电池盖装配装置及装配方法与流程

本发明涉及产品装配技术领域，具体涉及一种电池盖装配装置及装配方法。

背景技术：

对于具有电池仓的产品而言，用于封盖电池仓的电池盖一般需要在最后进行装配，且通常是由人工进行手动装配。以遥控器为例，现有技术中，遥控器电池盖的装配就是由人工单独进行的，并且迄今还未能实现对电池盖的自动化流水线装配生产。这主要是受限于遥控器电池盖的外形复杂不规则，由此导致装配过程中夹具作业时容易与电池盖发生摩擦、互压等问题，同时，由于电池盖和电池仓的卡扣复杂，需要一定倾斜角度进行安装，机器定位装配困难，需要人工对位后才能实现装配。

人工装配方式存在组装效率低、人工成本高等问题，并且由于电池盖零件小，抓取不方便，卡扣对位复杂，对操作人员的手法技能要求也很高；另外，操作人员的疲劳等状态，会造成错装、重复拆装等，严重影响工作效率。

技术实现要素：

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种电池盖装配装置及装配方法，其能够实现电池盖的自动装配，提高装配效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的第一方面，一种电池盖装配装置，包括机械手、夹具和枢转驱动装置，所述机械手用于提供z方向的运动，所述夹具用于夹持电池盖，所述夹具可枢转地安装在所述机械手上，所述枢转驱动装置安装在所述机械手上，用于驱动所述夹具相对于所述机械手枢转。

优选地，所述夹具具有初始状态，在所述初始状态下，所述夹具相对于水平面倾斜，使得所夹持的电池盖与水平面之间存在第一夹角。

优选地，所述第一夹角大于等于21°。

优选地，所述夹具包括限位机构，用于对电池盖进行限位；

和/或，所述夹具包括夹持机构，用于向电池盖提供夹持力。

优选地，所述限位机构通过电池盖的角部对电池盖进行限位；

和/或，所述夹持机构包括真空吸盘机构，用于吸取电池盖的背面。

优选地，所述枢转驱动装置包括直线运动机构，所述直线运动机构的运动输出端与所述夹具铰接。

优选地，所述直线运动机构包括气缸。

优选地，还包括压紧装置，其安装在所述机械手上，用于对电池盖进行压紧操作。

优选地，所述压紧装置包括压杆和用于驱动所述压杆进行运动的压紧驱动机构。

优选地，所述压紧驱动机构包括滑台气缸或电机滑轨组件；

和/或，所述压杆轴向位置可调地安装在所述压紧驱动机构的可动部分上。

优选地，所述机械手包括基座、第一臂和第二臂，其中，所述第一臂配置成能够相对于所述基座在水平面内转动，所述第二臂配置成能够相对于所述第一臂在水平面内转动。

根据本发明的第二方面，一种利用前面所述的电池盖装配装置装配电池盖的方法，包括步骤：

所述机械手带动所述夹具夹持电池盖；

所述机械手将电池盖移动到装配位置，将电池盖的一端插入电池仓；

所述枢转驱动装置驱动夹具进行枢转，将电池盖的另一端推向电池仓；

所述夹具松开电池盖。

优选地，所述电池盖装配装置包括压紧装置，所述方法还包括步骤：

在所述夹具松开电池盖后，所述机械手带动所述压紧装置压紧电池盖。

本发明的电池盖装配装置能够实现夹具沿z方向的运动以及夹具的枢转运动，因此能够夹持电池盖移动到装配位置，并将电池盖的一端插入电池仓中，随后将另一端推向电池仓，实现电池盖的自动装配，提高装配效率。本发明的电池盖装配装置能实现电池盖按一定角度倾斜安装。优选地，本发明中的夹具能够对电池盖进行合理而准确的限位，保证装配精度。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的电池盖装配装置的优选实施方式进行描述。图中：

图1为根据本发明的优选实施方式的电池盖装配装置的整体结构示意图；

图1a为图1中i区域的局部放大视图；

图2为图1中的夹具的外形结构示意图；

图3为图2的夹具中的限位机构的主视示意图；

图4为图3的限位机构的俯视示意图；

图5为一种示例性遥控器的外形结构示意图；

图5a为图5中ii区域的局部放大视图；

图6为图5的遥控器的主剖视示意图；

图6a为图6中iii区域的局部放大视图；

图7为夹具处于初始状态时的空间位姿示意图；

图8为图1中固定压紧装置的外形结构示意图；

图9为本发明的电池盖装配装置的工作过程示意图。

具体实施方式

根据本发明的第一方面，首先参见图1和图1a，其中示出了本发明的一种优选实施方式的电池盖装配装置。

该电池盖装配装置包括机械手1、夹具2和枢转驱动装置3，所述机械手1用于提供z方向(如图1中所示，例如高度方向)的运动，优选还可以提供x方向(例如水平方向)和/或y方向(例如水平方向)的运动。所述夹具2用于夹持电池盖100，所述夹具2可枢转地安装在所述机械手1上，优选绕x方向或y方向枢转(即枢转轴线沿水平方向)，所述枢转驱动装置3安装在所述机械手1上，用于驱动所述夹具2相对于所述机械手1枢转。

本发明的电池盖装配装置能够实现夹具2沿z方向的运动以及夹具2的枢转运动，因此能够夹持电池盖沿z方向移动(例如下降)到装配位置，并借助于夹具2沿z方向的运动和枢转运动将电池盖的一端插入电池仓中、随后再将另一端推向电池仓，实现带有卡扣的电池盖的自动装配。

一般地，如图5所示，电池盖100的一端设置固定卡扣101，另一端设置弹性卡扣102，在进行装配时，需先将固定卡扣101对位准确，例如对准并插入电池仓边缘的卡孔201中，然后以设置有固定卡扣101的一端为轴，使电池盖100枢转，直至另一端的弹性卡扣102卡合到位为止。显然，本发明的电池盖装配装置适用于此类电池盖100的装配。此外，还存在其他结构的电池盖，例如，电池盖的一端设置固定卡扣，但另一端不设置弹性卡扣，而是通过例如螺钉等连接件实现电池盖的固定，本发明的电池盖装配装置也能够适用于此类电池盖的装配。

优选地，所述夹具2具有初始状态，在所述初始状态下，所述夹具2相对于水平面倾斜，使得所夹持的电池盖100与水平面之间存在第一夹角θ，使得本发明的电池盖装配装置能实现电池盖按一定角度倾斜安装。

该第一夹角θ在图7中示出。图7中，a点对应于电池盖100的设置有固定卡扣101的一端，d点对应于电池盖100的另一端，例如设置有弹性卡扣102的一端，b点对应于夹具2与机械手1之间的枢轴位置，c点对应于枢转驱动装置3对夹具2的施力作用点，e点对应于机械手1上的一点。

在具体装配时，机械手1带动夹具2以倾斜的状态夹持电池盖100，在电池盖100保持倾斜状态不变的情况下，机械手1只需要沿z方向向下运动，即可将电池盖100的设有固定卡扣101的一端插入电池仓中的对应位置，此后，枢转驱动装置3驱动夹具2相对于机械手1枢转，例如将电池盖100枢转至水平方向，完成装配。

其中，机械手1提供b点和e点的直线运动，枢转驱动装置3提供夹具2绕b点枢转运动，在具体控制时，只要保证这两个运动合成后，a点的线速度为零即可。

如图5-6a所示，作为示例性的遥控器200的电池盖100的一端设置固定卡扣101，另一端设置弹性卡扣102，其中，固定卡扣101用于卡入遥控器200电池仓边缘的卡孔201中。由于卡孔201的上边缘与电池仓第一侧壁202的上边缘之间存在高度差，该高度差使得卡孔201的上边缘与电池仓第一侧壁202上边缘的连线与电池仓的底面之间存在21°的夹角，如图6a所示，其中，当遥控器200平放于水平面上时，电池仓的底面与水平面平行。

因此，优选地，前述的第一夹角θ大于等于21°，从而使得电池盖100的固定卡扣101能够顺利地卡入电池仓边缘的卡孔201中。显然，第一夹角θ取值越大，在具体装配过程中，夹具2的枢转运动行程也越大，耗时也越长，因此，从提高装配效率的角度出发，第一夹角θ宜取较小的值，例如21°-40°，更优选为21°-30°，或者更优选地取最小值21°。

如图2所示，所述夹具2包括限位机构20，例如限位块，用于对电池盖100进行限位。优选地，限位机构20提高电池盖100的角部对电池盖100进行限位。因电池盖的形状特殊，例如长度方向的两端设置有固定卡扣101和弹性卡扣102等机构，因此选用角部限位能够有效避免与前述卡扣结构的干涉，提高限位精度。

优选地，如图2-4所示，限位机构20大致为长方体块状结构，其上设置有限位面。其中，所述限位机构20的限位面的形状与电池盖100的角部形状相适配，如图3所示，限位机构20上设置有四个角部限位面22，每个角部限位面22的形状分别与电池盖100的一个角部形状相适配，从而能够准确可靠地对电池盖100进行限位。

同时，考虑到电池盖100装配时具有方向性，为避免出现反向夹持(即电池盖的第一端和第二端方向对调)的现象，将电池盖100背面设计成包括一段弯曲形状，该弯曲形状具体位于靠近设置有固定卡扣101的一端附近，如图5所示，对应地，在限位机构20上设置曲面限位部23，如图4所示，用于对该弯曲形状进行限位，从而能够在夹持时同时使四个角部限位面22和曲面限位部23对电池盖100进行限位，提高限位精度和效率。

本发明的夹具是按照电池盖100的外形进行设计的，在真空吸盘吸住电池盖100时，该夹具与机械手相配合，限制了电池盖100在x、y、z三个方向上的自由度，从而保证了传送和装配精度；特别地，夹具上的该曲面限位部23还能够保证安装过程中不会挤压到产品，如遥控器等。另外，由于电池盖100的四角均为圆角，强度较高，因此本发明的夹具2采用了通过四角进行限位的限位机构20。

优选地，如图2所示，所述夹具2包括夹持机构，用于向电池盖100提供夹持力。夹持机构优选为图示的真空吸盘机构21，用于吸取电池盖100的背面。

也即，在限位机构20对电池盖100进行准确限位的前提下，真空吸盘机构21的吸盘可贴靠在电池盖100的背面并通过负压对电池盖100进行吸取，从而使电池盖100牢牢地贴附在限位机构20上，完成夹持。为了更合理地实现这一过程，限位机构20中设有通孔24，如图3所示，用于供真空吸盘机构21穿过，从而能够在背面轻松地对电池盖100进行吸取。

优选地，如图2所示，所述真空吸盘机构21包括沿电池盖100的长度方向布置的两个真空吸盘，从而能够提供更为均衡的夹持力。对应地，限位机构20上优选设置有两个通孔24，沿电池盖100的长度方向间隔开，如图3所示。

如图2所示，夹具2还包括夹具支承构件25，限位机构20固定在夹具支承构件25上，夹具支承构件25的第一端铰接至机械手1上(图2中未示出)，第二端用于与枢转驱动装置3铰接。优选地，夹具支承构件25设置有一对，二者相互间隔开，真空吸盘机构21位于二者之间的空隙中。为了便于与枢转驱动装置3铰接，夹具2还包括枢转驱动连接件26和连接轴27，其中，枢转驱动连接件26的一端用于连接枢转驱动装置3，另一端则与连接轴27相连接，连接轴27通过轴承与夹具支承构件25的第二端连接，从而使得枢转驱动连接件26能够相对于夹具支承构件25自由转动，以便于枢转驱动装置3向夹具2施加枢转作用力，避免在夹具2的枢转过程中出现横向分力。

对应地，图7中的b点即为夹具支承构件25的第一端与机械手1之间的铰接点，而c点则为夹具支承构件25的第二端与枢转驱动连接件26之间的铰接点，也即连接轴27的轴线位置。

优选地，所述枢转驱动装置3包括直线运动机构，所述直线运动机构的运动输出端与所述夹具2铰接，例如通过枢转驱动连接件26实现铰接。

枢转驱动装置3可以采用各种合适的直线运动机构，例如电机丝杠导轨的组合，或者气缸组件，等等。然而，从结构简单性以及驱动运动的快速性考虑，所述直线运动机构优选采用气缸组件，其通过气缸活塞的往复运动快速地驱动夹具2绕b点进行枢转运动。

如图1和图1a所示，优选地，本发明的电池盖装配装置还包括压紧装置4，其安装在所述机械手1上，例如安装在夹具2的旁侧，用于对电池盖100进行压紧操作。

优选地，如图8所示，所述压紧装置4包括压杆41和用于驱动所述压杆41进行运动的压紧驱动机构44，压杆41的自由端用于接触并推压电池盖100的背面。优选地，所述压紧驱动机构44包括滑台气缸或电机滑轨组件，以方便地提供直线运动。在图8所示的实施方式中，压紧驱动机构44为滑台气缸。

压紧驱动机构44例如通过第一固定板45固定在机械手1上。

优选地，所述压杆41轴向位置可调地安装在所述压紧驱动机构44的可动部分上。如图8所示，压紧机构4包括第二固定板43，第二固定板43为l形结构，包括竖板431和横板432，其中，竖板431固定在压紧驱动机构44的可动部分上，压杆41固定在横板432上。具体地，横板432上设有通孔，压杆41穿过通孔进行安装，其中，压杆41上设有螺纹段，螺纹段上设有一对螺母42，通过改变螺母42相对于压杆41自由端的位置，即可调整压杆41在所述压紧驱动机构44的可动部分上的轴向位置，也即调整压杆41的有效长度，从而能够灵活地适应不同的装配工况。

优选地，如图1所示，所述机械手1包括基座10、第一臂11和第二臂12，其中，所述第一臂11配置成能够相对于所述基座10在水平面内转动，所述第二臂12配置成能够相对于所述第一臂11在水平面内转动，于是，第一臂11和第二臂12的两个转动运动相合成，便能够方便地提供x方向和/或y方向的直线运动。

机械手1可以采用任何合适的机构来实现z方向的直线运动，可以采用例如气缸、滑轨、直线电机，等等。优选地，z向直线运动机构13设置在第二臂12的末端，其优选能够相对于第二臂12转动。

优选地，如图1和图1a所示，z向直线运动机构13的末端设置有第一安装板14，第一安装板14例如垂直于z向直线运动机构13的轴线，从而能够方便地固定在z向直线运动机构13的末端。第一安装板14上还设置有第二安装板15，其优选安装在或一体地设置在第一安装板14的下侧，并且优选与第一安装板14相垂直。其中，枢转驱动装置3优选安装在第一安装板14上，夹具2优选通过夹具支承构件25的第一端铰接至第二安装板15，压紧装置4优选通过第一固定板45固定在第二安装板15上。

如图1和图1a所示，机械手1上优选设置有两套夹具2，两套夹具2分别配置有单独的枢转驱动装置3和压紧装置4，从而可同时操作两套夹具2同时进行夹持和装配工作，成倍地提高装配效率。

在上述工作的基础上，本发明的第二方面还提供了利用前面所述的电池盖装配装置装配电池盖的方法，其优选实施方式的装配过程示意图如图9所示，包括步骤：

所述机械手1带动所述夹具2移动到电池盖100取料位置的正上方，然后机械手1竖直向下运动，利用真空吸盘机构21的吸力夹持电池盖100，如图9(a)所示；

所述机械手1将电池盖100移动到装配位置，将电池盖100的一端插入电池仓，随后，所述枢转驱动装置3驱动夹具2进行枢转，将电池盖100的另一端推向电池仓；即，先向下做竖直运动然后做横向运动将电池盖100的一端插入电池仓，再通过枢转运动向下扣合，如图9(b)所示；此后，所述夹具2可松开电池盖100；

所述机械手1带动所述压紧装置4压紧电池盖100，如图9(c)所示，至此完成电池盖100的装配过程。

本发明的电池盖装配装置能够高效地完成电池盖的自动装配，从机械手的夹持到装配完成，整个装配过程约需要2秒钟，一天可以装配36000个，相比之下，人工装配时，一个工人在十个小时内很难达到一万个的装配数量。因此，本发明的电池盖装配装置及装配方法有效节约了装配时间，提高了装配效率，增加了工作进度。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。