一种可精确定位的汽车电池装配用搬运装置

技术领域

本发明属于汽车电池装配装置领域，具体为一种可精确定位的汽车电池装配用搬运装置。

背景技术

在装配汽车电池的过程中，将电池的各个配件均固定在电池箱内检测完成后，需要将电池盖板覆盖在电池箱的正上方，最后再利用螺栓对两者进行固定，由于汽车的电池盖板尺寸大且自重大，因此，在现有的汽车电池装配过程中，对于自重较大的电池盖板、可采用双人配合搬运电池盖板的方式，也可人工配合助力机械臂进行搬运，现有的助力机械臂主要包括平衡力吊和夹具两部分，夹具可需要根据待搬运的物体的结构和尺寸进行设计，平衡吊则起到悬挂夹具并跟随操作人员移动并辅助承重的效果，因此，相较于人工搬运的方式，借助助力机械臂搬运的方式适用范围更广且搬运效率更高，

然而，为了方便后续的螺栓固定步骤，汽车电池的电池箱和电池盖板上均开设有若干对应的安装孔，因此，电池箱与电池盖板需要完全对齐后才可进行螺栓固定，在利用助力机械臂搬运汽车的电池盖板的过程中，虽然操作人员可轻松夹持住电池盖板并将其移动至电池盖的上方，但在将电池盖板放置在电池箱上时，操作人员确只能目测电池盖板与电池箱的对齐度，且由于汽车的电池盖板和电池箱的尺寸较大，人眼无法从固定站位上全覆盖地观测到电池盖板和电池箱的接缝，因此，利用助力机械臂将电池盖板放置于电池箱上方后，还需通过人工挪移使电池箱与电池盖板完全对齐，上述操作不便不仅会加重装配人员的劳作负担，还不利于提升装配效率，针对此问题，可提出一种可精确定位的汽车电池装配用搬运装置。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的问题，提供一种可精确定位的汽车电池装配用搬运装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种可精确定位的汽车电池装配用搬运装置，包括平衡吊，还包括电动吸盘，平衡吊配合电动吸盘用于定点吸取电池盖板、运载电池盖板到待装配的电池箱上方以及将电池盖板下降放置于电池箱上；

电动吸盘的上方设有用于双向水平调节电动吸盘位置的双轴定位机构，双轴定位机构的正上方设有用于旋转调节双轴定位机构位置的旋转定位机构，旋转定位机构通过固定架与平衡吊的副臂连接且固定架位于平衡吊的副臂的正下方，双轴定位机构的外侧设有四个呈矩形阵列分布的横向测距组件和两个呈对称分布的纵向测距组件，固定架的内侧设有变位驱动机构，用于在不同高度上分别驱动旋转定位机构、双轴定位机构，且固定架的底部设有用于驱动变位驱动机构升降的气缸；

双轴定位机构的一侧设有控制器，用于接收横向测距组件和纵向测距组件检测信息并控制旋转定位机构、双轴定位机构以及变位驱动机构。

作为本发明的进一步优化方案，变位驱动机构包括主动齿轮，主动齿轮的正上方设有升降板，升降板的下方设有用于驱动主动齿轮旋转的电机，升降板的上方设有位移传感器且主动齿轮的下方设有角度传感器，气缸的伸缩杆固定连接于升降板的正上方，升降板的上方设有若干个呈环形阵列分布的导杆且导杆滑动式贯穿固定架。

作为本发明的进一步优化方案，旋转定位机构包括内齿环且内齿环的顶部转动套接有支撑环，支撑环与上方的固定架固定连接，支撑环的内侧转动安装有与主动齿轮相配合的上位齿轮且上位齿轮与内齿环相啮合。

作为本发明的进一步优化方案，双轴定位机构包括横向支架且横向支架通过两个呈对称分布的挂架与正上方的内齿环滑动连接，挂架与内齿环固定连接，且横向支架与挂架滑动连接，横向支架的正下方滑动连接有纵向支架，且纵向支架的正下方固定安装有电动吸盘，挂架的下方转动安装有中位齿轮且横向支架的下方转动安装有下位齿轮中位齿轮和下位齿轮均与主动齿轮相配合，横向支架的内侧以及纵向支架的内侧分别设有与中位齿轮、下位齿轮相啮合的排齿，上位齿轮与中位齿轮之间以及中位齿轮与下位齿轮之间的竖直距离大于主动齿轮的厚度。

作为本发明的进一步优化方案，横向测距组件安装于横向支架的外侧且纵向测距组件安装于纵向支架的外侧，横向测距组件包括与横向支架固定连接的支撑座，支撑座的中线贯穿设置有滑杆且滑杆与支撑座上下滑动配合，支撑座的下方设有测距传感器，纵向测距组件与横向测距组件的结构相同，且纵向测距组件与纵向支架的配合方式与横向测距组件与横向支架的配合方式相同。

作为本发明的进一步优化方案，滑杆通过弹簧与支撑座弹性滑动连接。

作为本发明的进一步优化方案，测距传感器呈水平设置且测距传感器的下方安装有万向滚轮，

作为本发明的进一步优化方案，搬运装置的使用方法包括以下步骤：

S1、移动搬运装置使得双轴定位机构位于待搬运的电池盖板的上方；

S2、操作控制器控制平衡吊使电动吸盘竖直下降至与电池盖板接触并吸附电池盖板；其中，下降过程中，在变位驱动机构、横向测距组件、纵向测距组件、以及控制器的配合下，双轴定位机构会先进行自动旋转定位，双轴定位机构再进行自定双轴平移定位；

S3、移动双轴定位机构至电池盖板被运载至待装配的电池箱的上方；操作控制器控制平衡吊使电池盖板竖直下降至与电池箱贴合，此过程中会重复S2中的旋转定位和双轴平移定位过程，使得电池盖板被移动至电池箱的正上方，完成一个汽车电池盖板与电池箱的装配过程。

本发明的有益效果在于：

在汽车电池盖板运输至电池箱正上方的过程中，该汽车电池装配用搬运装置通过平衡吊、旋转定位机构、双轴定位机构以及电动吸盘的配合，可将吸附电池盖板以及使电池盖板移动至电池箱正上方的步骤均拆分为人工预定位和精细定位两个步骤，其中，预定位阶段与现有操作过程中的人工目测定位方式相同，而精细定位阶段则可在预定位的基础上进行角度纠偏和横纵距离纠偏，则在搬运电池盖板时，首先可将汽车电池盖板吸附在双轴定位机构的正下方且电动吸盘可从电池盖板的正上方进行吸附，随后可使汽车电池盖板在与电池箱贴合之前移动至电池箱的正上方，由此即可实现将汽车电池盖板精准搬运至覆盖在电池箱的正上方的效果，有效解决背景技术中提到的问题。

附图说明

图1是本发明整体示意图；

图2是本发明应用状态示意图；

图3是变位驱动机构、旋转定位机构以及双轴定位机构等配合示意图；

图4是旋转定位机构与双轴定位机构配合示意图；

图5是变位驱动机构示意图。

图中：1、平衡吊；2、固定架；3、旋转定位机构；301、内齿环；302、支撑环；4、双轴定位机构；401、横向支架；402、纵向支架；403、中位齿轮；404、下位齿轮；405、排齿；5、电动吸盘；6、挂架；7、上位齿轮8、变位驱动机构；801、主动齿轮；802、升降板；803、位移传感器；804、角度传感器；9、横向测距组件；901、支撑座；902、滑杆；903、测距传感器；10、纵向测距组件；11、控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1-5所示，本实施例的可精确定位的汽车电池装配用搬运装置，包括平衡吊1，还包括电动吸盘5，平衡吊1配合电动吸盘5用于定点吸取电池盖板、运载电池盖板到待装配的电池箱上方以及将电池盖板下降放置于电池箱上；

电动吸盘5的上方设有用于双向水平调节电动吸盘5位置的双轴定位机构4，双轴定位机构4的正上方设有用于旋转调节双轴定位机构4位置的旋转定位机构3，旋转定位机构3通过固定架2与平衡吊1的副臂连接且固定架2位于平衡吊1的副臂的正下方，双轴定位机构4的外侧设有四个呈矩形阵列分布的横向测距组件9和两个呈对称分布的纵向测距组件10，固定架2的内侧设有变位驱动机构8，用于在不同高度上分别驱动旋转定位机构3、双轴定位机构4，且固定架2的底部设有用于驱动变位驱动机构8升降的气缸；

双轴定位机构4的一侧设有控制器11，用于接收横向测距组件9和纵向测距组件10检测信息并控制旋转定位机构3、双轴定位机构4以及变位驱动机构8。

具体使用步骤如下：

S1、移动搬运装置使得双轴定位机构4位于待搬运的电池盖板的上方，此过程中，操作人员双手握持双轴定位机构4的外侧即可移动装置，且一只手的握持点应位于控制器11的外侧，便于在移动过程中进行装置各结构的控制操作，操作人员根据目测判断使装置大致位于电池盖板的正上方即可完成预定位；

S2、操作控制器11控制平衡吊1使电动吸盘5竖直下降至与电池盖板接触并吸附电池盖板；其中，下降过程中，在变位驱动机构8、横向测距组件9、纵向测距组件10、以及控制器11的配合下，双轴定位机构4会先进行自动旋转定位，双轴定位机构4再进行自定双轴平移定位；

在下移过程中，横向测距组件9和纵向测距组件10均会在电动吸盘5接触汽车电池盖板之前扫描到汽车电池盖板的侧壁，当位于电池箱同侧的两个横向测距组件9的检测数据不一致时，可说明双轴定位机构4的两个轴向与汽车电池盖板的长宽侧壁处于不平行状态，两者之间存在角度偏差，此时控制器11接收到横向测距组件9的信号，随后控制器11会开启气缸使变位驱动机构8下降至与旋转定位机构3相配合的高度并驱动旋转定位机构3，旋转定位机构3带动双轴定位机构4和电动吸盘5连接而成的整体旋转，直至位于汽车电池盖板同侧的两个很横向测距组件9的检测数值一致，由此即可实现修正双轴定位机构4和汽车电池盖板之间的角度偏差的效果；

由于上述旋转定位过程不会改变电动吸盘5与双轴定位机构4的相对位置，因此，旋转定位之后电动吸盘5和初始状态一样，位于双轴定位机构4的正下方，若此时汽车电池盖板位于电动吸盘5的正下方，即汽车电池盖板同样位于双轴定位机构4的正下方，则所有的横向测距组件9的检测数值应该一致，而两个纵向测距组件10的检测数值也应该一致，反之，根据位于电池箱两侧的横向测距组件9的检测数值差以及两个纵向测距组件10的检测数值差分析即可得到电动吸盘5距离电池箱正上方的点位之间的横纵偏移数据，控制器11开启双轴定位机构4即可根据横纵偏移数据驱动电动吸盘5水平双向移动，由此即可将电动吸盘5移动至汽车电池盖板的正上方，电动吸盘5即可将汽车电池盖板吸附在正下方并搭载其移动；

S3、移动双轴定位机构4至电池盖板被运载至待装配的电池箱的上方；此过程中同样可通过人工目测的方式完成汽车电池盖板和电池箱的预定位，且在移动过程中，控制器11会开启双轴定位机构4，使得吸附了电池盖板的电动吸盘5移动回双轴定位机构4的正下方，则当汽车电池盖板与电池箱预定位过程完成时，汽车电池盖板位于双轴定位机构4的正下方，此时，汽车电池盖板与电池箱之间的相对位置关系与S2中电动吸盘5和汽车电池盖板之间的相对位置关系类似，汽车电池盖板与电池箱之间在预定位后同样存在角度偏差和横纵距离偏差，操作控制器11控制平衡吊1使电池盖板竖直下降至与电池箱贴合，此过程中会重复S2中的旋转定位和双轴平移定位过程，使得电池盖板被移动至电池箱的正上方，完成一个汽车电池盖板与电池箱的装配过程，在此过程中，汽车电池盖板的位置调节方式与S2中电动吸盘5的调节方式一致。

变位驱动机构8包括主动齿轮801，主动齿轮801的正上方设有升降板802，升降板802的下方设有用于驱动主动齿轮801旋转的电机，升降板802的上方设有位移传感器803且主动齿轮801的下方设有角度传感器804，气缸的伸缩杆固定连接于升降板802的正上方，升降板802的上方设有若干个呈环形阵列分布的导杆且导杆滑动式贯穿固定架2，在气缸活塞杆的伸缩带动变为驱动机构上下移动且主动齿轮801会根据需求在不同高度上旋转不定角度的过程中，位移传感器803配合角度传感器804可将主动齿轮801的角度和高度进行配对，则主动齿轮801在上下往复移动的过程中可在定高处自动复位。

旋转定位机构3包括内齿环301且内齿环301的顶部转动套接有支撑环302，支撑环302与上方的固定架2固定连接，支撑环302的内侧转动安装有与主动齿轮801相配合的上位齿轮7且上位齿轮7与内齿环301相啮合，主动齿轮801下降至与上位齿轮7啮合后开启电机，则主动齿轮801可通过上位齿轮7带动内齿环301及其底部的双轴定位机构4和电动吸盘5同步旋转，由此即可实现旋转定位的效果。

双轴定位机构4包括横向支架401且横向支架401通过两个呈对称分布的挂架6与正上方的内齿环301滑动连接，挂架6与内齿环301固定连接，且横向支架401与挂架6滑动连接，横向支架401的正下方滑动连接有纵向支架402，且纵向支架402的正下方固定安装有电动吸盘5，挂架6的下方转动安装有中位齿轮403且横向支架401的下方转动安装有下位齿轮404中位齿轮403和下位齿轮404均与主动齿轮801相配合，横向支架401的内侧以及纵向支架402的内侧分别设有与中位齿轮403、下位齿轮404相啮合的排齿405，上位齿轮7与中位齿轮403之间以及中位齿轮403与下位齿轮404之间的竖直距离大于主动齿轮801的厚度，主动齿轮801上下移动至上位齿轮7、中位齿轮403以及下位齿轮404之间的高度上时可空转进行复位至初始状态，在旋转定位操作完成后，主动齿轮801首先下降并复位，随后下降至与下位齿轮404卡合，下位齿轮404与纵向支架402内侧卡齿逐渐啮合即可驱动纵向支架402及其底部的电动吸盘5连接而成的整体纵向移动，纵向定位完成后，主动齿轮801上升并复位至初始状态，随后上升至与中位齿轮403卡合，同理可驱动横向支架401、纵向支架402以及电动吸盘5连接而成的整体沿横向平移，综上，通过主动齿轮801依次与下位齿轮404、中位齿轮403配合即可实现调节电动吸盘5的空间位置或在其正下方吸附有汽车电池盖板时调节汽车电池盖板的空间位置的效果，而在将电动吸盘5复位至初始状态时，由于此时下位齿轮404和横向支架401连接而成的整体已经偏离初始位置，因此应该先使主动齿轮801与中位齿轮403啮合旋转，使下位齿轮404和横向支架401连接而成的整体回到初始位置，随后再使主动齿轮801与下位齿轮404啮合旋转，使纵向支架402和电动吸盘5连接而成的整体回到初始位置。

实施例2

在实施例1的基础上，横向测距组件9安装于横向支架401的外侧且纵向测距组件10安装于纵向支架402的外侧，横向测距组件9包括与横向支架401固定连接的支撑座901，支撑座901的中线贯穿设置有滑杆902且滑杆902与支撑座901上下滑动配合，支撑座901的下方设有测距传感器903，纵向测距组件10与横向测距组件9的结构相同，且纵向测距组件10与纵向支架402的配合方式与横向测距组件9与横向支架401的配合方式相同，在汽车电池盖板或电池箱位于所有的测距传感器903内侧时，测距传感器903可在多个位置处沿不同方位扫描检测出电池盖板或电池箱的外壁到测距传感器903的距离，根据多个检测距离的配合即可实现定位的效果。

滑杆902通过弹簧与支撑座901弹性滑动连接，弹簧可在滑杆902的升降过程中起到缓冲的效果，有利于提升横向测距组件9和纵向测距组件10的稳定性和耐用性。

测距传感器903呈水平设置且测距传感器903的下方安装有万向滚轮，旋转定位的过程中，万向滚轮在接触汽车电池装配台后也可自由转动，有利于提升旋转定位阶段的装置运行顺滑度。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。