CN105345825B - 一种圆电池快速取放机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于圆电池快速抓取的机械手装置，该装置包括弹片环、弹片推杆、套筒、限位座和基座，利用弹性变形以及摩擦原理，通过弹片环在套筒约束下的受压变形或卸压恢复，使推杆的直线运动转化为径向运动，缩小或扩大内部空间，从而实现夹持或释放圆电池的目的。

Description

一种圆电池快速取放机械手装置

技术领域

本发明一种用于取放圆电池的机械手装置，尤其是在狭小空间中能稳定安全快速的拾取和释放圆电池的微型机械手。

背景技术

目前，工业上用于分拣或搬运圆电池零件或成品的机械手，按照结构形式主要有夹爪式(手指)和吸盘式等，一般安装于并联或串联机械臂上，采用电磁或气液等形式驱动手爪夹取或吸盘吸附圆电池，达到抓取目的。但是夹爪式机构复杂，手指相对圆电池较为粗大，而一般圆电池在电池托盘中密集布置，夹爪无法在相对紧密排列的圆电池托盘中夹取电池，适用条件有局限；另外夹爪不具有弹性，在夹取过程中如果夹持力不够则容易脱落，夹持力过大则会使夹持物变形损坏；再者夹爪手指数量较少，一般为二到三个，也容易因为受力不均而使电池筒变形。气动式利用真空吸附作用，主要用于平面或光滑规则曲面，但圆电池端面一般都有电池筒接缝凹槽或包塑缝隙，且接触面积较小，容易因吸附力不够而脱落。

发明内容

为了克服现有的圆电池抓取机械手机构复杂、相对粗大、无法在狭小空间使用、易使电池筒变形以及抓取力不够的问题，本发明提供一种应用于圆电池快速抓取机械手，该机械手装置机构简单、体积小巧、抓取快速稳定，可以适用于空间狭小的环境，采用弹性夹持方式，在保证夹持稳定性的基础上又不会造成电池筒变形。

本发明公开一种用于取放圆电池的机械手装置，包括基座、套筒、弹片推杆、弹片环和限位座；所述基座与机械臂或机床末端通过螺栓连接，所述套筒与所述基座通过螺纹连接，所述弹片推杆与所述限位座通过螺纹连接，并可在所述基座中心孔内沿轴向有限滑动，所述弹片环置于所述套筒中，分别与所述弹片推杆端面和所述套筒引导锥面背端面接触，并在所述弹片推杆作用下可伸展收缩。

上述方案中，所述基座结构包括安装螺孔、中心孔等结构，固定螺孔用于固定该抓取机械手。

上述方案中，所述弹片推杆与所述限位座连接成推杆，在所述基座中心孔内进行有限距离滑动，在外力推拉下，弹片推杆推动或释放所述弹片环，使其变形或恢复。弹片推杆与弹片环接触端面涂有绝缘层，该端面外缘开有安装槽，限位座端面有安装孔，以方便安装。

上述方案中，所述套筒结构包括引导锥面、预凸环等结构，引导锥面用于引导圆形电池进入套筒内弹片环中，预凸环用于使弹片环内弹片有预弯曲。

上述方案中，所述弹片环结构包括弹片座和之间沿轴心对称分布的(三个及以上)弹片，弹片面向轴心方向有预弯曲，表面涂有增磨材料，弹片弯曲或伸展以夹住或释放圆电池，实现取放功能。

与现有复杂的机械手结构相比，首先本发明装置结构非常简单，只有简单的基座、套筒、弹片推杆、限位座和弹片环，各部件主要通过螺纹等简单连接形式，并通过零件自身端面定位，易于实现；其次本发明装置运动快速稳定，通过弹片环的弹性作用，将推杆垂直于轴线的微小直线运动转变为径向运动，不需要复杂的机构即可实现运动形式的转换，因轴向微小的移动即可引起径向较大的变化，所以其运行速度极快，效率高；最后，本发明装置体积小巧，因弹片环的轻薄结构，套筒直径仅比圆电池直径大一点点，圆电池在生产转运和存放过程中，多是密集的放置在电池托盘中，电池与周围电池间隔较小，无法满足手爪等工具的操作空间要求，该装置有轻薄的结构，可应用于空间狭小的区域，完全可以灵活且高效的实现在电池托盘中取放电池的操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明装置的整机图。

图2是本发明装置的结构剖视图。

图3是本发明装置的零件组成图。

图4是本发明装置的弹片环结构图。

图5、图6是本发明装置的实施例。

图中110.圆电池，210.套筒，211.引导锥面，212.预凸环，220.弹片环，221.弹片座，222.弹片，230.弹片推杆，231.绝缘层，232.安装槽，240.基座，241.安装螺孔，242.中心孔，250.限位座，251.安装孔，260.机械臂末端安装座，270.驱动气缸，271.气缸推杆。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施给，出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本装置整机及结构如图1和图2，该装置具有基座(240)，基座上具有安装螺孔(241)，通过该安装螺孔，基座与机械臂末端或机床末端安装座(260)使用螺栓连接，基座(240)中心有中心孔(242)。弹片推杆(230)装在基座(240)中心孔(242)中，并可在孔内沿轴向自由滑动。弹片推杆(230)一端有内螺纹，与驱动装置连接，实现动力传递，该端外圈与限位座(250)通过螺纹连接，并通过端面定位，限位座(250)外直径大于中心孔内径，可限制弹片推杆(230)向下的滑动距离，以保护弹片环(220)避免过变形。弹片推杆(230)另一端与弹片环(220)接触，弹片推杆(230)与弹片环(220)接触端面涂有绝缘层(231)，端面中心有通孔。弹片推杆(230)与弹片环(220)接触端周向有安装槽(232)，限位座(250)端面有安装孔(251)，以方便两者安装。

套筒(210)通过其内螺纹与基座(240)连接，并通过端面配合定位，套筒(210)内有预凸环(212)，作用是使弹片环(220)的弹片(222)一开始即向轴线方向有一定的径向弯曲，以实现弹片推杆(230)作用时在同方向进一步弯曲，套筒(210)口有引导锥面(211)，该锥面用于引导存在位置稍有误差或稍微倾斜的圆电池(110)顺利进入套筒(210)，提高机构的容错率，另外，引导锥面(211)背端面对弹片环(220)起到限位作用，阻止其滑出。

图4为弹片环(220)，包括两个圆环状弹片座(221)和之间沿轴心对称分布的多个(三个以上)弹片(222)，弹片(222)采用高弹金属材料，表面采用增摩处理，涂有增磨材料。弹片环(220)置于套筒(210)内部，一端与弹片推杆(230)端面接触，一端与套筒(210)引导锥面(211)背端面接触，无固定连接，可在套筒(210)约束下自由压缩伸展，当弹片推杆(230)在外力下向弹片环(220)方向运动时，弹片环(220)在弹片推杆(230)作用下压缩，其弹片(222)会沿初始弯曲方向继续向内变形弯曲，从而缩小弹片环(220)内的空间，当弹片推杆(230)在外力作用下背向弹片环(220)运动时，弹片环(220)内弹片(222)在自身弹性作用下伸直，弹片环(220)内部空间随即变大。

根据本发明的一个优选实施例，为了提高电池与弹片之间的压力，从而提高摩擦力，设各个弹片长度都为L，弹片座的直径为D，则需要满足公式L＝3D/2。

本装置实施例如图5和图6，该机械手装置根据工作环境和使用条件驱动可采用电、气、液等多种驱动形式，本实施例中设该机械手装置采用气动驱动，装置安装于机械臂末端底座(260)下方，底座(260)上方安装有驱动气缸(270)，气缸推杆(271)与弹片推杆(230)通过螺纹固接，弹片环(220)有沿轴心对称分布的六个弹片(222)。机械臂带动抓取装置从正上方接近圆电池(110)，圆电池(110)被相对密集的放置在专用的电池托盘中。如图5，当圆电池(110)在引导锥面(211)的导引下进入套筒(210)内的弹片环(220)内时，因弹片环(220)内直径略大于圆电池(110)，即存在一定的间隙，圆电池(110)可以顺利进入弹片环(220)内部。如图6，当圆电池(110)进入设定深度时，驱动气缸(270)作用使气缸推杆(271)外伸并推动弹片推杆(230)沿轴线运动一端微小距离，进而推动弹片环(220)向下压缩，弹片环(220)内弹片(222)在压力作用下向内弯曲变形，使弹片环(220)内空间缩小，圆电池(110)与弹片环(220)间隙消失并有一定压力，此时装置上升，在摩擦力作用下，圆电池(110)随弹片环(220)一齐上升，从而实现抓取圆电池(110)的目的。放下圆电池(110)过程与抓取过程相反。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种圆电池快速取放机械手装置，其特征在于，包括基座(240)、套筒(210)、弹片推杆(230)、弹片环(220)和限位座(250)；

所述基座(240)与机械臂或机床末端通过螺栓连接，所述套筒(210)的一端与所述基座(240)通过螺纹连接，另一端具有引导锥面(211)，所述基座中心具有中心孔(242)；

所述弹片推杆(230)插于所述中心孔(242)内，与所述中心孔(242)间隙配合，并可在中心孔(242)内沿轴向滑动，所述弹片推杆(230)的中心具有通孔，所述弹片推杆(230)的一端具有外螺纹，用于与所述限位座(250)连接，所述弹片推杆(230)的该具有外螺纹的一端的通孔具有内螺纹，用于与驱动装置连接，所述弹片推杆(230)的另一端与所述弹片环(220)接触；

所述弹片环(220)置于所述套筒(210)内，一端与所述弹片推杆(230)接触，另一端与所述引导锥面(211)的背端面接触。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述套筒(210)的内部具有预凸环(212)。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的装置，其特征在于，所述弹片环(220)包括两个圆环状弹片座(221)和多个弹片(222)，所述弹片(222)两端分别连接一个弹片座(221)，所述弹片(222)采用高弹金属材料，可向轴线方向径向弯曲。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的装置，其特征在于，所述弹片推杆(230)与弹片环(220)接触端面涂有绝缘层。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述弹片表面涂有增磨材料。

6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，设各个弹片(222)长度为L，所述弹片座(221)的直径为D，则满足L＝3D/2。