CN108069249A - 翻转装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了翻转装置，包括：安装架；连接臂，包括分别与所述安装架连接的主动臂和被动臂，所述主动臂和被动臂中的一个或两个与安装架活动连接；夹爪，包括主动夹爪和被动夹爪，所述主动夹爪和被动夹爪分别安装在所述主动臂和所述被动臂上；动力装置，包括安装在所述安装架上，驱动所述主动臂和所述被动臂中的一个或两个沿所述安装架往复移动的主动气缸和/或被动气缸，以及安装在所述主动臂上驱动所述主动夹爪径向旋转的旋转气缸。本发明能够自动实现大重量电池模块的移动和翻转，减轻工人的劳动强度，提高工作效率。通过不同的气缸可以实现对电池模块的各种操作，经过编程控制后，可以实现全自动处理电池模块的各个加工过程。

Description

翻转装置

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种在制造电动汽车的电池的生产过程中控制电池部件动作的翻转装置，以及采用该翻转装置制作电池包生产系统。

背景技术

现有电动汽车的电池一般是由多个独立的电池通过批量组合后，形成相应的串、并联连接，构成一个提供一定电压的电池模块，将预定数量的电池模块再进行组合安装，通过串、并联的连接，即可形成为不同电动汽车提供指定电压输出的电池包。

目前该类电池包多是手动组装，还未有成熟的针对此类电池包实现批量制作的生产线。

此外，此类电池件一般重量较大，在制造过程中需要多次移动或翻动，也需要一种能够根据制造需要对电池进行操作的装置。

发明内容

本发明的目的是要提供一种能够准确控制电池部件实现指定动作的翻转装置。

特别地，本发明一个实施方式的翻转装置，包括：

安装架；

连接臂，包括分别与所述安装架连接的主动臂和被动臂，所述主动臂和被动臂中的一个或两个与安装架活动连接；

夹爪，包括主动夹爪和被动夹爪，所述主动夹爪和被动夹爪分别安装在所述主动臂和所述被动臂上；

动力装置，包括安装在所述安装架上，驱动所述主动臂和所述被动臂中的一个或两个在所述安装架上往复移动的主动气缸和/或被动气缸，以及安装在所述主动臂上驱动所述主动夹爪径向旋转的旋转气缸。

在本发明的一个实施方式中，所述主动臂和被动臂分别通过主动气缸和被动气缸驱动而与安装架活动连接。

在本发明的一个实施方式中，所述主动夹爪包括与所述主动臂轴连接的主动轴，在所述主动轴靠近所述被动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的主动夹持块，所述旋转气缸安装在所述主动轴远离所述被动夹爪的一端；所述被动夹爪包括与所述被动臂轴连接的被动轴，在所述被动轴靠近所述主动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的被动夹持块。

在本发明的一个实施方式中，所述主动夹爪的主动夹持块还设有夹持所述电池模块上下两面的主动卡爪，所述主动夹持块相对所述电池模块的内侧设有与所述电池模块侧面相配合的配合结构；所述被动夹爪的被动夹持块设有夹持所述电池模块上下两面的被动卡爪，在所述被动轴远离所述主动夹爪的一端安装有限制所述被动轴脱离的固定环，所述被动夹持块相对电池模块的内侧设有与所述电池模块侧面相配合的配合结构。

在本发明的一个实施方式中，所述旋转气缸或所述主动臂上安装有检测所述电池模块是否翻转到位的到位传感器，和防止所述主动夹爪旋转过度的第一阻挡件，在所述被动夹爪远离所述主动夹爪一端的所述被动臂或所述固定环上，安装有限制所述被动夹爪旋转角度的第二阻挡件。

在本发明的一个实施方式中，所述第一阻挡件包括固定在所述旋转气缸的旋转轴上的第一旋转块，和固定在所述旋转气缸缸体上的第一限制座；

所述第二阻挡件包括固定在所述被动轴上的第二旋转块，和固定在所述固定环上的第二限制座，在所述第二限制座上设置有吸附所述第二旋转块的磁性材料。

在本发明的一个实施方式中，所述连接臂通过所述滑动装置安装在所述安装架上，所述滑动装置包括与所述安装架固定的滑轨固定座，和与所述滑轨固定座卡合的滑槽固定座，所述连接臂固定在所述滑槽固定座上。

在本发明的一个实施方式中，在所述连接臂与所述动力装置之间设置有限制所述连接臂移动位置的定位块。

在本发明的一个实施方式中，在所述安装架或所述连接臂上还安装有检测所述夹爪是否抓取到所述电池模块的模块传感器。

本发明能够自动实现大重量电池模块的移动和翻转，减轻工人的劳动强度，提高工作效率。通过不同的气缸可以实现对电池模块的各种操作，经过编程控制后，可以实现全自动处理电池模块的各个加工过程。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的电池包生产系统流程图；

图2是本发明一个实施方式的翻转装置结构示意图；

图3是图2的右视图；

图4是图2的左视图；

图5是图2的立体图。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及翻转装置的电池包生产系统一般性地包括如下处理过程：

1.先对待使用的电池进行质量检测，剔除不合格电池；

2.准备分别带有孔洞的底板、顶板及导电片，其中孔洞的数量与待安装的电池的数量对应；

3.利用安装装置将电池装入放置有导电片的底板上的孔洞中，在排列好的电池上再扣上预装有导电片的顶板，利用卡扣将底板和顶板固定在一起形成电池模块，电池模块顶面和底面的导电片朝外；

4.将电池模块放置在焊接台上，利用焊接装置对电池模块底板和顶板上孔洞处的导电片与电池两端进行焊接，以将导电片与电池电连接；其中，焊接完一个面之后，通过本申请的翻转装置将电池模块翻面，再焊接另一个面；

5.利用组装装置将指定数量的电池模块组装在一起，以构成一个具备一定输出电压的电池模组；

6.将指定数量的电池模组安装到电池箱体中，电连接并配以高压模块、BMS模块等，形成电池箱体的组装；

7.利用灌胶装置对电池箱体内进行自动灌胶；

8.固定上盖后，形成完整电池包。

本实施方式可以完全实现电池从组装到成品的全自动组装、检测步骤，整个过程实现机械自动化作业，既可以提高生产效率，又可以减轻工人劳动强度。

如图2所示，在本发明的一个实施方式中，该翻转装置100一般性地包括用于为各部件提供安装基座的安装架10；在安装架10上安装有连接臂20、夹爪30和动力装置40。

该连接臂20包括分别与安装架10活动连接的主动臂21和被动臂22；主动臂21和被动臂22可以在动力装置40的控制下相对或相背运动(即抓紧动作和放开动作)。

在其他实施例中，主动臂和被动臂中的一个可以与安装架活动连接，另一个固定在安装架上，同样可以实现相对或相背运动。

该夹爪30包括与主动臂21连接的主动夹爪31，和与被动臂22连接的被动夹爪32，安装后的主动夹爪31和被动夹爪32位置相对。

该动力装置40包括固定在安装架10上分别驱动主动臂21和被动臂22沿安装架10的一根基准线往复移动的主动气缸41和被动气缸42，以及安装在主动臂21上以驱动主动夹爪31相对主动臂21的安装位置进行旋转的旋转气缸43。该“径向旋转”指以主动夹爪的安装轴旋转，即以两个夹爪中心连线为轴旋转。

在其他实施例中，由于主动臂和被动臂中的一个固定在安装架上，因此，只需要对另一个设置气缸驱动移动即可。

本实施方式中的安装架10通过固定在安装架10上的固定杆11安装在驱动装置上，然后在控制系统的控制下沿预设轨迹移动，该驱动装置可以是例如自动机器人的机械臂，由自动机器人驱动整个翻转装置的动作。当一个电池模块50的电池安装完成后，电池模块被例如自动机器人的抓取后放置到焊接机台上，进行上表面导电片与电池端的焊接操作。当这一面的焊接工作完成之后，需要对电池模块进行翻转，以便对另一面进行焊接。本实施例的翻转装置即可用于对电池模块进行翻转动作，当然，本实施例的翻转装置也可以完成焊接第一面之前的抓取和放置的动作。

两个相对设置的主动夹爪31和被动夹爪32之间的初始间隔距离可以被设置成大于电池模块50的宽度，主动夹爪31和被动夹爪32可以在主动气缸41和被动气缸42的控制下实现相对运动，将位于主动夹爪31和被动夹爪32之间的电池模块50从两端夹持住，然后由翻转装置的驱动装置带动移动。在电池模块的翻转过程中，在两个夹爪夹持住电池模块50后，向上移动预设距离后，通过旋转气缸43驱动旋转主动夹爪31，使电池模块50转动，同时带动被动夹爪32转动，以在当前位置处将电池模块50进行180度翻转，随后向下移动放置到焊接机台上，进行另一个面的焊接操作。

本实施方式中虽然限定的动力装置40是气缸，但在其它的实施方式中也可以采用液压缸或电机等动力装置。

本实施方式中，为方便夹持后的电池模块50有足够的翻转空间，该主动臂21和被动臂22可以为倒L形结构，其短边的一端与安装架10连接，长边的端头用于安装主动夹爪31和被动夹爪32，以留出电池模块上方的翻转空间，如图2所示。安装后的主动臂21和被动臂22对称，且通过具备一定长度的侧边与安装架10连接可以提高安装后的稳定性和强度。

本实施方式能够自动实现大重量电池模块50的移动和翻转，减轻工人的劳动强度，提高工作效率。通过不同的气缸可以实现对电池模块50的各种操作，经过编程控制后，可以实现全自动处理电池模块50的各个加工过程。

在本发明的一个实施方式中，具体的主动夹爪31和被动夹爪32可以采用如下结构，主动夹爪31包括固定在主动臂21外侧面的旋转气缸43，和活动固定在主动臂21内侧面用于夹持电池模块50的主动夹持块311，主动夹持块311通过轴承固定在主动臂21上，旋转气缸43的驱动轴穿过主动臂21上的孔洞与主动夹持块311连接，驱动主动夹持块311旋转。在主动夹持块311的相对两端设置有夹持电池模块50上下两面的主动卡爪312，主动夹持块311相对电池模块的内侧还可以设置凸条等配合结构，以与电池模块侧面的凹槽等配合结构相配合，以便于抓取定位和防止抓取过程中发生位移。

被动夹爪32包括与被动臂22轴连接的被动轴，在被动轴位于被动臂22内侧面的一端，安装有与电池模块50侧面贴合的被动夹持块321，在被动夹持块321上设置有夹持电池模块50上下两面的被动卡爪322，在被动轴位于被动臂22外侧面的一端安装有限制被动轴脱离的固定环323。同样地，被动夹持块322相对电池模块的内侧还可以设置凸条等配合结构，以与电池模块侧面的凹槽等配合结构相配合，以便于抓取定位和防止抓取过程中发生位移。

在工作时，主动夹爪31和被动夹爪32在主动臂21和被动臂22的水平移动下，利用主动夹持块311和被动夹持块321与电池模块50的相对两侧边贴合，其上的主动卡爪312和被动卡爪322同时将电池模块50的上下两面卡住，使主动夹爪31和被动夹爪32分别形成一个U形的夹持结构，在主动气缸41和被动气缸42的作用力下将电池模块50紧紧固定住。此时，即可通过安装架10在预设路径中移动，将电池模块50搬运至指定位置，控制主动气缸41和被动气缸42驱动主动臂21和被动臂22向相反方向运动，即可打开主动夹爪31和被动夹爪32放下电池模块50。在需要翻转时，旋转气缸43的旋转力通过驱动轴传递给主动夹持块311，使被夹持的电池模块50产生旋转并翻转至预定角度，被动夹爪32在旋转范围内随主动夹爪31的动作同步动作。

进一步地，为方便主动卡爪312和被动卡爪322夹持电池模块50，其安装结构可以设置成可调节结构，使主动卡爪312和被动卡爪322的张合宽度随电池模块50的厚度进行调节，该调节结构可以是手动调节方式。具体的结构可以是在主动夹持块312和被动夹持块322上设置相应的螺纹固定孔，而主动卡爪312和被动卡爪322上设置条形安装槽，利用螺栓穿过条形安装槽将主动卡爪312和被动卡爪322分别固定在主动夹持块311和被动夹持块321上，通过螺栓在条形安装槽的不同位置即可实现主动卡爪312和被动卡爪322的位置调节。

在本发明的另一个实施方式中，为控制电池模块50的翻转角度，可以在旋转气缸43上安装检测电池模块50是否翻转到位的到位传感器，该到位传感器可以根据电池模块50的旋转位移确定电池模块50是否翻转到指定位置，或是利用相应的红外传感器，当电池模块50翻转至指定位置时，红外传感器导通。在其他实施例中，也可以在主动臂等非旋转结构上设置到位传感器。

进一步地，还可以在主动夹爪31和被动夹爪32处设置物理上的限定结构，该限定结构包括防止主动夹爪31旋转过度的第一阻挡件33，和限制被动夹爪32旋转过度的第二阻挡件34。其中，第一阻挡件可以设置在旋转气缸、主动臂等非旋转结构上；第二阻挡件可以设置在被动臂等非旋转结构上。

如图3所示，第一阻挡件33安装在旋转气缸43处，包括固定在旋转气缸43的驱动轴上的第一旋转块331，和固定在旋转气缸43缸体上的第一限制座332，由于电池模块50的翻转在180度时即可解决需要，因此第一限制座332可以留出供第一旋转块331旋转180度的空间即可。工作时，第一旋转块331随旋转气缸43的旋转而同步旋转，而第一限制座332固定在指定位置，当第一旋转块331向左或向右旋转到该位置时，会被第一限制座332挡住，从而可以将电池模块50的旋转限制在当前位置。这里虽然将第一阻挡件33限定在旋转气缸43上，但在其它的实施方式中，也可以将第一阻挡件33安装在主动臂21和主动夹持块311上。

如图4所示，第二阻挡件34可以包括固定在被动轴上的第二旋转块341，和固定在固定环323上的第二限制座342，同样地，第二限制座342也需要将电池模块50的旋转控制在180度的范围内。因此可以在固定环323的180度范围边处分别设置一个阻挡块，当被动轴带动第二旋转块341旋转时，遇到第二限制座342即被阻挡在当前位置。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，为防止被动夹爪32在未抓取电池模块时的无意旋转而偏离抓取位置，可以在第二限制座342上设置吸附第二旋转块341的磁铁等磁性材料(第二旋转块被设置成可以被磁性材料所吸附)，通过磁铁可以将不工作状态下的被动轴限制在当前位置，从而防止两个夹爪处在不同的抓取角度而导致抓取失败。该磁铁可以设置两块，分别固定在被动夹爪旋转180度的两个极限位置处。

在本发明的一个实施方式中，为方便连接臂20移动，该连接臂20可以通过滑动装置44安装在安装架10上。滑动装置44可以包括与安装架10固定的滑轨固定座441，和与滑轨固定座441卡合的滑槽固定座442，连接臂20固定在滑槽固定座442上。滑轨固定座441沿安装架10的轴向安装，滑槽固定座442卡合在滑轨固定座441上后被限制在滑轨固定座441上不能径向脱离，可在主动气缸41和被动气缸42的推动下沿滑轨固定座441轴向移动。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，为防止连接臂20的移动距离过大，可以在连接臂20与主动气缸41和被动气缸42之间设置限制连接臂20移动位置的定位块45。该定位块45可以固定在安装架10上，分别阻挡主动臂21和被动臂22，其结构可以是两个独立的挡块，两个挡块分别与主动臂21或被动臂22位于滑轨固定座441两侧边的端头对应。为防止硬性接触造成磨损，可以在定位块45朝向主动臂21或被动臂22的一面设置橡胶块451或塑料块。当然该橡胶块451或塑料块也可以设置在主动臂21或被动臂22与定位块45对应的位置处。定位块45具体的安装位置与主动夹爪31和被动夹爪32将电池模块50夹持住之后的状态对应。此外，定位块45也可以采用一个独立的结构件来实现阻挡目的。

在本发明的另一个实施方式中，为确定该翻转装置100是否抓取到电池模块50，可以在被动臂22上安装检测电池模块50的模块传感器。模块传感器在检测到主动夹爪31和被动夹爪32之间有电池模块50时，会通过绿灯向外界发出信号，否则用红灯向外界发出信号。或是在需要报警时，传感器将信号传递给PLC，由PLC控制塔灯进行声音报警。具体的模块传感器可以是接近传感器、红外传感器、光电传感器或压力传感器，其安装位置可以在主动夹爪31处，也可以在被动夹爪32处。在其他实施例中，该模块传感器也可以设置在主动臂或安装架上。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.翻转装置，其特征在于，包括：

安装架；

连接臂，包括分别与所述安装架连接的主动臂和被动臂，所述主动臂和被动臂中的一个或两个与安装架活动连接；

夹爪，包括主动夹爪和被动夹爪，所述主动夹爪和被动夹爪分别安装在所述主动臂和所述被动臂上；

动力装置，包括安装在所述安装架上，驱动所述主动臂和所述被动臂中的一个或两个在所述安装架上往复移动的主动气缸和/或被动气缸，以及安装在所述主动臂上驱动所述主动夹爪径向旋转的旋转气缸。

2.根据权利要求1所述的翻转装置，其特征在于，

所述主动臂和被动臂分别通过主动气缸和被动气缸驱动而与安装架活动连接。

3.根据权利要求1所述的翻转装置，其特征在于，

所述主动夹爪包括与所述主动臂轴连接的主动轴，在所述主动轴靠近所述被动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的主动夹持块，所述旋转气缸安装在所述主动轴远离所述被动夹爪的一端；所述被动夹爪包括与所述被动臂轴连接的被动轴，在所述被动轴靠近所述主动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的被动夹持块。

4.根据权利要求3所述的翻转装置，其特征在于，

所述主动夹爪的主动夹持块还设有夹持所述电池模块上下两面的主动卡爪，所述主动夹持块相对所述电池模块的内侧设有与所述电池模块侧面相配合的配合结构；所述被动夹爪的被动夹持块设有夹持所述电池模块上下两面的被动卡爪，在所述被动轴远离所述主动夹爪的一端安装有限制所述被动轴脱离的固定环，所述被动夹持块相对电池模块的内侧设有与所述电池模块侧面相配合的配合结构。

5.根据权利要求4所述的翻转装置，其特征在于，

所述旋转气缸或所述主动臂上安装有检测所述电池模块是否翻转到位的到位传感器，和防止所述主动夹爪旋转过度的第一阻挡件，在所述被动夹爪远离所述主动夹爪一端的所述被动臂或所述固定环上，安装有限制所述被动夹爪旋转角度的第二阻挡件。

6.根据权利要求5所述的翻转装置，其特征在于，

所述第一阻挡件包括固定在所述旋转气缸的旋转轴上的第一旋转块，和固定在所述旋转气缸缸体上的第一限制座；

所述第二阻挡件包括固定在所述被动轴上的第二旋转块，和固定在所述固定环上的第二限制座，在所述第二限制座上设置有吸附所述第二旋转块的磁性材料。

7.根据权利要求1所述的翻转装置，其特征在于，

所述连接臂通过所述滑动装置安装在所述安装架上，所述滑动装置包括与所述安装架固定的滑轨固定座，和与所述滑轨固定座卡合的滑槽固定座，所述连接臂固定在所述滑槽固定座上。

8.根据权利要求7所述的翻转装置，其特征在于，

在所述连接臂与所述动力装置之间设置有限制所述连接臂移动位置的定位块。

9.根据权利要求1所述的翻转装置，其特征在于，

在所述安装架或所述连接臂上还安装有检测所述夹爪是否抓取到所述电池模块的模块传感器。