CN102825607A - 一种基于双级气缸的电池装取夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双级气缸的电池装取夹具装置。该夹具装置由气缸提供动力，控制夹具对电池的装取动作，实现电动汽车充电电池的自动装载和抓取功能。该夹具装置由夹具本体上板1、上吸电池翻板部件(上吸气缸2，上吸盘3，上吸盘翻板4)、后侧双级气缸推拉电池部件(推拉吸盘安装板5，推拉吸盘6，双级推拉气缸7)和两侧手臂抱紧部件(抱紧装置8，下抱气缸及连杆9，下抱爪回旋轴10)组成。本专利通过夹具一系列动作，保证夹具对电池装取的准确性，降低机器人运动过程中的干涉机会，有效地提高装取充电电池的效率。推送杆长度能任意设定，满足对不同型号汽车和充电仓的要求。

Description

一种基于双级气缸的电池装取夹具装置

技术领域

本发明涉及电动汽车充电电池的自动装载和抓取，利用各方位气缸和吸盘顺序动作，实现夹具对汽车电池仓、电池转换平台和充电电池仓中充电电池的装取，是一种装取充电电池的夹具装置。

背景技术

电动汽车与传统燃油汽车相比具有零排放、低噪声、高能效、运行及维修成本低廉等优点，在清洁、环保、节能等方面占据着明显的优势。电动汽车的动力来源为装载于车体内部的动力蓄电池，当动力电池的电能消耗到一定程度时，就必须对其进行能量补充，以保证电动汽车能够持续循环使用。目前电动汽车的能量补给方式主要分为充电和电池更换两种。所谓充电，是指使用外部交流或直流电源直接对动力电池进行充电；而电池更换则是指用充满电能的动力电池替换电动汽车上电能已经耗尽的动力电池来完成电能补充。电动汽车充换电设施是为电动汽车运行提供能量补给的基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要组成部分。

电动汽车电池的正常充电时间要远比汽油乘用车加油时间长，因此，为电动汽车提供快速的电池更换服务将是充换电设施的一个重要的营业内容，但由于电动汽车电池组重量大，仅以人工换电的方式无法使电池快速更换业务得到有效的推广。

因此，目前亟待实现电动汽车充换电过程的自动化，即换电工位可以无需人工干预，通过视觉定位实现电动汽车的电池更换，不仅可提高换电操作的安全性，缩短换电操作的时间，同时也可大大简化换电服务流程，提高换电站的服务质量。

发明内容

本发明涉及一种用于电动汽车电池更换的夹具装置，特别是涉及一种适用于不同型号电动汽车电池更换装置。针对电动汽车车型的高效自动化换电需求，提供一种气缸驱动的夹具装置。通过六轴联动机器人，控制夹具位置，根据夹具装置对电池的一系列动作，实现电动汽车充电电池的自动装载和抓取工作，保证夹具装置对充电电池装取的准确性以及高效性，解决以往夹具[发明专利申请号：201210030354.1；实用新型专利申请号：201220044139.2]尺寸过大以及不能适应不同车型的问题，提高装取电池的效率。

本发明使用如下技术方案来实现：

夹具装置由夹具本体、上吸电池翻板部件、后侧双级气缸推拉电池部件、两侧手臂抱紧部件以及传感器组成，可以承载电池重量，实现电池的装取功能。夹具装置根据电池所在位置，完成对电动汽车电池仓、电池转换平台和充电电池仓电池的装取工作。

后侧双级气缸推拉电池部件由双级气缸，后吸盘安装板和后吸盘组成。后吸盘由双级气缸驱动，通过抽取或释放气压，从电池仓深度方向对电池进行抓取或装载。

上吸电池翻板部件由气缸，上吸盘安装翻板和上吸盘组成。上吸盘由气缸驱动，通过抽取或释放气压，控制上吸翻板动作，从纵向对电池进行抓取或装载。通过气缸驱动的上部翻板部件，配合后侧双级气缸推拉电池部件有两种工作状态：1、当后侧双级气缸推拉电池部件在抓取电池时，翻板保持上翻状态，使得夹具不因为翻板宽度而影响夹具在靠近车身或充电仓时距离；2、当后侧双级气缸推拉电池部件完成取电池动作后，翻板下扣，同时通过气缸带动上吸盘装置，翻板上吸盘对电池上表面进行吸附。

两侧手臂抱紧部件由可摆动气缸，摆动手臂连杆，轴套，摆动手臂直杆，直装滚轮，横装滚轮，摆动手臂底部板，气缸摆动支点和万向接头组成。该部件由可摆动气缸驱动，通过抽取或释放气压，对电池进行保护。可摆动气缸动作，通过连杆，把安装在框架两端的手臂围绕固定在框架上的轴套向拉至电池两侧面或电池底部。

传感器包括压缩空气压力传感器、上吸盘真空度传感器、后吸盘真空度传感器、后吸盘安装板接近开关，对夹具各个运动步骤进行检测。进气管处的压缩空气压力传感器，对压缩空气压力进行检测，如未达到设定压力时，则夹具不能启动或运行停止。上吸盘真空度传感器对上吸盘真空度进行检测，若达到设定值则启动下一动作，若未达设定值则运行停止。后吸盘真空度传感器对后吸盘真空度进行检测，若达到设定值则启动下一动作，若未达到设定值则运行停止。当后侧吸盘伸出，安装板上接近开关触及电池时，气缸停止，并启动下一动作。

上述技术方案的有益之处在于：

该装置采用的双级气缸设置，使得夹具本体后侧长度大为减少，从而降低了机器人运动的干涉机会。采用上翻式上吸盘部件，在抓取电池时，使得夹具不会因为翻板宽度，而影响夹具在靠近车身或充电仓时的距离，从而增加了后侧推拉吸盘的有效深度。三位五通电磁阀可使气缸活塞杆带吸盘停于任意设定位置，当使用250mm规格的后侧双级气缸时，吸盘最大有效伸缩长度达可达700mm，能够满足不同型号电动汽车及充电仓中电池的装取要求。

附图说明

图1为本发明所述实例单筒双级气缸示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，该双级气缸夹具装置由夹具本体上板1、上吸电池翻板部件(上吸气缸2，上吸盘3，上吸盘翻板4)、后侧双级气缸推拉电池部件(推拉吸盘安装板5，推拉吸盘6，双级推拉气缸7)和两侧手臂抱紧部件(抱紧装置8，下抱气缸及连杆9，下抱爪回旋轴10)组成。

从汽车电池仓或充电电池仓抓取电池时，上吸盘翻板4向上打开，下抱气缸收回，摆动手臂连杆9，把安装在框架两端的抱紧装置8围绕固定在框架上的轴套向内侧收回至电池两侧面。机器人将夹具装置移汽车电池仓位置。双级推拉气缸7伸出，带动推拉吸盘安装板5和推拉吸盘6向前运动至最外端，抽真空吸住电池后侧面，双级推拉气缸7收回，将电池从电动汽车电池仓中抓取出仓，收入进两侧手臂抱紧部件框架内。上吸气缸2伸出，上翻板装置9扣下，上吸盘3下至电池顶部，抽真空吸住电池，完成抓取动作。由机器人带动夹具把电池送到指定位置。

从中转平台抓取电池时，机器人带动机械手臂至电池上方。可摆动气缸伸出，通过连杆，把框架两端机械手臂8向外展开至高于电池底部位置。机器人带动整个机械手臂下降至电池上平面。上吸气缸2伸出，上吸盘翻板4扣下，上吸电池翻板部件吸住电池上部，提升电池。可摆动气缸收回，带动可摆动气缸机械手臂收回夹住电池。机器人带动夹具运动至指定位置。

将电池送进汽车电池仓或充电电池仓时，机器人把内置电池的机械手臂带至汽车电池仓前。上吸盘3释放，上吸气缸2收回，电池自由搁置在两侧机械手臂滚轮上。双级推拉气缸7伸出，带动后吸盘安装板5把电池从两侧机械手臂的滑道上推进汽车电池仓内，完成放电池动作。

在实际应用中，为节约成本，可将图1中后端双级气缸7用两组普通气缸代替。

Claims (6)

1.一种基于双级气缸的电池装取夹具装置，其特征在于：所述的夹具装置由夹具本体、上吸电池翻板部件、后侧双级气缸推拉电池部件、两侧手臂抱紧部件以及传感器组成，可以承载电池重量，完成充电电池的装取动作，并对装取过程中可能出现的机械故障进行检测。

2.根据权利要求1所述的后侧双级气缸推拉电池部件，其特征在于：固定在夹具框架上，通过双极气缸带动后吸盘装置，抓取电池脱离电动汽车电池仓。使用双级气缸减少夹具本体后侧的长度，从而降低机器人运动过程中的干涉机会。

3.根据权利要求1所述的上吸电池翻板部件，其特征在于：固定在夹具框架上，通过气缸驱动。翻板上翻时，后侧双级气缸推拉电池部件工作，将电池拖离电动汽车电池仓或充电仓。翻板下扣时，通过气缸驱动翻板上吸盘，使夹具能够克服电池自身重力，实现夹具对电池的抓取。采用上翻式上吸盘部件，在抓取电池时，使得夹具不会因为翻板宽度，而影响夹具在靠近车身或充电仓时的距离，从而增加了后侧推拉吸盘的有效深度。

4.根据权利要求2所述的后侧气缸活塞杆，其特征在于：电磁阀可使气缸活塞杆带吸盘停于任意设定位置，当使用250mm规格的后侧双级气缸时，吸盘最大有效伸缩长度达可达700mm，能够满足不同型号电动汽车及充电仓中电池的装取要求。

5.根据权利要求1所述的两侧手臂抱紧部件，其特征在于：摆动气缸装置固定在夹具框架上，驱动摆动手臂连杆，避免机器人在快速运行过程中将电池移位或甩出。

6.根据权利要求5所述的摆动手臂连杆，其特征在于：带动轴套内摆动手臂回转轴，实现两侧机械手臂对电池的承托保护。

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