CN107696051A - 电池模组自动抱夹机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池模组自动抱夹机械手，包括：固定座，及沿竖直方向设置在固定座上的直线传动机构，及分别设置于直线传动机构两端的夹紧机构和压紧机构，以及固接于固定座顶端的CCD机构，夹紧机构靠近CCD机构设置；夹紧机构包括夹紧夹爪以及传动连接夹紧夹爪，并带动夹紧夹爪在水平方向移动的水平传动模组；压紧机构包括压紧夹爪以及设置于压紧夹爪正下方的竖直传动模组，竖直传动模组的伸出轴连接压紧夹爪的底面，并带动压紧夹爪在竖直方向。通过夹紧机构和压紧机构配合夹紧对应的电池模组，并在装入箱体时，通过CCD机构进行定位，保证电池模组的精准自动放置，提高电池模组的装载效率，避免了出现操作人员因为疲惫而装错的问题。

Description

电池模组自动抱夹机械手

技术领域

本发明涉及到产品搬移设备领域，特别是涉及到一种电池模组自动抱夹机械手。

背景技术

随着智能控制理论的不断发展，以及现代可编程控制的进步，工业生产越来越趋向于智能化，自动化，使人工脱离繁重的体力劳动。

现有产品搬运方案中，很多产品搬运设备存在设备体积庞大而且不易操作控制等问题。例如，以往电池模组的装箱作业方式一般是通过人工操作航车运输产品装入对应的包装箱中，对于作业员的操作要求高，而且因为需要作业员长时间重复同一装卸操作，容易因为作业员疲劳，出现碰撞等安全事故。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种电池模组自动抱夹机械手，能够自动进行装夹货物，并进行准确装入对应的包装箱中。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种电池模组自动抱夹机械手，包括：固定座，及沿竖直方向设置在所述固定座上的直线传动机构，及分别设置于所述直线传动机构两端的夹紧机构和压紧机构，以及固接于所述固定座顶端的CCD机构，所述夹紧机构靠近所述CCD机构设置；

所述夹紧机构包括夹紧夹爪以及传动连接所述夹紧夹爪，并带动所述夹紧夹爪在水平方向移动的水平传动模组；

所述压紧机构包括压紧夹爪以及设置于所述压紧夹爪正下方的竖直传动模组，所述竖直传动模组的伸出轴连接所述压紧夹爪的底面，并带动所述压紧夹爪在竖直方向。

进一步地，所述固定座包括固定基板，及两个并列固设于所述固定基板上的滑轨垫块，以及设置于对应所述滑轨垫块上的滑轨，所述直线传动机构设置于所述固定基板上，位于两个所述滑轨之间。

进一步地，所述直线传动机构包括丝杆，以及两个分别传动连接于所述丝杆两端的伺服电机，所述丝杆设置于所述固定基板，两个所述伺服电机固设于所述固定基板背面。

进一步地，所述夹紧机构和压紧机构均连接于所述丝杆上，并与所述滑轨滑动连接。

进一步地，所述夹紧机构还包括有保护感应器和测宽感应器，所述保护感应器设置于所述夹紧夹爪与所述CCD机构之间，用于获取所述夹紧夹爪与所述CCD机构之间的距离，所述测宽感应器设置于所述水平传动模组上，用于获取所述水平传动模组在横向的移动距离；

所述压紧机构还包括有测压感应器和测距感应器，所述测距感应器设置于所述压紧夹爪正对所述夹紧夹爪一侧，用于测量被夹电池模组的形变量，所述侧压感应器设置于所述竖直传动模组的伸出轴上，用于测量被夹电池模组所受的压力值大小。

进一步地，所述竖直传动模组为压紧气缸，所述压紧气缸的伸出轴沿竖直方向做往复运动，所述压紧气缸还电性连接有电气比例阀，所述电气比例阀设置于所述固定座的背面。

进一步地，所述测距感应器为位移传感器，所述侧压感应器为压力传感器，所述保护感应器和测宽感应器为激光测距传感器。

进一步地，所述保护感应器安装于所述夹紧夹爪的加强筋上。

进一步地，所述CCD机构包括条状的连接件，所述连接件一端固接于所述固定座，另一端固接有一CCD相机和一CCD光源，所述CCD机构、夹紧机构和压紧机构设置在所述固定座的同侧。

进一步地，所述固定座背面还设置有限位缓存块，所述限位缓存块的材质为优力胶。

本发明的有益效果是：通过夹紧机构和压紧机构配合夹紧对应的电池模组，并在装入箱体时，通过CCD机构进行定位，保证电池模组的精准自动放置，提高电池模组的装载效率，同时无需操作人员进行重复性操作，避免了出现操作人员因为疲惫而装错的问题；且通过设置于夹紧机构和压紧机构上的不同感应器获取被夹的电池模组的形变或压力数据，在不损坏电池模组的前提下实现高效的自动装载电池模组。

附图说明

图1为本发明一种电池模组自动抱夹机械手的侧视图；

图2为本发明一种电池模组自动抱夹机械手的结构示意图；

图3为本发明一种电池模组自动抱夹机械手去掉外围封板的结构示意图；

图4为本发明一种电池模组自动抱夹机械手的CCD机构的结构示意图；

图5为本发明一种电池模组自动抱夹机械手的夹紧机构的结构示意图；

图6为本发明一种电池模组自动抱夹机械手的压紧机构的结构示意图。

附图标记：

1固定基板；2固定板；3滑轨垫；4限位缓存块；5电气比例阀；6伺服电机；7竖直传动模组；8测压感应器；9测距感应器；10测宽感应器；11水平传动模组；12保护感应器；13CCD光源；14CCD相机；15外围封板；16固定件；18电机安装板；19丝杆固定支座；20丝杆限位机构；21滑轨；22丝杆；23连接件；24夹紧夹爪；25压紧夹爪。

具体实施方式

为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

参照图1-图6，提出本发明一具体实施例，一种电池模组自动抱夹机械手，包括：固定座，及沿竖直方向设置在所述固定座上的直线传动机构，及分别设置于直线传动机构两端的夹紧机构和压紧机构，以及固接于固定座顶端的CCD机构，夹紧机构靠近CCD机构设置。

参考图1，固定座包括固定基板1，及两个并列固设于固定基板1上的滑轨垫3块，以及设置于对应滑轨垫3块上的滑轨21，直线传动机构设置于固定基板1上，位于两个滑轨21之间。固定基板1背面中部还固接有固定板2，在滑轨21之外还覆盖有外围封板15，外围封板15通过固定件16与固定基板1固接。固定基板1、滑轨垫3块、滑轨21、外围封板15和固定板2组合构成固定座，用于安装直线传动机构、夹紧机构、压紧机构和CCD机构。

参考图1-图3，直线传动机构包括丝杆22，以及两个分别传动连接于丝杆22两端的伺服电机6，丝杆22设置于固定基板1，两个伺服电机6固设于固定基板1背面，夹紧机构和压紧机构均连接于丝杆22上，并与滑轨21滑动连接。固定基板1上还固接有丝杆固定支座19和限位机构20，丝杆固定支座19用于安装丝杆22，限位机构20用于丝杆22限位。丝杆22设置于固定座的内部，被外围封板15覆盖，电机安装板18固定于固定基板1背部，伺服电机6安装在电机安装板18上，丝杆22的两端对应连接有一个伺服电机6，通过两端的伺服电机6转动带动丝杆22转动，并进一步带动连接在丝杆22上的夹紧机构和压紧机构沿着滑轨21滑动相互远离或者靠近，以实现夹紧或松开电池模组的效果，结构稳定可靠，能够有效的夹紧或松开电池模组，并用于后续移动电池模组。

另外，伺服电机6具备刹车功能，能够在达到一定的扭矩之后，进入抱死状态，保证对电池模组的有效夹紧。

参考图1、图2和图5，夹紧机构包括夹紧夹爪24以及传动连接夹紧夹爪24，并带动夹紧夹爪24在水平方向移动的水平传动模组11(设为Y轴方向)。夹紧机构还包括有用于保护感应器12和测宽感应器10，保护感应器12设置于夹紧夹爪24与CCD机构之间，用于获取夹紧夹爪24与CCD机构之间的距离，保护夹紧机构不与CCD机构碰撞，造成设备损坏；测宽感应器10设置于水平传动模组11上，用于获取水平传动模组11在横向(Y轴方向)的移动距离，并且也可以用于配合水平传动模组11测量出电芯模组的厚度。

具体的，保护感应器12和测宽感应器10为激光测距传感器。保护感应器12安装于夹紧夹爪24的加强筋上，用于避免放下电池模组时，夹紧夹爪24与装电池模组的箱体发生碰撞，造成不必要的损失。

参考图1、图2和图6，压紧机构包括压紧夹爪25以及设置于压紧夹爪25正下方的竖直传动模组7，竖直传动模组7的伸出轴连接压紧夹爪25的底面，并带动压紧夹爪25在竖直方向上下活动，也就是X轴方向。压紧机构还包括有测压感应器8和测距感应器9，测距感应器9设置于压紧夹爪25正对夹紧夹爪24一侧，用于测量被夹电池模组的形变量，侧压感应器设置于竖直传动模组7的伸出轴上，用于测量被夹电池模组所受的压力值大小。

在本实施例中，竖直传动模组7为压紧气缸，压紧气缸的伸出轴沿竖直方向做往复运动，压紧气缸还电性连接有电气比例阀5，电气比例阀5设置于固定座的背面，由于本发明的自动抱夹机械手需要抓取不同大小规格的电池模组，不同的电池模组所需的夹紧压力不一样的，通过电气比例阀5能远程、精确的控制在工作时所需的夹紧压力，避免电池模组损伤的同时，稳定高效的夹紧电池模组。

测距感应器9为位移传感器，位移传感器可以测量压紧夹爪25在压紧电池模组时，电池模组的形变量；侧压感应器为压力传感器，压力传感器能够精确的反应电池模组在压紧过程中所受的压力，便于通过电气比例压力进行具体调整。

参考图1和2，CCD机构包括条状的连接件2323，连接件2323一端固接于固定座，另一端固接有一CCD相机14和一CCD光源13，CCD机构、夹紧机构和压紧机构设置在固定座的同侧。用于放置电池模组的箱体内有用于固定电池模组的螺栓位置，电池模组上也有对应的螺丝孔，在工作时，CCD相机14对箱体内的螺栓位置进行拍照、定位，并将位置信息传递给机器人；机器人根据电池模组中心位置与机器人中心位置的X、Y偏移量，将被夹持的电池模组进行适应性的调整，并向着精确定位的位置运动，精准放置电池模组到对应的位置内。

如图1所示，固定座背面还设置有限位缓存块4，限位缓存块4的材质为优力胶。

本实施例的自动抱夹机械手可以用于自动抱夹机器人中，也可以应用于其他的自动化设备中，但在本实施例中，自动抱夹机械手应用于自动抱夹机器人中。

具体的，本发明的一种电池模组自动抱夹机械手的具体工作过程如下：

S10，机械手抓料前，夹紧机构和压紧机构打开，相互远离，电池模组在夹具上定位。

S20，抓料时，机械手运动到抓料位置，两个伺服电带动丝杆22转动使得两个夹紧夹爪24和压紧夹爪25同时向电池模组运动，当夹紧夹爪24和压紧夹爪25夹紧电池模组时也就是电机达到一定扭矩，伺服电机6抱死。

S30，通过电气比例阀5调节压紧机构中的竖直传动模组7的输出压力，并通过测压感应器8测量夹紧过程中电池模组承受的真实压力。

S40，压紧结束后，通过测距感应器9得到电池模组的形变量，根据形变量算出在X轴方向上电池模组中心相对机器人中心的偏移量，通过水平传动模组11移动带着测宽感应器10一起运动，测量出电池模组中心在Y轴方向上相对机器人中心的偏移量。

S50、放料时，CCD相机14对箱体内的螺栓位置进行拍照、定位，并将位置信息传递给机器人；机器人根据电池模组中心位置与机器人中心位置的X、Y偏移量，将被夹持的电池模组进行适应性的调整，并向着精确定位的位置运动，当机器人下降到一定高度时，机器人将停止运动，两个伺服电机66同时转动，抱爪松开完成释放。

本方案通过夹紧机构和压紧机构配合夹紧对应的电池模组，并在装入箱体时，通过CCD机构进行定位，保证电池模组的精准自动放置，提高电池模组的装载效率，同时无需操作人员进行重复性操作，避免了出现操作人员因为疲惫而装错的问题；且通过设置于夹紧机构和压紧机构上的不同感应器获取被夹的电池模组的形变或压力数据，在不损坏电池模组的前提下实现高效的自动装载电池模组。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，包括：固定座，及沿竖直方向设置在所述固定座上的直线传动机构，及分别设置于所述直线传动机构两端的夹紧机构和压紧机构，以及固接于所述固定座顶端的CCD机构，所述夹紧机构靠近所述CCD机构设置；

所述夹紧机构包括夹紧夹爪以及传动连接所述夹紧夹爪，并带动所述夹紧夹爪在水平方向移动的水平传动模组；

所述压紧机构包括压紧夹爪以及设置于所述压紧夹爪正下方的竖直传动模组，所述竖直传动模组的伸出轴连接所述压紧夹爪的底面，并带动所述压紧夹爪在竖直方向。

2.如权利要求1所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述固定座包括固定基板，及两个并列固设于所述固定基板上的滑轨垫块，以及设置于对应所述滑轨垫块上的滑轨，所述直线传动机构设置于所述固定基板上，位于两个所述滑轨之间。

3.如权利要求2所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述直线传动机构包括丝杆，以及两个分别传动连接于所述丝杆两端的伺服电机，所述丝杆设置于所述固定基板，两个所述伺服电机固设于所述固定基板背面。

4.如权利要求3所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述夹紧机构和压紧机构均连接于所述丝杆上，并与所述滑轨滑动连接。

5.如权利要求4所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述夹紧机构还包括有保护感应器和测宽感应器，所述保护感应器设置于所述夹紧夹爪与所述CCD机构之间，用于获取所述夹紧夹爪与所述CCD机构之间的距离，所述测宽感应器设置于所述水平传动模组上，用于获取所述水平传动模组在横向的移动距离；

所述压紧机构还包括有测压感应器和测距感应器，所述测距感应器设置于所述压紧夹爪正对所述夹紧夹爪一侧，用于测量被夹电池模组的形变量，所述侧压感应器设置于所述竖直传动模组的伸出轴上，用于测量被夹电池模组所受的压力值大小。

6.如权利要求1或5所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述竖直传动模组为压紧气缸，所述压紧气缸的伸出轴沿竖直方向做往复运动，所述压紧气缸还电性连接有电气比例阀，所述电气比例阀设置于所述固定座的背面。

7.如权利要求5所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述测距感应器为位移传感器，所述侧压感应器为压力传感器，所述保护感应器和测宽感应器为激光测距传感器。

8.如权利要求7所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述保护感应器安装于所述夹紧夹爪的加强筋上。

9.如权利要求1所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述CCD机构包括条状的连接件，所述连接件一端固接于所述固定座，另一端固接有一CCD相机和一CCD光源，所述CCD机构、夹紧机构和压紧机构设置在所述固定座的同侧。

10.如权利要求1所述的电池模组自动抱夹机械手，其特征在于，所述固定座背面还设置有限位缓存块，所述限位缓存块的材质为优力胶。