用于车辆生产线的电池装配辅助设备和方法与流程

1.本发明涉及用于车辆生产线的电池装配辅助设备和方法。

背景技术：

2.迄今为止，电动车越来越受到欢迎，人们的需求在不断地增加。车辆制造商也建造电动车生产线以有效地供应市场。然而，例如鉴于成本、效率等，也考虑利用或改造现有的传统燃油车的生产线，另外还期望其既能用于生产传统燃油车，又能用于生产电动车，甚至可以根据生产计划灵活安排，从而形成混合生产线。
3.传统燃油车和电动车具有若干不同，尤其是关于动力来源。因此，传统燃油车和电动车的装配也存在差异。注意到，电池的安装是影响装配效率和装配质量的重要因素。

技术实现要素：

4.因此，本领域需要在车辆生产线、尤其是混合生产线中对电池装配进行辅助，以便有效地提高效率而不必付出过多时间、成本和人力。
5.根据本发明的一些方面，提供了一种用于车辆生产线的电池装配辅助设备，所述设备限定大致竖向方向，所述设备包括：底架；设置在底架上的第一升降装置；联接到第一升降装置的第一级容差层，所述第一级容差层构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的一平面内浮动；设置在第一级容差层上的第二升降装置；联接到第二升降装置的第二级容差层，所述第二级容差层构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的另一平面内浮动以及相对于所述另一平面歪斜；其中，第二级容差层设置有用于固持地接纳电池的电池接纳腔。第一级容差层通常对应于粗定位，第二级容差层通常对应于精定位。由此，实现了逐级、特别是逐渐精确的对准。
6.需要注意的是，由于升降装置的存在，所述一平面和所述另一平面并不是空间固定的，而是可以具有高度变化。
7.如本文所用，相对于平面的“浮动”是指这样的运动可能性，物体至少可以沿着属于平面(位于平面内)的运动方向平移并且可以绕着大致垂直于平面的旋转方向转动。当然，“浮动”是通常受限的，即存在有限的平移范围和/或转动角度。
8.如本文所用，相对于平面的“歪斜”是指这样的运动可能性，物体至少可以绕着属于平面(位于平面内)的旋转方向转动。例如，当物体被参考为与前一平面平行的平面时，其歪斜就如同其相对于前一平面翘起。当然，“歪斜”是通常受限的，即存在有限的转动角度。
9.如本文所用，用于接纳的“腔”并不一定指仅在接纳端开口的腔室，而是在周界上可以部分地开放。
10.根据本发明的一些方面，设备还包括设置在所述底架下方的行走装置，使得所述设备通过所述行走装置仅能沿着与所述竖向方向大致垂直的一个方向来回运动，所述一个方向设置成在车辆生产线中对应于大致横向于车辆生产线的前进方向的方向。由此，多余自由度的减少进一步减少了误差的来源。
11.根据本发明的一些方面，第一升降装置通过浮动连接布置联接到底架或第一级容差层通过浮动连接布置联接到第一升降装置。
12.根据本发明的一些方面，第一级容差层设置有第一配合部件，所述第一配合部件具有引导件，使得随着第一配合部件进行配合，第一级容差层能够由于第一配合部件的引导件受到作用而发生浮动。
13.根据本发明的一些方面，第一配合部件包括燕尾销，其包括燕尾状凹部的末端，燕尾状凹部至少包括彼此相对地倾斜的第一侧和第二侧以用作所述引导件。
14.根据本发明的一些方面，第二级容差层设置有第二配合部件，所述第二配合部件具有引导件，使得随着第二配合部件进行配合，第二级容差层能够由于第二配合部件的引导件受到作用而发生浮动和/或歪斜。
15.根据本发明的一些方面，第二配合部件包括球头销，其包括球头部的末端，球头部包括具有最大直径的球面或大致球面的至少一部分以用作所述引导件。
16.根据本发明的一些方面，第一级容差层设置成在车辆生产线中与吊具相互作用，第二级容差层设置成在车辆生产线中与由吊具承载的车身相互作用。那么，第一配合部件与车辆生产线中的吊具的配合构造配合，第二配合部件与车辆生产线中的吊具承载的车身的配合构造配合。
17.根据本发明的一些方面，电池接纳腔在周界上设置有电池卡挡块，所述电池卡挡块包括面向电池接纳腔内侧的相对于竖向方向成第一角度的上部楔形面和相对于竖向方向成第二角度的下部楔形面，第一角度大于第二角度。
18.根据本发明的一些方面，第二角度大于零。
19.根据本发明的一些方面，第二升降装置包括被动偏置部件和设置在被动偏置部件的外围的主动升降部件。
20.根据本发明的一些方面，主动升降部件和被动偏置部件中的每一个包括壳体和在休止状态下沿着大致竖向方向延伸出壳体的轴杆，轴杆设置成能够相对于所述竖向方向(例如，稍微地)歪斜。
21.如本文所用，相对于方向的“歪斜”是指这样的运动可能性，物体至少可以绕着属于与前一方向垂直的平面(位于平面内)的旋转方向转动。例如，当物体被参考为与前一方向重合的轴线时，其歪斜就如同其相对于前一方向偏转。当然，“歪斜”是通常受限的，即存在有限的转动角度。
22.根据本发明的一些方面，被动偏置部件包括压缩弹簧，其设置在被动偏置部件的壳体与轴杆之间，使得抵抗被动偏置部件的轴杆相对于壳体的相向运动。
23.根据本发明的一些方面，第二级容差层包括叠置的外侧层和内侧层，外侧层仅联接到主动升降部件，内侧层仅联接到被动偏置部件。当然，外侧层和内侧层可能具有如下所述的配合关系，因此，外侧层经由内侧层可能对被动偏置部件具有一定力传递，内侧层经由外侧层可能对主动偏置部件具有一定力传递。
24.根据本发明的一些方面，内侧层固定地联接到第二升降装置的每个被动偏置部件的轴杆。
25.根据本发明的一些方面，外侧层通过轴套松动地联接到第二升降装置的每个主动升降部件的轴杆。
26.根据本发明的一些方面，外侧层设置有配合孔，配合孔的内径设置成大于轴套的主体的外径，并且轴套在上端部设置有大于配合孔的内径的止挡部件。
27.根据本发明的一些方面，在内侧层与外侧层之间设置有弹簧滚珠，并且弹簧滚珠通过其壳体定位在内侧层中，并且弹簧滚珠通过其滚珠接合外侧层内的槽。
28.根据本发明的一些方面，提供了一种利用根据本发明的设备的用于车辆生产线的电池装配辅助方法，包括：将设备定位在待装配电池的由吊具承载的车身下方的位置；提升第一升降装置；使第一级容差层进行浮动，以实现第一级容差层以及因此第二级容差层的第一定位；提升第二升降装置；使第二级容差层进行浮动和/或歪斜，以实现第二级容差层的第二定位；从而由电池接纳腔固持的电池与车身基本对准。第一定位通常对应于粗定位，第二定位通常对应于精定位。由此，实现了逐级、特别是逐渐精确的对准。
29.根据本发明的一些方面，使第一级容差层进行浮动包括使第一级容差层的第一配合部件与吊具的配合构造相互作用，并且使第二级容差层进行浮动和/或歪斜包括使第二级容差层的第二配合部件与吊具的配合构造相互作用。
30.需要说明的是，以上虽然关于方法和设备描述了本发明的一些方面，但是关于方法和设备中的一者描述的特征可以单独地或组合地应用于方法和设备中的另一者。例如，方法利用设备实施，设备用于执行方法等等。
附图说明
31.图1示出了示例性车辆生产线的一部分及其站设置的示意图。
32.图2示出了示例性电池的示意图。
33.图3a示出了根据各种实施例的设备的示意图。
34.图3b示出了图3a的设备的框图。
35.图4a-4b示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
36.图5a-5b示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
37.图6a示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
38.图6b示出了图6a的局部部分的替代实施例的简化示意图。
39.图7a示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
40.图7b示出了图7a的局部部分的替代实施例的简化示意图。
41.图8a示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
42.图8b-8c示出了图8a的局部部分的替代实施例的简化示意图。
43.图9示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
44.图10a-10b示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
45.图11a-11c示出了根据各种实施例的设备的一部分的简化示意图。
具体实施方式
46.参考附图描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所描绘和描述的实施例；相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。还将理解，本文公开的实施例可以以任何方式和/或组合来组合可以提供许多另外的实
施例。
47.除非另有定义，本公开中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在上述描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。
48.为了便于说明，在各附图中，相同的附图标记指代相同或类似的设备、单元和/或部件，并且附图中的各部分不一定按比例绘制。
49.现在参考图1，图1示出了示例性车辆生产线1的一部分及其站设置的示意图。需要注意的是，沿着车辆生产线1可以设置和/或划分有一个或多个站(如图中的一个虚线框示意性所示，但是站不一定必须有物理边界)，其中可能存在各种各样的装置(未示出)；车辆生产线1的构型、走向、长度等也可能不同地变化。吊具3沿着车辆生产线1行进，用于载送车身(未示出)到达并离开各个站，例如还可能在各个站中停歇预定时间。对于给定的站，通常限定有对应的站相关区域11、12。站相关区域11、12可以是从站开始横向于车辆生产线1的前进方向朝车辆生产线1旁边伸长的区域。通常，关于给定的站操作且移动的设备只能在与给定的站关联的站相关区域内移动。站相关区域11、12具有沿着车辆生产线1的前进方向的第一边界和第二边界。因此，这种设备可能不允许甚至不能够移动到在第一边界和第二边界之外，否则将潜在地与相邻站的设备干涉，甚至与相邻站的设备(包括固定设施)碰撞。相反地，这种设备可以在第一边界和第二边界内在远离车辆生产线1的外侧位置和靠近车辆生产线1(甚至在车辆生产线1及其中的吊具3下方)的内侧位置之间(往复)运动。这种工作模式可称为线旁模式。例如，当设备执行将部件从外侧位置载送到内侧位置的作业时，这种作业可称为线旁取件。
50.根据一些实施例，车辆生产线1是混合生产线。这种混线可用于生产传统燃油车和电动车两者。如开头所述，电动车的装配过程中的重要部件之一是电池。
51.现在参考图2，图2示出了示例性电池2的示意图。电池2优选地可以是高压电池。如图所示，电池2具有基于大致矩形的异形轮廓，并且具有一定的厚度。如图所示，电池2在左侧边缘的中间部分具有向外渐缩的突出部分，在右侧边缘的整个部分具有向外渐缩的突出部分。另外，电池2在所示表面的边缘和/或中央部分中设置有孔，这些孔中的至少一些孔21构造成接收紧固件，以用于将电池2安装到车身的底部，例如底盘上。这样的电池2可具有高达500kg量级的质量，因此，在装配时需要设备拾取、固持、释放电池2。
52.根据一些实施例，在混合生产线的情况下，还考虑传统燃油车和电动车的装配差异。通常，传统燃油车在一个或多个合装站中对例如发动机以及相关的总成进行装配。然而，在电动车的情况下，特别地认识到，由于电池的特殊特性(例如，包括较高的重量和底部安装位置)，电池的安装最好不在合装站中进行。相反地，在车辆生产线中构建专用于电池装配的站。根据一些实施例，这种站与上面关于站的一般描述一样，也具备站相关区域。
53.根据一些实施例，车辆生产线的控制装置实现了场景耦合。具体地，当生产的是传统燃油车时，吊具及其载送的车身可以直接经过电池装配站而不停留，或甚至绕过电池装配站，而当生产的是电动车时，吊具及其载送的车身可以到达电池装配站内并停留预定时间。这时，需要将电池(例如，借助于辅助设备)快速准确地从下方安装到车身。
54.在这个过程中，存在各种线误差和角误差。仅为方便说明而非限制，定义沿着车辆生产线的前进方向为x轴，横向于车辆生产线的前进方向为y轴，大致竖向方向为z轴。
55.关于吊具：吊具的制动位置可能存在相对于x轴的线误差分量；
56.关于车身：定位在吊具上的车身可能存在相对于x轴和/或y轴的线误差分量，纵向中心线可能没有沿着x轴对准，即存在以z轴为旋转轴的角误差分量；另外，车身可能在某个部位更上翘，即存在以x轴和/或y轴为旋转轴的角误差分量。
57.关于电池(以及辅助设备)：当电池相对于辅助设备准确放置时，可能源于放置的误差不再显明，但是对于辅助设备，如果需要从如上所述的外侧位置运动到内侧位置，特别是到车身下方，可能存在相对于x轴和/或y轴的线误差分量。
58.当然，上述的一些误差或误差分量可以忽略不计，但也可能出现其他误差或误差分量。注意的是，某些误差或误差分量通常具有随机性，因此需要特别有效的适应性容差结构来进行补偿或抵消，以使得电池能够在实际工况下从车身下方快速准确地对准并安装。
59.根据一些实施例，提供了一种用于车辆生产线(例如，车辆生产线1)的电池装配辅助设备100。通常，所述设备100限定大致竖向方向。优选地，大致竖向方向例如对应于z轴，那么与竖向方向大致垂直的大致横向方向例如包括对应于x轴的第一方向和对应于y轴的第二方向。设备100可以在对应站(专用于电池装配的站)的站相关区域中操作。
60.现在参考图3a-3b，图3a示出了根据各种实施例的设备100的示意图，图3b示出了图3a的设备100的框图。
61.根据一些实施例，设备100包括：底架101；设置在底架101上的第一升降装置102；联接到第一升降装置102的第一级容差层103，所述第一级容差层103构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的一平面内浮动；设置在第一级容差层103上的第二升降装置104；联接到第二升降装置104的第二级容差层105，所述第二级容差层105构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的另一平面内浮动以及相对于所述另一平面歪斜；其中，第二级容差层105设置有用于固持地接纳电池的电池接纳腔106。
62.根据一些实施例，第一级容差层103设置成在车辆生产线中与吊具相互作用；第二级容差层105设置成在车辆生产线中与由吊具承载的车身相互作用。
63.在图3a所示的实施例中，设备100还优选地包括设置在底架101下方的行走装置107(在图3b中表示为虚线)。行走装置107可以包括若干的轮子，它们可以自动地(例如，经由马达)或手动地(例如，经由手推从底架延伸的把手)驱动。
64.根据一些实施例，行走装置107设置成使得设备100仅能沿着一个方向来回运动。该方向特别是对应于大致横向于车辆生产线的前进方向的方向(例如，第二方向)。这是有利的，因为如上所述的站相关区域是伸长的(即，长宽比较大)，因此宽度方向上的受限的运动余量增加了操作难度，并且这种附加的运动性还会增加误差来源。在行走装置107包括轮子的情况下，这些轮子可以设置成与运行面的轨道接合。
65.现在参考图4a-4b，图4a-4b示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图。具体地，图4a-4b示出了设备100的第一升降装置102的可能实施例。
66.在图4a所示的实施例中，示例性示出了剪式升降装置401，其中，剪式升降装置401包括至少一个剪叉402，所述剪叉402具有彼此交叉地铰接的第一剪臂和第二剪臂。如图所示，第一剪臂和第二剪臂的同侧的第一端分别固定地铰接到上支架、下支架，而另一侧的第二端分别可滑动地铰接到下支架、上支架。当然，可以在下支架、上支架间的其他位置处设置附加的剪式升降装置(例如，具有平行或重合的铰接轴线)，例如以为了稳定起见；也可以
设置多级剪叉，例如以为了增加升降范围。剪叉可以借由滚珠丝杠驱动，或者借由液压/气动缸-活塞杆驱动，或者采用其他适当的驱动方式。
67.在图4b所示的实施例中，示例性示出了柱式升降装置403，其中，柱式升降装置403包括至少一级升降柱404。如图所示，基座联接到下支架，升降柱404套叠在基座内，通过提升超出基座而使上支架提升。当然，可以在下支架、上支架间的其他位置处设置附加的柱式升降装置；也可以设置多级升降柱，例如图4b示出套叠的两级，最外级升降柱联接到上支架并且套叠在升降柱404内。升降柱可以借由滚珠丝杠驱动，或者借由液压/气动缸-活塞杆驱动，或者采用其他适当的驱动方式。
68.现在参考图5a-5b，图5a-5b示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图。具体地，图5a-5b示出了第一级容差层103获得浮动的方式，特别是示出了第一级容差层103与第一升降装置102或第一升降装置102与底架101的浮动连接布置。
69.在图5a所示的实施例中，示例性示出了载物台式连接布置501，特别是其分解示意图，其中，浮动连接布置501包括第一取向导轨502，其例如可以固定至连接对象中的一个对象或形成为所述一个对象的一部分。中间部件503设置有与第一取向导轨502滑动地配合的第一配合件504，并且设置有第二取向导轨505，所述第二取向导轨505大致正交于第一取向导轨502，并且将与第二配合件506滑动地配合，所述第二配合件506例如可以固定至连接对象中的另一个对象或形成为所述另一个对象的一部分。这样，提供了在由这两个取向展成的平面内的有限平移性。另外，若配合件和导轨的配合是间隙的，则还提供了在由这两个取向展成的平面内的有限转动性。即，获得了如本文所用的浮动性。当然，载物台式连接布置501还可设置一个或多个未示出的限位器件。
70.在图5b所示的实施例中，示例性示出了活动滚珠式连接布置507，特别是其局部示意图，其中，浮动连接布置507包括第一连接部分508和第二连接部分509，其例如可以分别固定至连接对象中的一个或形成为其部分。第一连接部分508和第二连接部分509构造成在彼此面对的区域中形成槽结构，活动滚珠510定位在其中，并且能够在其中受限地滚动。通常，活动滚珠510的直径设置成第一连接部分508和第二连接部分509彼此之间具有最小间隙。需要注意的是，优选地设置多个滚珠-槽结构，以便限定出期望的浮动特性，即第一连接部分508和第二连接部分509彼此之间的有限平移性和/或有限转动性。
71.现在参考图6a-6b，图6a示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图，图6b示出了图6a的局部部分的替代实施例的简化示意图。具体地，图6a-6b示出了第一级容差层103的用于导致浮动发生的构造，特别是用于在车辆生产线中与吊具相互作用的构造。
72.在图6a所示的实施例中，第一级容差层103包括基板601，但是在不脱离本公开的教导的情况下，第一级容差层103可以具有其他形式的基础结构。第一级容差层103设置有第一配合部件602，其至少在操作中相对于第一级容差层103固定。例如，第一配合部件602可以设置在基板601上并从其延伸，特别是大致竖向地延伸。第一配合部件602在上端部具有引导件603，使得随着第一配合部件602进行配合，第一级容差层103能够由于第一配合部件602的引导件603受到作用而发生浮动。换句话说，在配合起始时，第一配合部件602与配合构造可能不是完全对准的，当第一配合部件602通过其引导件603与配合构造接触时，引导件603受到迫使第一配合部件602相对于配合构造对准的力，这种力经由第一配合部件
602传递到第一级容差层103(例如，基板601)。因此，具有浮动性的第一级容差层103将发生浮动。在图6a所示的实施例中，第一配合部件602示出为包括柱形杆部和锥形末端，但是第一配合部件602可以具有其他合适的构造。优选地，第一级容差层103借由第一配合部件602与车辆生产线中的吊具的至少一部分配合。
73.在图6b所示的实施例中，第一配合部件602优选地形成为燕尾销604。燕尾销604也包括杆部和末端，其中杆部可以与上述类似地形成为柱形的，但是末端形成燕尾状凹部605。燕尾状凹部605包括彼此相对地倾斜的第一侧606和第二侧607，例如以形成外扩的开口。第一侧606和第二侧607在与开口相背的方向上过渡到具有一定宽度的基侧608。优选地，基侧608具有大致水平的部段。优选地，第一侧606和第二侧607与基侧608之间的过渡部形成与基侧608大致垂直的(例如，大致竖直的)过渡部段。当初始配合时，配合构造可以沿着穿过开口的粗略方向延伸(即，燕尾销604可能与配合构造没有完全对准)，但是由于倾斜的第一侧606和第二侧607以及优选的大致竖直的过渡部段(它们中的至少一些充当引导件)，第一配合部件602以及因此第一级容差层103将被致使浮动，使得燕尾销604最终基本对准地配合。优选地，当至少两个燕尾销604与成角度的对应配合构造配合时，可以实现特别有利的对准，包括位置和取向两方面。在第一级容差层103借由第一配合部件602与车辆生产线中的吊具的至少一部分配合的情况下，相配合的吊具部分可以优选地是吊具的梁(例如，梁可以配合到燕尾状凹部内)。优选地，梁的宽度和基侧的宽度具有所需的公差配合(公差带)。
74.现在参考图7a-7b，图7a示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图，图7b示出了图7a的局部部分的替代实施例的简化示意图。具体地，图7a-7b示出了第二级容差层105的用于导致浮动和/或歪斜发生的构造，特别是用于在车辆生产线中与由吊具承载的车身相互作用的构造。
75.在图7a所示的实施例中，第二级容差层105包括基板701，但是在不脱离本公开的教导的情况下，第一级容差层103可以具有其他形式的基础结构(例如，如下所述的双层构造或其他合适的构造)。第二级容差层105设置有第二配合部件702，其至少在操作中相对于第二级容差层105固定。例如，第二配合部件702可以设置在基板701上并从其延伸，特别是大致竖向地延伸。第二配合部件702在上端部具有引导件703，使得随着第二配合部件702进行配合，第二级容差层105能够由于第二配合部件702的引导件703受到作用而发生浮动和/或歪斜。换句话说，在配合起始时，第二配合部件702与配合构造可能不是完全对准的，当第二配合部件702通过其引导件703与配合构造接触时，引导件703受到迫使第二配合部件702相对于配合构造对准的力，这种力经由第二配合部件702传递到第二级容差层105(例如，基板701或如下所述的双层构造)。因此，具有浮动性和歪斜性的第二级容差层105将发生浮动和/或歪斜。在图7a所示的实施例中，第二配合部件702示出为包括柱形杆部和锥形末端，但是第二配合部件702可以具有其他合适的构造。优选地，第二级容差层105借由第二配合部件702与由车辆生产线中的吊具承载的车身的至少一部分配合。
76.在图7b所示的实施例中，第二配合部件702优选地形成为球头销704。球头销704也包括杆部和末端，其中杆部可以与上述类似地形成为柱形的，但是末端形成球头部705。球头部705包括球面或大致球面的至少一部分(充当引导件)，其包括最大直径。需要注意的是，最大直径可以在多个取向上取得，这是特别有利的。当初始配合时，球头销704可以沿着
粗略方向指向配合构造(即，球头销704可能与配合构造没有完全对准)，但是由于至少一部分球面或大致球面及其可以在多个取向上取得的最大直径，第二配合部件702以及因此第二级容差层105将被致使浮动和/或歪斜，使得球头销704最终基本对准地配合。优选地，当至少两个球头销704与间隔开的对应配合构造配合时，可以实现特别有利的对准，包括位置和取向两方面，尤其是关于歪斜的取向容差。在第二级容差层105借由第二配合部件702与由车辆生产线中的吊具承载的车身的至少一部分配合的情况下，相配合的车身部分可以优选地是车身的孔(例如，孔可以接收球头部)。优选地，孔的内径和上述最大直径具有所需的公差配合(公差带)。
77.第一配合部件602和第二配合部件702与之配合的配合构造是彼此不同的。
78.现在参考图8a，图8a示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图。具体地，图8a示出了设置在电池接纳腔106的周界上的电池卡挡块之一。
79.在图8a所示的实施例中，电池卡挡块801包括面向电池接纳腔106内侧的上部楔形面802和下部楔形面803。上部楔形面802相对于竖向方向成第一角度，下部楔形面803相对于竖向方向成第二角度，其中，第一角度大于第二角度。因此，当从上方初始放置到电池接纳腔106中时，电池(例如，电池2)可以以较粗的精度定位，但是随着电池的边缘逐渐都行进到下部楔形面803的区域，电池将被基本精确地止挡和定位。优选地，第二角度大于零(但通常第二角度仍需要充分小，以提供关于电池的适当配合精度)。这样，在电池尺寸存在较大误差或电池放置出现明显歪斜的一定情况下，电池也可以适当地就位(尽管可能是次优定位)而降低放置失败或无法释放的可能性。当然，上部楔形面802和下部楔形面803之间的过渡部可以具有倒角或圆角，以进一步促进放置和释放过程。
80.现在参考图8b-8c，图8b-8c示出了图8a的局部部分的替代实施例的简化示意图。具体地，图8b-8c示出了与电池卡挡块801结合设置的l形托架。
81.在图8b所示的实施例中，l形托架804朝向电池接纳腔106外侧延伸，而在图8c所示的实施例中，l形托架805朝向电池接纳腔106内侧延伸。l形托架804、805设置成当安装时将电池卡挡块801定位在一定高度处(例如，距离下部大致水平段)。如图所示，l形托架804、805的上部大致竖向段可以与电池卡挡块801的相对于上部楔形面802和下部楔形面803相背的大致竖向面固定，l形托架804、805的下部大致水平段可以与第二级容差层105(例如，基板701，或其他合适的构造，如下所述)固定。
82.根据一些实施例，第一配合部件、第二配合部件、电池卡挡块相对于彼此初始定位，例如以对应于吊具、由吊具承载的车身、电池车身之间的设计和/或数值模拟的相对关系。这样，确立了零位，而各级的容差可以认为是相对于该零位的偏离的适应性。特别地，容差的适应性将是层级化的。换句话说，设备将通过第一级容差层103和第二级容差层105实现针对误差的逐渐抵消和/或补偿(先粗后精)。优选地，设备(的一部分)首先可以与吊具适应性对准，设备(的另一部分)然后可以进一步与车身适应性对准，以实现电池与车身基本对准(即，电池基本处于相对于车身的安装位置)，其中涉及了粗定位和精定位。
83.现在参考图9，图9示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图。具体地，图9示出了设置在第一级容差层103上的第二升降装置104的特定构造。
84.在图9所示的实施例中，第二升降装置104包括被动偏置部件901和设置在被动偏置部件901的外围的主动升降部件902。主动升降部件902包括壳体和在休止状态下沿着一
定方向(例如，大致竖向)延伸出壳体的轴杆。优选地，轴杆设置成能够相对于前述方向稍微地歪斜。例如，主动升降部件902可以形成为滚珠丝杠构造，或者液压/气动缸-活塞杆构造，或者采用其他适当的主动驱动构造。被动偏置部件901也包括壳体和在休止状态下沿着一定方向(例如，大致竖向)延伸出壳体的轴杆。优选地，被动偏置部件901的轴杆也设置成能够相对于前述方向稍微地歪斜。被动偏置部件901还包括压缩弹簧903，其设置在被动偏置部件901的壳体(例如，上端)与轴杆(例如，连接末端)之间，使得抵抗轴杆(特别是其连接末端)朝向壳体的靠近。优选地，被动偏置部件901还包括套筒904，例如以限制壳体(例如，上端)与轴杆(例如，连接末端)之间的最小距离。通常，主动部件对运动结构的作用相对刚性而缺乏顺应性，被动部件则基本相反，通过同时设置两者并且特别是将主动部件设置在被动部件的外围，运动结构保持了所需的稳定性并且获得了附加的灵活性。在此，这意味着促进第二级容差层105的浮动、歪斜功能。
85.根据一些实施例，第二级容差层105(例如，上述基板701)至少部分地以局部活动连接固定到第二升降装置104(即，被动偏置部件901和主动升降部件902)，从而获得浮动和歪斜的能力。例如，局部活动连接包括间隙配合、球窝配合等等。根据另一些实施例，第二级容差层105形成为包括双层构造(例如，包括双层板)，特别是包括内侧层和叠置在内侧层上方的外侧层。这里，如上所述的第二配合部件702(例如，球头销704)、电池卡挡块801(例如，经由上述托架804和/或805)设置在外侧层上并从其延伸，特别是大致竖向地延伸。
86.现在参考图10a-10b，图10a-10b示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图。具体地，图10a-10b分别示出了内侧层1001、外侧层1002与第二升降装置104的连接。
87.在图10a所示的实施例中，内侧层1001固定地联接到第二升降装置104的每个被动偏置部件901的轴杆(例如，连接末端)，并且特别地不联接到第二升降装置104的主动升降部件902中的任一个。换句话说，内侧层1001仅在第二升降装置104的每个被动偏置部件901的范围内延伸，并且特别地不及于第二升降装置104的主动升降部件902中的任一个。如图所示，内侧层1001与主动升降部件902具有最小间隔。至少由于被动偏置部件901的构造，内侧层1001具有浮动和歪斜能力。
88.在图10b所示的实施例中，外侧层1002通过轴套1003松动地联接到第二升降装置104的每个主动升降部件902(为清楚起见仅示出一个主动升降部件902的轴杆的上端)的轴杆(例如，连接末端)，并且特别地不联接到第二升降装置104的被动偏置部件901中的任一个。换句话说，外侧层1002延伸越过第二升降装置104的每个被动偏置部件901，但是注意的是，在内侧层1001与外侧层1002之间具有配合构造，如下面详细描述的。如图所示，外侧层1002设置有配合孔1004，其内径设置成大于轴套1003的主体(例如，圆柱形)的外径，因此轴套1003在配合孔1004中形成间隙配合。轴套1003在下端部固定地联接到每个主动升降部件902的轴杆(例如，连接末端)，并且轴套1003的主体的外径大于轴杆的直径。轴套1003在相对的上端部设置有止挡部件1005(例如，挡圈或挡片)，其尺寸大于配合孔1004的内径，例如以防止外侧层1002从上方脱离。至少由于主动升降部件902的构造和上述松动配合，外侧层1002具有浮动和歪斜能力。
89.现在参考图11a-11c，图11a-11c示出了根据各种实施例的设备100的一部分的简化示意图。具体地，图11a示出了在内侧层1001与外侧层1002之间的配合部件之一，特别是
弹簧滚珠1101，图11b示出了外侧层1002的内侧面与其中一个弹簧滚珠1101的配合布置，图11c示出了各弹簧滚珠1101的可能定位。
90.在图11a所示的实施例中，弹簧滚珠1101包括设置在壳体内的压缩弹簧和被压缩弹簧偏置到最外侧位置的滚珠。弹簧滚珠1101通常具有定中作用，当滚珠与配合构造(例如，槽)发生一定偏离时，滚珠由于弹簧的作用而对配合构造产生回复力，从而使偏离复位。当应用于容差结构时，这种对一定偏离的容许以及使偏离复位的倾向是特别有利的。
91.在图11b所示的实施例中，外侧层1002的内侧面通过槽1102与其中一个弹簧滚珠1101配合。弹簧滚珠1101通过壳体定位在内侧层1001中。相应地，其他槽1102和其他弹簧滚珠1101类似地定位和配合。
92.在图11c所示的实施例中，第二升降装置104的被动偏置部件901的轴杆的连接末端形成凹穴1103，弹簧滚珠1101的至少一部分(例如，壳体的至少一部分)可以延伸到其中。这种布置使得外侧层1002和内侧层1001(以及被动偏置部件901)可以存在良好的力传递关系。当然，弹簧滚珠1101也可以定位在其他位置。
93.关于第二级容差层105，上述实施例还带来了附加的优势。例如，关于“浮动”，外侧层1002可以首先和内侧层1001成一体地浮动。进一步，外侧层1002还可以相对于内侧层1001额外地浮动，并且由这种浮动带来的偏离可以容易地复位。例如，关于“歪斜”，叠置的外侧层1002和内侧层1001可能主要是往下翘，这源于从上方进行的配合动作所施加的力以及还可能设置于轴套上的止挡部件1005。但是，这种下翘主要克服被动偏置部件901的偏置力(例如，压缩弹簧的反作用力)即可，具有良好顺应性。另一方面，主动升降部件902设置在被动偏置部件901的外围，也不太会对这些层1001、1002施加过度刚性的限制。因此，有利地增加了容差的效果，特别是关于歪斜的取向容差。
94.根据一些实施例，设备100还可以包括适当的打紧装置(未示出)，用于电池(例如，电池2)与车身的紧固，特别是在通过根据本发明的设备100的容差结构(至少包括两级容差层)使电池与车身基本对准之后。
95.根据一些实施例，提供了一种用于车辆生产线(例如，车辆生产线1)的电池装配辅助方法，其特别利用了根据本发明的设备100。
96.所述方法包括：将设备定位在待装配电池的由吊具承载的车身下方的位置；提升第一升降装置；使第一级容差层进行浮动，以实现第一级容差层以及因此第二级容差层的第一定位；提升第二升降装置；使第二级容差层进行浮动和/或歪斜，以实现第二级容差层的第二定位；从而由电池接纳腔固持的电池与车身基本对准。
97.根据一些实施例，使第一级容差层进行浮动包括使第一级容差层的第一配合部件与吊具的配合构造相互作用，并且使第二级容差层进行浮动和/或歪斜包括使第二级容差层的第二配合部件与吊具的配合构造相互作用。由此，粗定位关于车辆生产线中的吊具进行，精定位定位关于由吊具承载的车身进行。
98.根据一些实施例，将设备定位在所述位置包括通过所述设备的行走装置沿着与所述竖向方向大致垂直的仅一个方向到达所述位置，特别是从远离车辆生产线的例如前述的外侧位置开始运动。优选地，在外侧位置将电池接收到电池接纳腔内。
99.根据一些实施例，在使电池与车身基本对准之后，将电池与车身进行紧固。这例如通过打紧装置完成。
100.通过本发明，得以高效地装配电池，据测算将单个装配周期时间从二分钟以上降低到了约三十五秒。
101.以上是对本发明的说明，而不应被解释为对本发明的限制。虽然已经描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员将容易地理解，在不实质上脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，在示例性实施例中可以进行许多修改。因此，所有这些修改旨在被包括在如权利要求中所限定的本发明的范围内。本发明由所附权利要求限定，其中，包括权利要求的等同形式。

技术特征：

1.一种用于车辆生产线的电池装配辅助设备，所述设备限定大致竖向方向，所述设备包括：底架；设置在底架上的第一升降装置；联接到第一升降装置的第一级容差层，所述第一级容差层构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的一平面内浮动；设置在第一级容差层上的第二升降装置；联接到第二升降装置的第二级容差层，所述第二级容差层构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的另一平面内浮动以及相对于所述另一平面歪斜；其中，第二级容差层设置有用于固持地接纳电池的电池接纳腔。2.根据权利要求1的设备，其中，设备还包括设置在所述底架下方的行走装置，使得所述设备通过所述行走装置仅能沿着与所述竖向方向大致垂直的一个方向来回运动，所述一个方向设置成在车辆生产线中对应于大致横向于车辆生产线的前进方向的方向。3.根据权利要求1的设备，其中，第一升降装置通过浮动连接布置联接到底架或第一级容差层通过浮动连接布置联接到第一升降装置。4.根据权利要求1的设备，其中，第一级容差层设置有第一配合部件，所述第一配合部件具有引导件，使得随着第一配合部件进行配合，第一级容差层能够由于第一配合部件的引导件受到作用而发生浮动。5.根据权利要求4的设备，其中，第一配合部件包括燕尾销，其包括燕尾状凹部的末端，燕尾状凹部至少包括彼此相对地倾斜的第一侧和第二侧以用作所述引导件。6.根据权利要求1的设备，其中，第二级容差层设置有第二配合部件，所述第二配合部件具有引导件，使得随着第二配合部件进行配合，第二级容差层能够由于第二配合部件的引导件受到作用而发生浮动和/或歪斜。7.根据权利要求6的设备，其中，第二配合部件包括球头销，其包括球头部的末端，球头部包括具有最大直径的球面或大致球面的至少一部分以用作所述引导件。8.根据权利要求1至7中任一项的设备，其中，第一级容差层设置成在车辆生产线中与吊具相互作用，第二级容差层设置成在车辆生产线中与由吊具承载的车身相互作用。9.根据权利要求1至7中任一项的设备，其中，电池接纳腔在周界上设置有电池卡挡块，所述电池卡挡块包括面向电池接纳腔内侧的相对于竖向方向成第一角度的上部楔形面和相对于竖向方向成第二角度的下部楔形面，第一角度大于第二角度。10.根据权利要求9的设备，其中，第二角度大于零。11.根据权利要求1至7中任一项的设备，其中，第二升降装置包括被动偏置部件和设置在被动偏置部件的外围的主动升降部件。12.根据权利要求11的设备，其中，主动升降部件和被动偏置部件中的每一个包括壳体和在休止状态下沿着大致竖向方向延伸出壳体的轴杆，轴杆设置成能够相对于所述竖向方向歪斜。13.根据权利要求11的设备，其中，被动偏置部件包括压缩弹簧，其设置在被动偏置部件的壳体与轴杆之间，使得抵抗被动偏置部件的轴杆相对于壳体的相向运动。14.根据权利要求11的设备，其中，第二级容差层包括叠置的外侧层和内侧层，外侧层
仅联接到主动升降部件，内侧层仅联接到被动偏置部件。15.根据权利要求14的设备，其中，内侧层固定地联接到第二升降装置的每个被动偏置部件的轴杆。16.根据权利要求14的设备，其中，外侧层通过轴套松动地联接到第二升降装置的每个主动升降部件的轴杆。17.根据权利要求16的设备，其中，外侧层设置有配合孔，配合孔的内径设置成大于轴套的主体的外径，并且轴套在上端部设置有大于配合孔的内径的止挡部件。18.根据权利要求14的设备，其中，在内侧层与外侧层之间设置有弹簧滚珠，并且弹簧滚珠通过其壳体定位在内侧层中，并且弹簧滚珠通过其滚珠接合外侧层内的槽。19.一种利用根据权利要求1至18中任一项的设备的用于车辆生产线的电池装配辅助方法，包括：将设备定位在待装配电池的由吊具承载的车身下方的位置；提升第一升降装置；使第一级容差层进行浮动，以实现第一级容差层以及因此第二级容差层的第一定位；提升第二升降装置；使第二级容差层进行浮动和/或歪斜，以实现第二级容差层的第二定位；从而由电池接纳腔固持的电池与车身基本对准。20.根据权利要求19的方法，其中，使第一级容差层进行浮动包括使第一级容差层的第一配合部件与吊具的配合构造相互作用，并且使第二级容差层进行浮动和/或歪斜包括使第二级容差层的第二配合部件与吊具的配合构造相互作用。

技术总结

本发明涉及用于车辆生产线的电池装配辅助设备和方法。所述设备限定大致竖向方向，所述设备包括：底架；设置在底架上的第一升降装置；联接到第一升降装置的第一级容差层，所述第一级容差层构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的一平面内浮动；设置在第一级容差层上的第二升降装置；联接到第二升降装置的第二级容差层，所述第二级容差层构造成能够至少在与所述竖向方向大致垂直的另一平面内浮动以及相对于所述另一平面歪斜；其中，第二级容差层设置有用于固持地接纳电池的电池接纳腔。差层设置有用于固持地接纳电池的电池接纳腔。差层设置有用于固持地接纳电池的电池接纳腔。