CN102666003A - 用于组装压配模块化工件的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于组装包括带有中心开口的表面构件的压入模块式工件的设备。舱门构件被布置在第一侧上，并且能够在不覆盖中心开口的第一区域和覆盖中心开口的第二区域之间移动。工件容纳构件被布置为靠近于表面构件的横越中心开口的另一侧置，以容纳压入模块式工件的部件。当舱门构件朝向第二区域移动时，致动器朝向开口移动工件容纳构件以将工件的部件压在舱门构件上。当舱门构件处于第一区域时，致动器将工件容纳构件移动到容纳工件的部件的位置。

Description

用于组装压配模块化工件的设备

技术领域

本申请涉及一种用于诸如电池单元组件的压配工件的组装的设备。

背景技术

本申请要求于2010年4月21日提交的美国临时专利申请No.61/326,410的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入于此。

响应于对于高输出电池应用的需求，诸如对于电动车辆，已经研制了模块化电池单元堆叠组件。这些堆叠组件可以包括模块的多个重复单元，该模块通常具有被夹在基本平面状的框架构件之间的、基本平面状的电池单元构件和其它平面状的部件诸如垫片、热交换器等。该平面状的框架构件其上具有保持零件，所述保持零件布置为垂直于平面状框架的平面，当被压到一起时，该保持零件适于接合在堆叠中的相邻框架构件上的保持零件。这些保持零件的接合将这些堆叠保持到一起并且可靠地在框架构件之间保持所夹住的构件。

一种用于组装诸如上述那些的电池单元组件的方式在于在人工操作中对准部件并且将它们压到一起，这要求重复地以人工方式施加力以将一个框架紧固到下一个框架。除了非常低效之外，这种人工组装还能够引起操作员疲劳。

因此，本发明人在这里已经认识到需要一种减轻以上缺陷的、用于组装诸如模块化电池单元堆叠组件的模块化工件的设备。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种用于组装压配模块化工件的设备，解决人工组装电池单元组件所带来的作业者的疲劳。

用于解决课题的手段

提供了根据一个示例性实施例的、用于组装压配模块化工件的设备。该设备包括表面构件，该表面构件在其中具有在该表面构件的第一和第二相对侧之间延伸的中心开口。该设备进一步包括被布置在表面构件的第一侧上的舱门（hatch）构件。该舱门构件能够在不覆盖中心开口的第一位置和覆盖中心开口的第二位置之间移动。该设备进一步包括被配置为产生指示舱门构件何时处于第二位置的信号的位置传感器。该设备进一步包括工件容纳构件，该工件容纳构件被配置为容纳压配模块化工件的部件，被布置为邻近于表面构件的第二侧并且邻近于中心开口。该设备进一步包括致动器，该致动器被配置为朝向或者远离中心开口移动工件容纳构件。该设备进一步包括被配置为从位置传感器接收信号的控制器。该控制器进一步被配置为，当舱门构件被移动进入第二位置时，致使致动器朝向中心开口移动工件容纳构件，以使压配模块化工件的部件被压在舱门构件上。

上述设备提供了诸如电池组件的压配模块化工件的有效组装。与附图相结合，根据以下说明，这个和其它优点和特征将变得更加清楚。

附图说明

图1是根据一个示例性实施例的、用于压配工件的组装的设备的顶视图；

图2是图1所示设备的前视图；

图3是图1所示设备的侧视图；

图4是图1所示设备的等轴视图；

图5是图1所示设备可以被用于组装的压配模块化工件的一个示例性实施例的分解视图；

图6是图4所示设备的等轴视图，其中压配工件的未被组装部件被安装在其上以进行组装；

图7是图6所示设备的等轴视图，其中舱门构件关闭并且准备进行压配工件的组装；

图8是图6所示设备的侧视图，其中舱门构件关闭以准备进行压配工件的组装；

图9是在组装过程的顺序阶段期间如在图8中所示设备的侧视图，其中工件的部件被压到一起；

图10是在组装过程的顺序阶段期间如在图9中所示设备的侧视图，其中部分组装的工件返回到用于放置另外的工件部件的位置；

图11是在组装过程的顺序阶段期间如在图10中所示设备的侧视图，其中另外的工件部件被放置到部分组装的工件上并且准备被压到一起；并且

图12是在图1的设备中利用的控制器、致动器和传感器的框图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的内容，但本发明的范围不限定于此。

参考图1-4，示意了根据一个示例性实施例的、用于压配模块化工件的组装的设备10。设备10具有工作支架11、表面构件12、导轨15、舱门构件16、位置传感器18、传感器标志19、工件容纳构件22、致动器24、引导杆26和控制器40。支架11支撑设备10的其它部件。

表面构件12在其中具有中心开口14。在表面构件12的上侧上，布置了能够在不覆盖中心开口14的第一位置（图1-4所示）（即，打开位置）和覆盖中心开口的第二位置（图1-4所示）（即，关闭位置）之间沿着导轨15移动的舱门构件16。表面构件12和舱门构件16配备有用于限制舱门构件16在打开和关闭位置之间的移动的止挡构件20。表面构件12还配备有位置传感器18，并且舱门构件16配备有用于确定舱门构件16是否处于关闭位置的传感器标志19。

位置传感器18被配置为产生指示舱门构件16何时处于关闭位置的信号。在一个示例性实施例中，当舱门构件16处于关闭位置时，位置传感器18探测传感器标志19。位置传感器18被耦合到表面构件12并且被电耦合到控制器40。对于位置传感器18能够使用各种类型的传感器（例如，霍尔效应传感器、光学传感器、机电跳闸开关、机器人视觉等，无论是否带有传感器标志）。

工件容纳构件22被配置为接收压配模块化工件的部件并且布置在邻近于中心开口14在表面构件12的下侧上。应该指出，舱门构件16和工件容纳构件14的相对的上方和下方取向是为了示意方便起见而示出的，但是整个设备能够被倒转，使得舱门构件16在表面构件12下方并且工件容纳构件22（和相关联的部件）在表面构件12上方。同样能够利用其它取向（例如，侧向）。

致动器24被连接到工件容纳构件22以朝向或者远离开口地移动工件容纳构件22。致动器24可以是任何类型的已知致动器，诸如电滚珠螺杆致动器、液压活塞致动器，或者如在本技术领域中已知的其它致动器。当工件容纳构件22被致动器24上下移动时引导杆26辅助维持工件容纳构件22的水平取向。

表面构件12的下侧还配备有用于在工件容纳构件22上对准压配模块化工件的部件从而部件在组装期间正确地配合到一起的定位零件23。

力传感器21被配置为产生指示当将压配模块工件的部件紧压与舱门构件16靠到一起时由致动器24施加的力的量的信号。力传感器被以可操作方式耦合到致动器24并且被电耦合到控制器40。

参考图5，在分解视图中示出用于能够使用设备10压配到一起的示例性压配模块化电池单元组件29的部件。图5所示部件表示框架构件30、电池单元构件32、散热片构件34和另一电池单元构件32，随后为另一框架构件30的重复的模块化配置，以及样式的重复。当然，这仅仅表示一种示例性配置，并且能够使用很多其它配置。框架构件30在其上具有保持零件31，保持零件31适于与堆叠组件中的相邻框架接合。为了组装图5的压配模块化组件，框架构件30、电池单元构件32、散热片构件34、另一电池单元构件32和另一框架构件30的单一模块被松散地堆叠到一起，随后使用设备10施加力驱使两个框架构件到一起直至相应的保持零件31接合。然后通过邻近于现在部分组装的模块化组件的框架构件30之一布置电池单元构件32，并且在其上松散地堆叠散热片构件34、另一电池单元构件32和框架构件30，随后使用设备10压到一起以使得在新添加的框架构件30上的保持零件31与在已经部分组装的模块化组件上的相邻框架构件30接合而添加第二模块。

参考图6和7，这些图示出舱门构件16在远离表面构件12的中心开口14的打开或者第一位置与覆盖表面构件12的中心开口14的关闭或者第二位置之间的移动。舱门构件16的移动可以通过在手柄17上拉拽而被以人工方式完成，或者可以诸如利用传感器、致动器和电子控制器而自动地进行。

参考图8-11，这些图示意在设备10的操作中的序列步骤。在图8中，在舱门构件16处于打开位置（注意由于这些图的平面视图的取向，舱门构件16的打开和关闭位置在图8-11中看起来是相同的）中时，诸如图5所示的压配模块化组件的部件被松散地堆叠在工件容纳构件22的顶部上。在图8中，示出了两个框架构件30，但是由于框架构件相互接近，不能清楚地看到中间的部件（例如，电池单元，一个或多个散热片，和其它可选的部件如垫片）。

在图9中，舱门构件16已经被移动到覆盖中心开口14的关闭或者第二位置，并且致动器24与引导杆26相配合以通过中心开口14移动工件容纳构件22从而使得上框架30接触舱门构件16。由致动器24施加的持续的力使得框架上的保持零件相互接合并且压配到一起，从而产生了部分组装的模块化组件36。

在图10中，致动器24降低工件容纳构件22从而部分地组装的模块化组件36的上表面处于正确的位置以容纳用于组装的另外的模块化部件。图8和10的比较示出在图10中部分组装的模块化组件36的上表面处于与图8中的工件容纳构件22大致相同的竖直位置。可以使用各种自动控制技术实现这个位置调节。例如，光学传感器（未示出）可以产生指示部分组装的模块化组件36的上表面的位置的信号，控制器40利用该信号以致使致动器24移动到正确的位置。或者，控制器40可以利用预编程调节以复位到低于先前位置预定量的位置，该预定量等于模块化堆叠组件中的一个重复单元的厚度。

在图11中，舱门构件16被再次移动到它的打开或者第一位置，并且新的部件（例如，电池单元构件、散热片构件、垫片）被松散地堆叠到部分组装的模块化组件36上，随后为另一框架构件30。随后，舱门构件16可以被移动到它的关闭位置，并且能够重复上述操作序列以将模块化组件压配到一起。

上述操作序列可以根据需要而被重复很多次以利用期望数目的重复单元组装压配模块化组件。

参考图12，示意了控制器40、致动器24、位置传感器18和力传感器21的框图。在一个示例性实施例中，控制器40可以是计算机。然而，控制器40可以是任何种类的已知控制器，诸如微处理器或者固态电路。控制器40被连接到致动器24并且产生用于致使致动器24将工件容纳构件22移动到期望位置的控制信号。具体地，控制器40能够被编程为致使致动器24将工件容纳构件移动到预定位置或者预定距离。而且，当将工件部件紧压到一起时，控制器40能够被编程为致使致动器24移动直至如由力传感器21探测的由致动器24施加到工件部件的力的量大于或者等于预定的力的量（例如，200lbs的力、250lbs的力、300lbs的力、350lbs的力、400lbs的力，或者例如最大力的30%）。控制器40能够在内部存储器器件中存储致动器24的命令距离和致动器24施加到工件构件的力的量。

控制器40还被连接到位置传感器18以从位置传感器18接收指示舱门构件16是否处于关闭位置的信号。如以上讨论地，当控制器40从位置传感器接收指示舱门构件16进到关闭位置的移动的信号时，控制器40产生控制信号以致使致动器24朝向舱门构件16移动工件容纳构件22从而工件的部件压在舱门构件16上，以将工件部件压配到一起。此后，控制器40致使致动器24将工件容纳构件22移动到用于容纳另外的模块化工件部件的位置。在一个示例性实施例中，控制器40可以被布置在工作支架11上。在另一个示例性实施例中，控制器40可以被布置在相对于工作支架11的远程位置。

其它可选的部件也可以被连接到控制器40，诸如产生指示工件容纳构件22的位置的信号的另一位置传感器，或者为了自动控制舱门构件16的移动，响应于来自控制器40的控制信号在打开和关闭位置之间移动舱门构件16的第二致动器。

虽然已经仅仅结合有限数目的实施例详细描述了本发明，但是应该易于理解，本发明不限于这种公开的实施例。确切地说，本发明能够被修改为结合迄今尚未描述但是符合本发明的精神和范围的任何数目的变型、更改、替代或者等价布置。另外地，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解本发明的方面可以仅仅包括所描述实施例中的某些实施例。因此，本发明不被视为受到前面说明的限制。

产业上可利用性

本发明的用于组装压配模块化工件的设备，能够实现有效地组装像电池单元组件这样的压配模块化工件。

Claims (8)

1.一种用于组装压配模块化工件的设备，包括：

表面构件，所述表面构件在其中具有在所述表面构件的第一和第二相对侧之间延伸的中心开口；

舱门构件，所述舱门构件被布置在所述表面构件的第一侧上，所述舱门构件能够在不覆盖所述中心开口的第一位置和覆盖所述中心开口的第二位置之间移动；

位置传感器，所述位置传感器被配置为产生指示所述舱门构件何时处于所述第二位置的信号；

工件容纳构件，所述工件容纳构件被配置为容纳所述压配模块化工件的部件，被布置为邻近于所述表面构件的所述第二侧并且邻近于所述中心开口；

致动器，所述致动器被配置为朝向或者远离所述中心开口移动所述工件容纳构件；和

控制器，所述控制器被配置为从所述位置传感器接收所述信号，所述控制器进一步被配置为，当所述舱门构件被移动进入所述第二位置时，致使所述致动器朝向所述中心开口移动所述工件容纳构件，以使所述压配模块化工件的部件被压在所述舱门构件上。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器进一步被配置为，当所述舱门构件处于所述第一位置时，致使所述致动器将所述工件容纳构件移动到容纳所述压配模块化工件的部件的位置。

3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：一个或者多个零件，所述一个或者多个零件用于在组装之前将所述压配模块化工件的部件对准。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述压配模块化工件包括具有多个重复的模块化单元的电池单元堆叠组件，所述模块化单元具有框架构件和一个或者多个电池单元构件，所述框架构件具有保持零件，所述保持零件适于接合所述电池单元堆叠组件中的相邻模块的框架构件上的保持零件。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，当致使所述致动器将所述工件容纳构件移动进入容纳所述压配模块化工件的另外的部件的位置时，所述控制器补偿所述压配模块化工件的任何部分地组装的部件的高度。

6.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：工作支架，所述工作支架在其上支撑：所述表面构件、所述舱门构件、所述位置传感器、所述工件容纳构件，和所述致动器。

7.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：力传感器，所述力传感器被配置为产生指示施加到所述压配模块化工件的部件的力的量的信号，来自所述力传感器的所述信号由所述控制器接收。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述控制器进一步被配置为，当来自所述力传感器的信号指示所述力的量高于或者等于预定的力的量时，致使所述致动器将所述工件容纳构件移动到容纳所述压配模块化工件的另外的部件的位置。

Images