套筒，当电池包3落位后，电池包3上的各个螺丝孔与对应的拧螺丝机构9的套筒对准位置，各组拧螺丝机构9的驱动电机动作实现套筒旋转拧紧螺丝。

本实施例还提供AGV智能跟随合装电池包的方法，采用上述的装配式AGV与汽车底盘摩擦线进行配合，汽车底盘摩擦线上运行有若干个白车身吊具2，每一个白车身吊具2底部均装有一块反射板，具体的装配过程包括以下步骤：S1、AGV在分装线运行时，在拧螺丝机构9上预装电池包安装螺丝；

S2、将电池包3吊运到AGV的支撑工装4上，通过支撑工装4四周的导向斜块41进行粗定位，依靠电池包3自重将支撑架42整体向下移动后电池包3的定位销孔自动到电池包定位销10处，实现电池包3的精确定位；

S3、AGV装载好电池包3后，自动运行至汽车底盘摩擦线合装工位吊具下，通过光电跟随装置7进行跟随，与白车身吊具2同步运行；

S4、合装时，人工操作举升机构6进行抬升，抬升到一定高度后浮动支撑机构5脱离举升机构的各个锁紧导向轮的限位，实现在一定范围内的浮动（本实施例设置在X轴方向±125mm浮动，在Y轴方向±50mm浮动），此时操作工人根据实际对位情况将伸缩定位销11插入到白车身1底部定位销孔内，使得支撑工装4、电池包3与白车身1连接为一体，在浮动支撑机构5的自由浮动作用下从而使AGV智能跟随时的速度变化对上方电池包3的安装位置不产生影响；

S5、操作AGV举升机构6继续向上举升至电池包3和白车身1贴合状态，然后各拧螺丝机构9动作将电池包3与白车身1拧紧固定，拧紧完成后举升机构6下降，电池包定位销10与电池包3脱离，继续下降伸缩定位销11与白车身1脱离实现AGV与白车身1完全脱离后，AGV进行提速快速离开合装区域前往分装区转接。

进一步的，所述步骤S3中AGV智能跟随白车身吊具包括以下步骤：S31、AGV在汽车底盘摩擦线外等待，当前方白车身吊具下方没有AGV跟随或已跟随的AGV运行到安全距离时，线外等待的AGV进线与白车身吊具同向行走；

S32、AGV加速追白车身吊具，当光电跟踪装置捕捉到反射板时控制行驶速度，达到与白车身吊具同步行走的状态。

参将图8，AGV在跟随过程中，通过一排激光发射器75不断向白车身吊具2上的反射板发射激光并接收反射回的激光信号，若前端的激光发射器75检测不到反射回的激光信号，而后端的可以检测到，则说明AGV超过了白车身吊具2的运行速度，此时反馈AGV控制系统自动减速；当前端的激光发射器能够检测反射回的激光信号，而后端的激光发射器检测不到，说明AGV落后于白车身吊具的运行速度，此时则反馈AGV控制系统自动加速追白车身吊具；当中间若干个激光发射器均能接收到反射回的激光信号时，说明AGV基本与白车身吊具实现同步，此时AGV保持匀速前进即可。

需要说明的是，本申请除了用于电池包的随线跟随合装，还可以用于汽车底盘其他部件的跟随式合装，在本申请的基础上根据实际需求进行改进而不需要付出创造性劳动的技术方案，均属于本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，包括车架，车架顶部装有举升机构，举升机构顶端装有支撑工装，支撑工装用于支撑待装配的电池包，其特征是：车架上装有光电跟踪装置，光电跟踪装置用于使AGV自动跟随白车身吊具并与白车身吊具运行速度保持同步；所述支撑工装与举升机构之间装有浮动支撑机构，浮动支撑机构包括两条沿X轴方向布置的直线轨道，两条直线轨道上共同装有一块水平的支撑板，支撑板底部两侧装有与直线轨道匹配的滑块，支撑板上装有若干个万向轴承，所有万向轴承上共同装有一块水平的连接板，连接板顶端与支撑工装连接，连接板下端位于X轴方向两端各装有一组限位机构，位于Y轴方向两端对称地装有两个导向斜块；支撑板底部装有V形限位块，所述举升机构设有与V形限位块及两个导向斜块配合的锁紧导向轮，当举升机构下降一定高度时，锁紧导向轮与对应的V形限位块或导向斜块配合以锁紧浮动支撑机构；所述支撑工装上装有与电池包形状匹配的支撑架，支撑架外侧装有与电池包匹配的电池包定位销及若干组拧螺丝机构，每个拧螺丝机构与电池包的螺丝孔位置一一对应，支撑工装上装有与白车身匹配的伸缩定位销。

2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，其特征是：所述举升机构包括剪叉架，剪叉架的顶端设有水平的举升平台，举升平台上对应于两个导向斜块处各设有一通孔，剪叉架两侧中部装有向上穿过通孔的支杆，支杆顶端装有与对应导向斜块配合的锁紧导向轮；所述举升平台上对应于V形限位块设有一条长形通孔，举升机构的底部正对长形通孔处装有一支撑杆，支撑杆顶端装有与V形限位块匹配的锁紧导向轮。

3.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，其特征是：所述限位机构包括工字形安装架，工字形安装架内两侧各装有一个限位轮，限位轮与支撑板的之间设有间隙使得连接板能够相对于支撑板旋转一定角度。

4.根据权利要求3所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，其特征是：连接板上对应于两个限位轮的轮轴处各设有一个腰形孔，腰形孔的中心线沿X轴方向布置，轮轴上端穿过腰形孔且通过螺母锁紧，连接板外端对应于工字形安装架的中部设有一块支板，支板上装有调节螺丝，调节螺丝与工字形安装架中部连接以调节限位轮与支撑板之间的间隙，从而调节连接板与支撑板之间限制的旋转角度。

5.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，其特征是：所述光电跟踪装置包括安装座，安装座上装有一排若干个激光发射器，所有激光发射器与AGV的控制系统信号连接，激光发射器用于发射激光至安装在白车身吊具上的反射板并接收反射回的激光信号从而判断AGV与白车身之间的同步性。

6.根据权利要求5所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，其特征是：所述安装座包括底板，底板设有两条沿Y轴方向布置的滑槽，两条滑槽内各装有一个沿滑槽移动的支座，两个支座之间装有一根转轴，转轴上套装有一个旋转座，旋转座上固定装有安装架，所述一排若干个激光发射器安装在所述安装架上。

7.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，其特征是：所述支撑架的四周设有若干个导向斜块，电池包沿导向斜块滑落到支撑架上时自动与所述电池包定位销对位，支撑架底部装有若干竖直的导向杆，支撑工装上对应导向杆装有导向套，支撑工装上还装有气弹簧，气弹簧顶端与支撑架连接，支撑架空载时气弹簧自动顶升，装有电池包时气弹簧被压缩。

8.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV，其特征是：所述拧螺丝机构包括蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的输入端连接有驱动电机，输出端装有与电池包螺丝匹配的套筒。

9.用于新能源汽车电池包的跟随式装配方法，其特征是：采用权利要求1-8任一项所述的装配式AGV与汽车底盘摩擦线进行配合，汽车底盘摩擦线上运行有若干个白车身吊具，每一个白车身吊具底部均装有一块反射板，具体的装配过程包括以下步骤：S1、AGV在分装线运行时，在拧螺丝机构上预装电池包安装螺丝；

S2、将电池包吊运到AGV的支撑工装上，通过支撑工装四周的导向斜块进行粗定位，依靠电池包自重将支撑架整体向下移动后电池包的销孔自动到电池包定位销处，实现电池包的精确定位；

S3、AGV装载好电池包后，自动运行至汽车底盘摩擦线合装工位吊具下，通过光电跟随装置进行跟随，与白车身吊具同步运行；

S4、合装时，人工操作举升机构进行抬升，抬升到一定高度后浮动支撑机构脱离限位，实现一定范围内的浮动，此时将伸缩定位销插入到白车身底部定位销孔内，使得支撑工装、电池包与白车身连接为一体，在浮动支撑机构的自由浮动作用下从而AGV智能跟随时的速度变化对上方电池包的安装不产生影响；

S5、AGV举升机构继续向上举升至电池包和白车身贴合状态，此时各拧螺丝机构动作将电池包与白车身拧紧固定，拧紧完成后AGV举升机构自动下降，电池包定位销与电池包脱离，继续下降伸缩销与白车身脱离实现AGV与白车身完全脱离后，AGV进行提速快速离开合装区域前往分装区转接。

10.根据权利要求9所述的用于新能源汽车电池包的跟随装配式AGV及装配方法，其特征是：所述步骤S3中AGV智能跟随白车身吊具包括以下步骤：S31、AGV在汽车底盘摩擦线外等待，当前方白车身吊具下方没有AGV跟随或已跟随的AGV运行到安全距离时，线外等待的AGV进线与白车身吊具同向行走；

S32、AGV加速追白车身吊具，当光电跟踪装置捕捉到反射板时控制行驶速度，达到与白车身吊具同步行走的状态。

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