锂电池盖帽的全自动一体式组装机器人的制作方法

本实用新型涉及一种锂电池盖帽的全自动一体式组装机器人。

背景技术：

行业内通常都知道盖帽是构成圆柱锂离子电池的核心部件，关乎到圆柱锂离子电池的使用安全性。目前市面上广泛销售的圆柱锂离子电池的盖帽通常都由防爆片、顶盖、孔板（铝片）、孔板垫圈和密封圈五个组件所构成，这五个组件的装配关系为：一、孔板垫圈放置在防爆片底面，孔板（铝片）放置在孔板垫圈上并与防爆片底面焊接；二、顶盖焊接固定在防爆片的顶面；三、密封圈则套于其余四个组件外围，与这四个组件一同压合固定。

实际组装生产时，需要对盖帽的组件依次进行叠片装配，再按照顺序焊接和压合作业。且由于需要在防爆片1的两面实施焊接，故还需对防爆片1进行翻转作业，还要应用检测装置进行合格性检测，整个组装生产步骤多，操作繁琐。

传统采用人工来实现盖帽组件的叠片和转移传递，但显然人工作业效率低下且工人劳动强度大，误操作率高，导致产品良品率下降。

当然目前也有自动化设备来对盖帽实施自动组装生产。如专利公开号cn110253142a中所公开的圆柱锂离子电池盖帽的自动组装装置。包括盖帽组件环形传送机构和围绕盖帽组件环形传送机构并沿机构传送方向顺序设置的防爆片上料机构、顶盖上料机构、第一激光焊接机、翻转机构、孔板垫圈上料机构、孔板上料机构、第二激光焊接机、密封圈上料机构和压合机构；还包括plc控制器，分别与上述第一、二激光焊接机及其它各机构电连接。能自动完成盖帽的组装生产。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种锂电池盖帽的全自动一体式组装机器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种锂电池盖帽的全自动一体式组装机器人，包括基架、设置在所述的基架上的工作架、按组装工序依次分布设置在所述的工作架旁侧的多个功能机构、控制顺序执行的程序控制器，所述工作架包括多个工作单元，多个工作单元沿着前后首尾对应直线分布，每个工作单元包括固定于所述基架上的工作台、位于所述工作台下方的输送机构，所述工作台上具有至少一条沿前后方向延伸的搬运通道,均匀分布设置在所述搬运通道上部的多个用于存放加工组件的工位槽,所述输送机构包括位于工作台下方的搬运架,用于控制所述搬运架上升、后移、下降、前移复位的搬运架驱动装置，所述搬运架上沿着对应的所述搬运通道方向分别向上均匀固定有多个搬料吸盘，当所述搬运架上升，所述搬料吸盘伸出相应的所述工位槽后便后移，到达下一个所述工位槽后便下降再前移复位；

每相邻的两个所述工作单元之间直接首尾对接，或者中间通过搬运机械手与/或者工作辅架过渡连接，所述工作辅架上具有与前后两侧工作台上的搬运通道相对应的辅架通道、设置在每个所述辅架通道上部的一个工位槽。

在某些实施方式中，所述搬运架驱动装置包括固定于所述基架上的输送底架、沿着上下垂直方向滑动设置在所述输送底架上的中间架，所述搬运架沿着前后水平方向滑动设置在所述中间架上，所述中间架与所述输送底架之间设置有上下驱动机构，所述搬运架与所述中间架之间设置有前后驱动机构。

在某些实施方式中，所述上下驱动机构包括受上下驱动马达控制枢轴连接在所述输送底架上的凸轮、枢轴连接在所述中间架上的滚轮，所述滚轮的外轮廓部与所述凸轮的外轮廓部始终相抵触；所述前后驱动机构包括设置在所述中间架上的丝杠、用于驱动所述丝杠的前后驱动马达，所述搬运架与所述丝杠相连接。

在某些实施方式中，所述工作台上沿前后方向滑动设置有输送压板，所述输送压板与所述搬运架之间通过上下伸缩机构相连接，所述输送压板上对应所述工位槽向下固定有多个压盖，每个所述压盖向下对应相应的所述搬料吸盘。

在某些实施方式中，所述搬料吸盘、所述搬运通道的左右宽度分别小于加工组件在左右方向上的宽度。

在某些实施方式中，所述搬运机械手包括沿前后滑动设置于所述基架上的翻转座、设置于所述翻转座上的翻转动力装置、固定于所述翻转动力装置输出轴上的翻转臂，所述翻转臂上具有至少一个径向向外伸出具有抓料吸盘的齿爪，每个所述齿爪都对应相邻两侧所述工作台的所述搬运通道，所述翻转臂中心线沿水平左右设置并与所述翻转动力装置的输出轴的轴心线相重合。

在某些实施方式中，所述功能机构按组装工序依次包括：对相应工位槽投入组件的一号输送装置、对相应工位槽投入组件的三号输送装置、对相应工位槽投入组件的四号输送装置、将相应工位槽内的三层组件焊接在一起的一号焊接机构、将半成品翻转180°的所述搬运机械手、对相应工位槽投入组件的二号输送装置、将相应工位槽内的四层组件焊接在一起的二号焊接机构、将相应工位槽内的半成品进行高度检测的高度检查机构、将相应工位槽内的半成品进行电阻检测的电阻检查机构、将相应工位槽内的高度不合格半成品转移的高ng输送装置、将相应工位槽内电阻不合格的半成品转移的电ng输送装置、将半成品再翻转180°的所述搬运机械手、对相应工位槽投入组件的五号输送装置、对相应工位槽内的半成品与组件扣合在一起的压合装置。

在某些实施方式中，所述三号输送装置、所述四号输送装置、所述二号输送装置、所述高ng输送装置、所述电ng输送装置、所述五号输送装置的结构相同，都包括固定在所述基架上的输送座、一侧部通过沿垂直方向延伸的输送轴转动连接在所述输送座上的转动臂，所述转动臂的另一侧部上通过升降机构向下连接有取料架，所述取料架上向下固定有至少一个取料吸盘，每个所述取料吸盘都对应一个所述搬运通道。

在某些实施方式中，所述一号焊接机构、所述二号焊接机构的结构相同，都分别包括：

用于发射第一激光束的第一激光振荡器；

用于发射第二激光束的第二激光振荡器；

用于接收由第一激光振荡器发射的第一激光束并将该入射的第一激光束反射的第一扫描器；

用于接收由第二激光振荡器发射的第二激光束并将该入射的第二激光束反射的第二扫描器；

扫描透镜，用于接收所述第一扫描器与所述第二扫描器反射光，并将反射光聚焦在具有预定直径的光斑上，从而将光斑照射在需焊接的加工组件的希望位置；

第一往复单元，所述第一往复单元位于第一激光束的路径上，并位于所述第一激光振荡器与所述第一扫描器之间；

第二往复单元，所述第二往复单元位于第二激光束的路径上，并位于所述第二激光振荡器与所述第二扫描器之间，所述第一往复单元与所述第二往复单元都包括用于阻断激光束的射束阻止器、用于通过激光束的射束透射器、用于驱动所述射束阻止器与所述射束透射器相对激光束路径移动的往复驱动器；

第一扩束器，所述第一扩束器位于第一激光束的路径上，并位于所述第一往复单元与所述第一扫描器之间；

第二扩束器，所述第二扩束器位于第二激光束的路径上，并位于所述第二往复单元与所述第二扫描器之间。

在某些实施方式中，所述工作台上设有有无组件的组件检测装置。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型提供了又一种锂电池盖帽的全自动一体式组装机器人，组装锂电池盖帽的各功能机构分别顺序分布在呈直线延伸的工作架的两侧，每个锂电池盖帽的组装都须经过工作架上所有工作台相应的搬运通道，每个搬运通道上都有多个工位槽，各功能机构对应相应的工位槽完成相应的组装工序，且每完成一道组装工序，工作台下方的搬运架便上升后移将工位槽内的组件搬运至下一个工位槽，如此反复直至锂电池盖帽组装完成。工作架呈直线延伸，整体结构简洁紧凑，占用空间较小。每个工作台上的一条搬运通道对应一个锂电池盖帽组装，工作台上至少一条搬运通道，可以设置多条搬运通道，即多个锂电池盖帽可同时组装，大大提高了企业生产效率，降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的整体立体结构示意图；

图2为由组装工序排在第一个具有输送压板的工作单元立体示意图；

图3为每个工作单元内输送机构的外形示意图；

图4为每个工作单元内输送机构的内部结构示意图；

图5为没有输送压板的工作单元立体示意图；

图6为去掉工作台的工作单元爆炸示意图；

图7为搬运机械手立体示意图；

图8为输送装置立体示意图；

图9为锂电池盖帽的全自动一体式组装设备俯视示意图；

图10为焊接机构工作原理图；

其中：1、基架；2、工作单元；21、工作台；211、搬运通道；212、工位槽；22、输送底架；221、凸轮；23、中间架；231、滚轮；232、丝杠；24、搬运架；241、搬料吸盘；25、输送压板；3、搬运机械手；31、翻转座；32、翻转臂；321、齿爪；322、抓料吸盘；4、工作辅架；u2、二号输送装置；u3、三号输送装置；u4、四号输送装置；u5、五号输送装置；u6、一号焊接机构；u7、二号焊接机构；u9、电阻检查机构；u10、高ng输送装置；u11、电ng输送装置；u12、压合装置；51、输送座；52、转动臂；53、取料架；54、取料吸盘；55、升降机构；

611、第一激光振荡器；612、第一往复单元；613、第一扩束器；614、第一扫描器；621、第二激光振荡器；622、第二往复单元；623、第二扩束器；624、第二扫描器；65、扫描透镜；66、反光镜。

具体实施方式

一种锂电池盖帽的全自动一体式组装机器人，包括基架1、设置在基架1上的工作架、按组装工序依次分布设置在工作架旁侧的多个功能机构、控制各机构顺序执行的程序控制器。

锂电池盖帽由防爆片、顶盖、孔板（铝片）、孔板垫圈和密封圈五个组件所构成，这五个组件的装配关系为：一、孔板垫圈放置在防爆片底面，孔板放置在孔板垫圈上并与防爆片底面焊接；二、顶盖焊接固定在防爆片的顶面；三、密封圈则套于其余四个组件外围，与这四个组件一同压合固定。

如附图1、9所示，围设在工作架旁侧的功能机构依次为：投入孔板（铝片）组件的三号输送装置u3、投入孔板垫圈组件的四号输送装置u4、一号焊接机构u6、将半成品翻转180°的搬运机械手3、投入顶盖组件的二号输送装置u2、二号焊接机构u7、高度检查机构、电阻检查机构u9、将高度不合格半成品转移的高ng输送装置u10、将电阻不合格的半成品转移的电ng输送装置u11、将半成品再翻转180°的6搬运机械手3、投入密封圈组件的五号输送装置u5、对半成品与组件扣合在一起的压合装置u12。

如附图1-6、9所示，工作架包括5个工作单元2，5个工作单元2沿着前后首尾对应直线分布。如附图2、5所示，每个工作单元2包括固定于基架1上的工作台21、位于工作台21下方的输送机构，每个工作台21上具有4条沿前后方向延伸的搬运通道211,均匀分布设置在搬运通道211上部的3个用于存放加工组件的工位槽212,输送机构包括位于工作台21下方的搬运架24,用于控制搬运架24上升、后移、下降、前移复位的搬运架驱动装置，搬运架24上对应搬运通道211共具有四组搬料吸盘241，每组沿着对应的搬运通道211方向分别向上均匀固定有4个搬料吸盘241。

搬运架驱动装置包括固定于基架1上的输送底架22、沿着上下垂直方向滑动设置在输送底架22上的中间架23，搬运架24沿着前后水平方向滑动设置在中间架23上，中间架23与输送底架22之间设置有上下驱动机构，搬运架24与中间架23之间设置有前后驱动机构。

上下驱动机构与前后驱动机构可以分别采用气缸，也可以如本实施例，如附图4所示中，上下驱动机构包括受上下驱动马达控制枢轴连接在输送底架22上的凸轮221、枢轴连接在中间架23上的滚轮231，滚轮231的外轮廓部与凸轮221的外轮廓部始终相抵触；前后驱动机构包括设置在中间架23上的丝杠232、用于驱动丝杠232的前后驱动马达，搬运架24与丝杠232相连接。

上下驱动马达转动通过皮带带动凸轮221转动，通过滚轮231传动，使得中间架23上下运动，前后驱动马达通过皮带带动丝杠232运动，促使搬运架24前后运动。当搬运架24上升，搬料吸盘241伸出相应的工位槽212后便后移，到达下一个工位槽212后便下降再前移复位。

搬料吸盘241、搬运通道211的左右宽度分别小于加工组件在左右方向上的宽度。因而工作台下方的搬运架上升将组件顶起后移搬运至下一个工位槽位置落下，便将组件滞留在该工位槽内。

如附图1、9所示，第一个工作单元与第二个工作单元之间通过搬运机械手3与工作辅架4相过渡连接，第二个工作单元与第三个工作单元之间、第三个工作单元与第四个工作单元之间分别通过工作辅架4过渡连接，工作辅架4作为工作台的延伸架，具有与前后两侧工作台21上的搬运通道211相对应的辅架通道、设置在每个辅架通道上部的一个工位槽212。

如附图7所示，搬运机械手3包括沿前后滑动设置于基架1上的翻转座31、设置于翻转座31上的翻转动力装置、固定于翻转动力装置输出轴上的翻转臂32，翻转臂32上具有4个径向向外伸出具有抓料吸盘322的齿爪321，每个齿爪321都对应相邻两侧工作台21的搬运通道211，翻转臂32中心线沿水平左右设置并与翻转动力装置的输出轴的轴心线相重合。翻转臂32的齿爪321转至前一个工作台21的最后四个工位槽内吸起半成品，转动至后一辅架通道落下，半成品被滞留在工位槽上。对应的后一个工作单元运作，工作台下方的搬运架上升将工位槽内的组件顶起后搬运至下一个工位槽内。

多个工作台21中，如第一个工作台的工位槽内就会有多个组件，在搬运的过程中，搬料吸盘能吸住最下方的组件，但上方的组件有掉落的风险，因而在工作台21上沿前后方向滑动设置有输送压板25，输送压板25与搬运架24之间通过上下伸缩气缸相连接，输送压板25上对应工位槽212向下固定有多个压盖，每个压盖向下对应相应的搬料吸盘241。

三号输送装置u3、四号输送装置u4、二号输送装置u2、高ng输送装置u10、电ng输送装置u11、五号输送装置u5的结构相同，都包括固定在基架1上的输送座51、一侧部通过沿垂直方向延伸的输送轴转动连接在输送座51上的转动臂52，转动臂52的另一侧部上通过升降机构55向下连接有取料架53，取料架53上向下固定有4个取料吸盘54，每个取料吸盘54都对应一个搬运通道211。每款组件由相应的供料架供应，供料架具体结构不是实用新型点，不赘述。取料架53向下降吸起供料架上的4个组件，向上抬起，转动臂52转动90°吸料吸盘54正向下对准4个工位槽212，取料架53向下移动，吸料吸盘54将组件放入工位槽212内。

锂电池盖帽的组装工序原理如下：

一、防爆片通过一号输送装置或者上一设备的搬运机构或是人工放置在第一个工作单元的第一排工位槽212内，工作台上设有有无组件的组件检测装置，搬运架将组件顶起后移搬运至后一工位槽，三号输送装置u3投入孔板（铝片）组件，四号输送装置u4投入孔板垫圈组件，通过一号焊接机构u6将三个组件焊接在一起；

二、搬运机械手3将半成品翻转180°后送入第二工作单元；

三、二号输送装置u2投入顶盖组件，通过二号焊接机构u7将顶盖组件焊接；

四、第三工作单元上依次通过高度检查机构、电阻检查机构u9将四个组件焊接在一起的半成品检测，并在第四工作单元上通过高ng输送装置u10将高度不合格的半成品转移，通过电ng输送装置u11将电阻不合格的半成品转移；

五、将剩下合格的半成品再通过搬运机械手3翻转180°送入第五工作单元，五号输送装置u5投入密封圈组件，压合装置u12将半成品与密封圈组件扣合在一起。

其中，所述一号焊接机构u6、二号焊接机构u7的结构相同，都分别包括：

用于发射第一激光束的第一激光振荡器611；

用于发射第二激光束的第二激光振荡器621；

用于接收由第一激光振荡器611发射的第一激光束并将该入射的第一激光束反射的第一扫描器614；

用于接收由第二激光振荡器621发射的第二激光束并将该入射的第二激光束反射的第二扫描器624；

扫描透镜65，用于接收第一扫描器614与第二扫描器624反射光，并将反射光聚焦在具有预定直径的光斑上，从而将光斑照射在需焊接的加工组件的希望位置；

第一往复单元612，第一往复单元612位于第一激光束的路径上，并位于第一激光振荡器611与第一扫描器614之间；

第二往复单元622，第二往复单元622位于第二激光束的路径上，并位于第二激光振荡器621与第二扫描器624之间，第一往复单元612与第二往复单元622都包括用于阻断激光束的射束阻止器、用于通过激光束的射束透射器、用于驱动射束阻止器与射束透射器相对激光束路径移动的往复驱动器；

第一扩束器613，第一扩束器613位于第一激光束的路径上，并位于第一往复单元612与第一扫描器614之间；

第二扩束器623，第二扩束器623位于第二激光束的路径上，并位于第二往复单元622与第二扫描器624之间。还包括分别设置于第一激光束与第二激光束的路径上多个反光镜66。

本实施例中，焊接时，孔板垫圈放置在防爆片底面，孔板（铝片）放置在孔板垫圈上,孔板（铝片）与防爆片底面焊接,焊接完后整体翻转，将顶盖放在防爆片的顶面，顶盖与防爆片顶面焊接。孔板（铝片）、防爆片与顶盖材质及所在层不同，因而彼此不同的光学特性、激光束吸收性，因而适合不同的激光束参数，如激光束的波长、频率、脉冲宽度等。一号焊接机构u6只需焊接孔板（铝片）与防爆片底面之间，因而这里只需设置第一激光振荡器611参数，发射第一激光束，通过第一往复单元612、第一扩束器613、第一扫描器614、扫描透镜65后将孔板（铝片）与防爆片之间焊接，第二激光振荡器621不工作。同样，二号焊接机构u7也只需焊接顶盖与防爆片之间，因而这里同样只需设置第一激光振荡器611参数，发射第一激光束，通过第一往复单元612、第一扩束器613、第一扫描器614、扫描透镜65后将顶盖与防爆片之间焊接，第二激光振荡器621不工作。

若根据加工产品不同，若每次焊接需要焊三层，即可以设置第二激光振荡器621参数并控制其工作。焊接方法与第一激光振荡器611相同，不赘述。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。