CN108020092A - 具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置及其工作方法，装置结构简单，实现自动化更换新旧匣钵、匣钵倾倒动作，传输线体采用两个匣钵顶升，节省节拍，提高整线效率；将匣钵放置滚筒线上过程，通过气缸加导轨方式，实现平稳可靠抓取，抓取新匣钵过程中，增加激光传感器检测匣钵高度，实现精准抓取；存储新旧匣钵采用双层滚筒，节省空间，搭配AGV小车，实现整个工厂搬运自动化，减轻人工劳动力。
Description
技术领域
本发明涉及电子窑炉辅助设备技术领域，尤其是一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置及其工作方法。
背景技术
三元锂电池正极材料有较高的能量密度以及较好的循环稳定性和热稳定性，广泛应用于电动汽车和混合电动汽车上。在正极材料制作过程中，需要对金属粉装入匣钵(陶瓷盒子)进行循环烧结，匣钵经过多次烧结会存在损坏，定期需要更换。传统流水线是由人工进行替换，这样对生产效率产生影响，制约了生产自动化。从窑炉高温烧结出来的匣钵需要将烧结粉料进行倾倒破碎机解碎，传统工艺人工带防护手套将高温匣钵从线体取出进行倾倒，这样大大增加劳动力，粉料扬尘也对人身体健康造成影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置及其工作方法，能够提高整线效率，实现精准抓取，减轻人工劳动力。
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置，包括：机器人对接线体1、机器人夹爪部分2、端头升降装置4、双层滚筒线5、端尾升降装置6和AGV小车7；端头升降装置4、双层滚筒线5和端尾升降装置6依次通过连接板连接；机器人对接线体1根据传输要求先固定好，机器人夹爪部分2放置的位置既要能抓取机器人对接线体1上的新匣钵，同时也要能将旧匣钵放置到双层滚筒线5上，还要能将匣钵物料倾倒在破碎机上；AGV小车7放置在端尾升降装置6处，也能根据需要四处移动。
优选的，机器人对接线体1包括传输线体11、匣钵取走顶升12、匣钵放置顶升13、匣钵转角顶升14、机械死挡15、对中气缸16和导向轮17；传输线体11包括型材框架111、电机112、链板113、托条114和型材115；电机112通过安装板固连在型材框架111上，链板113放置在托条114上部，托条114通过螺丝固定在型材115上，型材115通过角件与型材框架111固定；匣钵取走顶升12和匣钵放置顶升13通过气缸固定在安装板上，安装板固定在型材115上进而与型材框架111相连，机械死挡15和对中气缸16通过安装支架与型材框架111相连，导向轮17安装在型材111上，匣钵转角顶升14安装在型材框架111上。
优选的，机器人夹爪部分2包括法兰21、底板22、直线导轨23、滑板24、气缸25、块26、气缸连接块27、轴承28、夹板29、特氟龙夹持板30和激光传感器31；机器人夹爪部分2通过法兰21与机器人本体连接，底板22与法兰21连接，直线导轨23安放在底板22上，滑板24和夹板29与直线导轨23相连接，块26通过螺丝分别与滑板24和夹板29相连接，气缸连接块27直接与气缸25相连接，气缸连接块27端头的轴承28在块26的里面滑动，夹板29上安装有特氟龙夹持板30，夹板29下方设置有激光传感器31。
优选的，块26端头铣成45°斜角长槽用于轴承28在里面滑动。
优选的，双层滚筒线5包括上层滚筒线体51、下层滚筒线体52、型材框架53、导向轮54和传动链轮55；上层滚筒线体51和下层滚筒线体52通过轴承座固定在型材框架53上，导向轮54通过连接板固定在传动链轮55外围的防护罩上，传动链轮55通过键连接方式固定在上层滚筒端头处。
相应的，一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能装置的工作方法，包括如下步骤：
(1)当窑炉出来的高温匣钵流入到机器人对接线体1中，通过对射传感器检测匣钵位置，实现匣钵的减速和停止；
(2)到位后，匣钵取走顶升12机构中的气缸动作，匣钵顶起后，对中气缸16伸出，配合机械死档15实现匣钵前后位置准确；
(3)机器人夹爪部分2通过对中气缸16伸出动作，带动气缸连接块27端头的轴承28在块26的长槽中运动，实现机器人夹爪部分的打开动作；
(4)机器人夹爪部分2夹住匣钵放到破碎机3漏斗处，手臂端头旋转，实现匣钵粉料倾倒，倾倒完成后，机器人夹爪部分2抓着匣钵放置顶升13上，整个匣钵倾倒过程完成；
(5)当匣钵到期需要更换时，完成匣钵倾倒后，机器人夹爪部分2将空匣钵放置在双层滚筒线5的位置56处，放置完成从位置57抓取新匣钵；
(6)机器人夹爪部分2的夹板29底部的激光传感器31动作，当检测到匣钵上边缘时，夹爪继续向下移动，直到检测到匣钵的下边缘，整个夹爪停止下移动作，开始抓取新匣钵放置到匣钵放置顶升13上；
(7)当位置56存满旧匣钵，整个旧匣钵框架传输到端头升降位置6，降至下层滚筒传输线，传输到AGV小车7上进行厂房内搬运。
优选的，步骤(1)中，机械死档15设置有2个，防止对中过程中往一边倾斜的状况发生。
本发明的有益效果为：(1)本发明的结构简单，实现自动化更换新旧匣钵、匣钵倾倒动作，传输线体采用两个匣钵顶升，节省节拍，提高整线效率；(2)将匣钵放置滚筒线上过程，通过气缸加导轨方式，实现平稳可靠抓取，抓取新匣钵过程中，增加激光传感器检测匣钵高度，实现精准抓取；(3)存储新旧匣钵采用双层滚筒，节省空间，搭配AGV小车，实现整个工厂搬运自动化，减轻人工劳动力。
附图说明
图1为本发明的装置整体结构示意图。
图2为本发明的机器人对接线体的结构示意图。
图3为本发明的机器人本体及夹爪部分的结构示意图。
图4为本发明的双层滚筒线的结构示意图。
图5为本发明的双层滚筒线的剖面示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置，包括：机器人对接线体1、机器人夹爪部分2、端头升降装置4、双层滚筒线5、端尾升降装置6和AGV小车7；机器人对接线体1根据传输要求先固定好，机器人夹爪部分2放置的位置既要能抓取机器人对接线体1上的新匣钵，同时也要能将旧匣钵放置到双层滚筒线5上，还要能将匣钵物料倾倒在破碎机上；AGV小车7放置在端尾升降装置6处，也能根据需要四处移动。
整个机器人对接线体1由型材框架搭建，外围由蒙板封装，降低金属粉尘往线体外围飘散。由于工艺要求，禁止其他金属材质与匣钵接触，影响产品的合格率。传统传输采用倍速链形式，容易造成金属粉尘堆积在型材导轨上，无法清理造成滚轮滑动阻塞。此线体传输采用耐高温塑料链板(材质：改性PPO)，传输平稳、可靠，同时积灰方便清扫。两个匣钵顶升都是由气缸、安装板、型材架组成。由于是采用机器人抓取放置匣钵到双层滚筒线上，匣钵位置需要进行定位，增加对中气缸16以及机械死挡15，同时传输两边增加导向轮17。
机器人对接线体采用链板传输，保证传输平稳性，两侧增加导向轮，保证匣钵传输不发生较大范围偏移。机器人夹爪部分通过法兰安装于机器人本体上。双层滚筒线由前后端升降装置和中间双层传输滚筒线构成。为了保证夹取匣钵可靠、稳定性，机器人对接线体设置对中机构，安装两段机械死挡，保证对中不出现一边倾斜状况。机器人夹爪部分采用气缸+导轨方式，保证夹取匣钵稳定性。抓取新匣钵时，通过激光传感器实现精准定位抓取，抵消匣钵因烧制带来的误差影响。机器人对接线体设置两个顶升机构：一个用于抓取匣钵、一个用于放置匣钵，提高整线节拍。
考虑机器人手臂运行轨迹，机器人夹爪部分通过法兰21与机器人本体连接。底板22与法兰21连接，直线导轨23、气缸25安放到底板22上。滑板24、两侧夹板29与直线导轨23连接。块26通过螺丝分别滑板24、两侧夹板29连接，其中块26端头铣成45°斜角长槽用于安装于气缸连接块27端头的轴承28在里面滑动。气缸连接块27是直接与气缸25连接。考虑运动可靠性，用一个气缸完成夹爪的打开替代两个气缸动作。夹板29上安装特氟龙夹持板30，保证与匣钵接触的是非金属材料。夹板29下方增加激光传感器31，检测匣钵高度进行精准抓取。
与匣钵接触的材料都是非金属的，同时从窑炉出来的匣钵温度高达200°以上。传输链板采用耐高温塑料链板；机器人夹爪部分安装特氟龙夹持板30与匣钵接触，耐高温的同时保证夹取稳定可靠性。
考虑到厂房布局以及后续布置AGV小车运行轨道空间，设置双层滚筒线用于放置新旧匣钵。位置57是用于存放线体上抓取的旧匣钵。位置56是放置新匣钵的。当位置57存满了旧匣钵，通过滚筒传输方式，流入位置58处。通过端头升降装置4将上层的旧匣钵降至下层滚筒传输线。新匣钵通过端尾升降装置6升至上层滚筒传输线，通过滚筒传输方式流入到位置56处。考虑厂房布局要求，双层滚筒线前后两端设置提升装置，实现上下层传输，节约空间，同时配有AGV小车，实现整个工厂搬运自动化。
为了实现工厂自动化，在双层滚筒线端尾处放置AGV小车。当旧匣钵降至下层滚筒线，直接传输到AGV小车上，进行厂房内搬运到指定位置进行卸货。
具体实施时，自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒装置，可实现自动化更换新旧匣钵、匣钵倾倒动作。本装置包括机器人对接线体、机器人本体及夹爪部分、双层滚筒线(存储新旧匣钵)、AGV小车。机器人对接线体传输方式采用耐高温塑料链板，传输平稳、可靠。设置两个匣钵顶升装置分别用于抓取匣钵、放置匣钵，提高工位节拍。由于是采用机器人抓取放置匣钵到双层滚筒线上，匣钵位置需要进行定位，增加对中气缸16以及机械死挡15，同时传输两边增加导向轮17。机器人夹爪部分通过对中气缸16伸缩动作带动气缸连接块27端头的轴承28在块26长槽中运动，实现夹爪的开合动作。夹板29下方安装的激光传感器31精准检测匣钵高度完成匣钵抓取。为了节省厂房空间以及AGV轨道布置的需求，设置双层滚筒线用于存放新旧匣钵。
当窑炉出来的高温匣钵流入到机器人对接线体中，通过对射传感器检测匣钵位置，实现匣钵的减速、停止。到位后，匣钵取走顶升12机构中的气缸动作，匣钵顶起后，对中气缸16伸出，配合机械死挡15实现匣钵在前后位置准确，保证匣钵放置在滚筒线位置准确性。安放两个机械死挡15保证对中过程中不存在往一边倾斜的状况发生。机器人夹爪通过对中气缸16伸出动作，带动气缸连接块27端头的轴承28在块26长槽中运动，实现夹爪的打开动作。夹爪夹住匣钵放到破碎机3漏斗处，手臂端头旋转，实现匣钵粉料倾倒。倾倒完成后，夹爪抓着匣钵放置顶升13上。设置两个顶升大大地节省了过程节拍，提高生产率。整个匣钵倾倒过程完成。当匣钵到期需要更换时，再完成匣钵倾倒后，夹爪将空匣钵放置在双层滚筒线位置57处，放置完成从位置58抓取新匣钵。匣钵由于烧制成的，本身高度存在±5mm误差，为了保证抓取的准确、可靠性，夹爪部分夹板29底部的激光传感器31动作，当检测到匣钵上边缘时，夹爪继续向下移动，直到检测到匣钵的下边缘，整个夹爪停止下移动作，开始抓取新匣钵放置到顶升13上。传统的检测采用CCD视觉方式，这样成本太高，本装置加入激光传感器，激光传感器聚光性优于反射传感器，很好地实现抓取的可靠性。当位置57存满旧匣钵，整个旧匣钵框架传输到端头升降装置4，降至下层滚筒传输线，传输到AGV小车上进行厂房内搬运。整个更换过程，综合考虑到搬运可靠性以及实用性，所采用的装置符合要求，很好地实现了自动化更换新旧匣钵、匣钵倾倒动作。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。
Claims (7)
1.一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置，其特征在于，包括：机器人对接线体(1)、机器人夹爪部分(2)、端头升降装置(4)、双层滚筒线(5)、端尾升降装置(6)和AGV小车(7)；端头升降装置(4)、双层滚筒线(5)和端尾升降装置(6)依次通过连接板连接；机器人对接线体(1)根据传输要求先固定好，机器人夹爪部分(2)放置的位置既要能抓取机器人对接线体(1)上的新匣钵，同时也要能将旧匣钵放置到双层滚筒线(5)上，还要能将匣钵物料倾倒在破碎机上；AGV小车(7)放置在端尾升降装置(6)处，也能根据需要四处移动。
2.如权利要求1所述的具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置，其特征在于，机器人对接线体(1)包括传输线体(11)、匣钵取走顶升(12)、匣钵放置顶升(13)、匣钵转角顶升(14)、机械死挡(15)、对中气缸(16)和导向轮(17)；传输线体(11)包括型材框架(111)、电机(112)、链板(113)、托条(114)和型材(115)；电机(112)通过安装板固连在型材框架(111)上，链板(113)放置在托条(114)上部，托条(114)通过螺丝固定在型材(115)上，型材(115)通过角件与型材框架(111)固定；匣钵取走顶升(12)和匣钵放置顶升(13)通过气缸固定在安装板上，安装板固定在型材(115)上进而与型材框架(111)相连，机械死挡(15)和对中气缸(16)通过安装支架与型材框架(111)相连，导向轮(17)安装在型材(111)上，匣钵转角顶升(14)安装在型材框架(111)上。
3.如权利要求1所述的具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置，其特征在于，机器人夹爪部分(2)包括法兰(21)、底板(22)、直线导轨(23)、滑板(24)、气缸(25)、块(26)、气缸连接块(27)、轴承(28)、夹板(29)、特氟龙夹持板(30)和激光传感器(31)；机器人夹爪部分(2)通过法兰(21)与机器人本体连接，底板(22)与法兰(21)连接，直线导轨(23)安放在底板(22)上，滑板(24)和夹板(29)与直线导轨(23)相连接，块(26)通过螺丝分别与滑板(24)和夹板(29)相连接，气缸连接块(27)直接与气缸(25)相连接，气缸连接块(27)端头的轴承(28)在块(26)的里面滑动，夹板(29)上安装有特氟龙夹持板(30)，夹板(29)下方设置有激光传感器(31)。
4.如权利要求1所述的具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置，其特征在于，块(26)端头铣成45°斜角长槽用于轴承(28)在里面滑动。
5.如权利要求1所述的具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置，其特征在于，双层滚筒线(5)包括上层滚筒线体(51)、下层滚筒线体(52)、型材框架(53)、导向轮(54)和传动链轮(55)；上层滚筒线体(51)和下层滚筒线体(52)通过轴承座固定在型材框架(53)上，导向轮(54)通过连接板固定在传动链轮(55)外围的防护罩上，传动链轮(55)通过键连接方式固定在上层滚筒端头处。
6.一种具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)当窑炉出来的高温匣钵流入到机器人对接线体(1)中，通过对射传感器检测匣钵位置，实现匣钵的减速和停止；
(2)到位后，匣钵取走顶升(12)机构中的气缸动作，匣钵顶起后，对中气缸(16)伸出，配合机械死档(15)实现匣钵前后位置准确；
(3)机器人夹爪部分(2)通过对中气缸(16)伸出动作，带动气缸连接块(27)端头的轴承(28)在块(26)的长槽中运动，实现机器人夹爪部分的打开动作；
(4)机器人夹爪部分(2)夹住匣钵放到破碎机(3)漏斗处，手臂端头旋转，实现匣钵粉料倾倒，倾倒完成后，机器人夹爪部分(2)抓着匣钵放置顶升(13)整个匣钵倾倒过程完成；
(5)当匣钵到期需要更换时，完成匣钵倾倒后，机器人夹爪部分(2)将空匣钵放置在双层滚筒线(5)的位置(56)处，放置完成从位置(57)抓取新匣钵；
(6)机器人夹爪部分(2)的夹板(29)底部的激光传感器(31)动作，当检测到匣钵上边缘时，夹爪继续向下移动，直到检测到匣钵的下边缘，整个夹爪停止下移动作，开始抓取新匣钵放置到匣钵放置顶升(13)上；
(7)当位置(56)存满旧匣钵，整个旧匣钵框架传输到端头升降位置(6)，降至下层滚筒传输线，传输到AGV小车(7)上进行厂房内搬运。
7.如权利要求6所述的具有自动更替新旧匣钵及匣钵倾倒功能的装置的工作方法，其特征在于，机械死档(15)设置有2个，防止对中过程中往一边倾斜的状况发生。
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