CN108381580A - 一种电池模组夹持手爪及具有其的电池模组装配机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池模组夹持手爪及具有其的电池模组装配机器人。所述电池模组夹持手爪用于夹持电池模组的侧面，其包括基板、第一夹取组件和第二夹取组件，所述第一夹取组件和所述第二夹取组件彼此相对地安装在所述基板的下方，所述第一夹取组件和所述第二夹取组件均包括夹取部和驱动部，所述驱动部用于驱动所述夹取部运动，以便执行夹持操作。本发明的电池模组夹持手爪能够方便地实现对电池模组的夹持，从而可免除人工搬运电池模组的工作，以减轻工人的劳动强度，同时还有利于实现自动搬运和自动装配，从而可提高电池模组的装配效率。

Description

一种电池模组夹持手爪及具有其的电池模组装配机器人

技术领域

本发明涉及动力电池装配设备技术领域，具体涉及一种电池模组夹持手爪及具有其的电池模组装配机器人。

背景技术

在动力电池装配行业中，电池模组入箱这一工序主要是人工操作或半自动化操作完成的，尚未实现全自动装配，因而装配效率较低。同时，由于电池模组的自重较大，例如可达到20～30kg，这也使得工人的劳动强度较高，相关工作的安全性和可靠性也有待提高。因此，为提高装配效率，减轻工人的劳动强度，以及增强工作的安全性、可靠性，有必要针对电池模组的装配提出相关的自动化装备。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种电池模组夹持手爪，能够方便地实现对电池模组的夹持，以减轻工人的劳动强度，并提高电池模组的装配效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电池模组夹持手爪，用于夹持电池模组的侧面，其包括基板、第一夹取组件和第二夹取组件，所述第一夹取组件和所述第二夹取组件彼此相对地安装在所述基板的下方，所述第一夹取组件和所述第二夹取组件均包括夹取部和驱动部，所述驱动部用于驱动所述夹取部运动，以便执行夹持操作。

优选地，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件相对于所述基板可动地安装，使得二者之间的距离可调。

优选地，所述基板的下方安装有导轨组件，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件安装至所述导轨组件中的滑动部件；

和/或，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件还包括锁定机构，用于将相应的夹取组件相对于所述基板锁定；

和/或，所述基板的下方还设置有位置指示结构，用于在调整所述第一夹取组件和所述第二夹取组件之间的距离时作为参考基准。

优选地，还包括相对于所述基板固定的第一阻挡部，用于对安装至所述滑动部件的第一夹取组件和/或第二夹取组件进行阻挡限位；

和/或，所述锁定机构包括压紧螺杆；

和/或，所述位置指示结构包括标尺。

优选地，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件还包括夹取安装板，所述驱动部固定至所述夹取安装板，并且所述夹取安装板安装至所述基板；

和/或，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件还包括限位部，用于对电池模组的顶部结构进行限位。

优选地，所述夹取安装板上设置有第二阻挡部，用于对所述夹取部进行阻挡限位；

和/或，所述限位部包括安装在所述驱动部下方的压板。

优选地，所述夹取部的内侧面上设置有凸起结构，用于与电池模组侧面上设置的凹陷结构配合，以防止夹持的电池模组脱落。

优选地，所述凸起结构包括并排设置的多个凸块。

优选地，还包括模组感知机构，用于在执行夹持操作时感知电池模组的存在；

和/或，还包括连接部，用于将所述电池模组夹持手爪连接至机械手臂；

和/或，还包括读码组件，用于对电池模组进行信息读取；

和/或，还包括相机组件，用于对电池模组和/或电池模组的安装位置进行视觉定位。

优选地，所述模组感知机构包括安装于所述基板上的接近开关或接触开关；

和/或，所述连接部包括设置在所述基板上方的连接法兰；

和/或，所述读码组件包括读码器和读码器安装板，所述读码器安装板将所述读码器安装至所述基板；

和/或，所述相机组件包括相机、光源和相机组件安装板，所述相机组件安装板将所述相机和所述光源安装至所述基板。

本发明的另一目的在于提供一种电池模组装配机器人，以便自动地完成电池模组的夹持、搬运和装配。为实现该目的，采用的技术方案如下：

一种电池模组装配机器人，包括机械手臂和前面所述的电池模组夹持手爪，其中，所述电池模组夹持手爪安装在所述机械手臂的工作端。

优选地，所述机械手臂为六轴机械手臂；

和/或，所述电池模组装配机器人包括控制系统，所述电池模组夹持手爪包括模组感知机构、读码组件和/或相机组件，所述模组感知机构、所述读码组件和/或所述相机组件与所述控制系统相连。

本发明的电池模组夹持手爪能够方便地实现对电池模组的夹持，从而可免除人工搬运电池模组的工作，以减轻工人的劳动强度，同时还有利于实现自动搬运和自动装配，从而可提高电池模组的装配效率。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的电池模组夹持手爪及相应的电池模组装配机器人的优选实施方式进行描述。图中：

图1为根据本发明的优选实施方式的电池模组夹持手爪的工作状态示意图；

图2为图1的电池模组夹持手爪在拆除夹取组件和相机组件后的结构示意图；

图3为图1的电池模组夹持手爪中的夹取组件的结构示意图；

图4为图1的电池模组夹持手爪中的相机组件的结构示意图。

具体实施方式

本发明的第一方面提供了一种电池模组夹持手爪，用于夹持电池模组100(例如车用锂电池)的侧面，如两侧端板，以便对电池模组100进行搬运和自动装配，如执行装配入箱等操作。

如图1所示，所述电池模组夹持手爪包括基板2、第一夹取组件8和第二夹取组件8’，所述第一夹取组件8和所述第二夹取组件8’彼此相对地安装在所述基板2的下方，所述第一夹取组件8和所述第二夹取组件8’均包括夹取部85和驱动部82(具体可参见图3)，所述驱动部82用于驱动所述夹取部85运动，以便执行夹持操作。也即，当两个夹取组件的夹取部85朝向彼此运动时，可将电池模组100夹紧，而当两个夹取组件的夹取部85背离彼此运动时，则可将电池模组100松开。

可见，本发明的电池模组夹持手爪能够方便地实现对电池模组100的夹持，从而可免除人工搬运电池模组的工作，以减轻工人的劳动强度，同时还有利于实现自动搬运和自动装配，从而可提高电池模组的装配效率。

本发明的电池模组夹持手爪中，第一夹取组件8和第二夹取组件8’优选可采用相同的构造，以简化该夹持手爪的整体结构，降低成本。当然，二者采用不同的构造也是可行的，只要二者的夹取部85能够协同地完成夹紧和松开动作即可。优选地，第一夹取组件8和第二夹取组件8’的驱动部85均为气缸，二者按相反的方向安装，使得二者的活塞杆的伸缩方向相反，例如均为活塞伸出时执行松开动作、缩回时执行夹紧动作，从而可以方便地带动各自的夹取部85执行相向或背离运动。

优选地，所述第一夹取组件8和/或所述第二夹取组件8’相对于所述基板2可动地安装，使得二者之间的距离可调。在两个夹取组件之间的距离可调的情况下，该夹持手爪的适用的夹持范围也就可变，从而使得该夹持手爪能够具有较高的柔性，可兼容较为宽泛的长度范围内的电池模组。本实施方式中，例如，可使一个夹取组件固定安装在基板2上，而使另一个夹取组件可动地安装在基板2上，从而，仅调整可动安装的这个夹取组件的位置，便能方便地调节夹持手爪的夹持范围。然而，更为优选地，两个夹取组件均可动地安装，从而可通过同时调整二者的位置来实现夹持范围的调节，这样可实现夹持手爪始终能够对中夹持，提高工作稳定性和可靠性。

优选地，如图1-2所示，为方便实现相应的夹持组件的可动安装，所述基板2的下方安装有导轨组件6，所述第一夹取组件8和/或所述第二夹取组件8’安装至所述导轨组件6中的滑动部件，例如滑块62。

具体地，如图2所示，导轨组件6包括导轨61和滑块62，滑块62滑动配合地接合所述导轨61，导轨61固定安装在所述基板2的下侧面上，当相应的夹取组件安装至所述滑块62时，便可实现该夹取组件相对于基板2的可动安装。

进一步优选地，如图2所示，基板2的下侧面上固定安装有两组导轨组件6，也即，平行地安装有两条导轨61，每条导轨61上分别配置有两个滑块62，第一夹取组件8和第二夹取组件8’可分别通过两个滑块62进行安装，从而可同时沿两条导轨61滑动，提高安装的可靠性。

优选地，如图3所示，所述第一夹取组件8和/或所述第二夹取组件8’还包括锁定机构88，用于将可动安装的夹取组件相对于所述基板2锁定。也即，当需要调整两个夹取组件的间距时，可松开相应的锁定机构88进行位置调节，在完成位置调节后再通过锁定机构88将相应的夹取组件进行锁定即可，这样，该夹持手爪便可方便地适应不同长度的电池模组。

所述锁定机构88可以采用任何合适的结构，只要能将相应的夹取组件相对于所述基板2进行固定即可。优选地，如图3所示，所述锁定机构88包括压紧螺杆881，借助于压紧螺杆881压紧力，便可以将夹取组件相对于基板2进行固定。优选地，如图3所示，所述锁定机构88具有槽部882，用于容纳所述导轨61，所述压紧螺杆881的端部通过压紧所述导轨61的侧部，实现对相应的夹取组件的固定。

优选地，如图2所示，所述基板2的下方(例如下侧面上)还设置有位置指示结构5，用于在调整所述第一夹取组件8和所述第二夹取组件8’之间的距离时作为参考基准。例如，位置指示结构5可以是按照预定间隔设置在基板2下侧面上的多个凸起或凹痕，当相应的夹取组件的边缘对准某个凸起或凹痕时，即可获得两个夹取组件之间的预定的距离。优选地，如图2所示，所述位置指示结构5包括标尺，如直尺，于是可借助于标尺上的刻度来准确地获知两个夹取组件之间的距离，同时还能方便地保证夹取手爪的对中夹持。如图2所示，所述标尺固定设置在基板2下侧面的中间位置处，沿基板2的纵向延伸，从而能够在基板2的整个长度范围内提供准确的参考基准。

优选地，如图1-2所示，所述电池模组夹持手爪还包括相对于所述基板2固定的第一阻挡部4，用于对可动安装的夹取组件进行阻挡限位，防止其过度移位而从基板2上脱落。例如，第一阻挡部4可以设置在基板2的端部，并且优选设置在基板2的下侧面上，从而可有效阻挡相应的夹取组件脱落。进一步优选地，如图2所示，所述第一阻挡部固定在导轨61的端部，从而可通过限制滑块62的过度移位来实现对相应的夹取组件的阻挡限位。当所述第一夹取组件8和所述第二夹取组件8’均为可动安装时，可在两条导轨61的不同端部各设置一个第一阻挡部4，如图2所示，即可实现对两个夹取组件的阻挡限位。

优选地，如图3所示，所述第一夹取组件8和/或所述第二夹取组件8’还包括夹取安装板81，所述驱动部82固定至所述夹取安装板81，并且所述夹取安装板81安装至所述基板2，从而将相应的夹取组件安装至基板2。当相应的夹取组件可动地安装至所述基板2时，其夹取安装板81则固定安装至滑块62，进而可动地安装至基板2。如图3所示，前述锁定机构88优选固定安装在所述夹取安装板81上。

优选地，如图3所示，所述夹取安装板81上还设置有第二阻挡部87，用于对所述夹取部85进行阻挡限位。例如，所述第二阻挡部87具有L形横截面，其L形结构的第一边固定至所述夹取安装板81，第二边则朝向所述夹取部85的方向(也即夹取安装板81的下侧方向)延伸，从而当夹取部85向外伸出时，第二阻挡部87的第二边会对夹取部85形成阻挡，借此限定夹取部85的运动行程，也即限定驱动部82(如气缸活塞)的运动行程。显然，通过设置第二阻挡部87，能够将夹取部85的运动行程限制在较小的范围内，从而有利于在狭小空间中(例如电池箱中)执行装配操作，因为在将电池模组100放入电池箱中后，两个夹取部85仅需要完成小行程的向外运动，以便将电池模组100松开，同时还应避免碰到电池箱的内壁。

优选地，如图3所示，所述第一夹取组件8和/或所述第二夹取组件8’还包括限位部84，用于对电池模组100的顶部结构进行限位。例如，在开始夹持前，该夹持手爪移动到待夹持的电池模组100的上方，之后，该夹持手爪开始下降，直至所述限位部84抵靠电池模组100的顶部结构(如顶面)为止，随后，驱动部82可带动夹取部85动作，完成夹持。

优选地，如图3所示，所述限位部84包括安装在所述驱动部82下方的压板841。例如，所述压板841通过压板安装板83安装在所述驱动部82的下方，其中，所述压板安装板83包括一体成型的立板831和横板832，其中，所述立板831固定至所述驱动部82的侧面，所述横板832则位于所述驱动部82的下方，所述压板841固定安装在所述横板832上。

优选地，如图3所示，所述夹取部85为板状结构，其内侧面(也即用于接触电池模组100的那一面)上设置有凸起结构86，用于与电池模组100侧面上设置的凹陷结构101(参见图1)配合，以防止夹持的电池模组100脱落。也即，凸起结构86接合对应的凹陷结构101，从而可在夹取部85夹紧电池模组100的情况下，起到上下方向的限位止挡作用，使得电池模组100能够被牢固地夹持。

优选地，所述凸起结构86可以包括并排设置的多个凸块，以便对应地接合电池模组100侧面上的多个凹陷结构101。

优选地，如图2所示，本发明的电池模组夹持手爪还包括模组感知机构7，用于在执行夹持操作时感知电池模组100的存在。由于模组感知机构7的存在，本发明的电池模组夹持手爪不仅能够在夹持动作开始前获知夹持手爪自身的到位情况(也即是否准确移动到电池模组的正上方的夹持位置)，而且还能够在夹持动作完成后的搬运、装配过程中始终保持对电池模组100的感知，从而为搬运和装配过程提供有效信息。

优选地，所述模组感知机构7可以包括安装于所述基板2上的接近开关71或接触开关，从而以感应的方式或压触的方式触发感知信号。以接近开关71为例，当该夹持手爪移动到距离电池模组100足够近的位置时，电池模组100进入接近开关71的感应范围，于是，接近开关71便可输出相应的感知信号，表明电池模组100的存在，此后，在搬运和装配过程中，只要该夹持手爪还保持对电池模组100的夹持，该感知信号便一直存在，直至完成装配后夹持手爪松开并离开后、或者因意外情况导致电池模组脱落时，由于电池模组100离开接近开关71的感应范围，该感知信号才会消失。

优选地，如图2所示，模组感知机构7固定于基板2的下方。具体地，接近开关71或接触开关通过安装支架72安装于基板2的下方。

优选地，如图1-2所示，本发明的电池模组夹持手爪还包括连接部，用于将所述电池模组夹持手爪连接至机械手臂，从而可在机械手臂的带动下完成相应的夹持、搬运和装配工作，有利于实现整个过程的自动化。优选地，所述连接部包括设置在所述基板2上方的连接法兰。

优选地，如图1-2所示，本发明的电池模组夹持手爪还包括读码组件3，用于对电池模组100进行信息读取。优选地，所述读码组件3包括读码器32和读码器安装板31，所述读码器安装板31将所述读码器32安装至所述基板2。在图示的优选实施方式中，所述读码器安装板31固定至所述基板2的侧边，所述读码器32则安装在所述读码器安装板31的前侧(也即背离夹取组件的一侧)。

优选地，如图1和图4所示，本发明的电池模组夹持手爪还包括相机组件9，用于对电池模组100和/或电池模组100的安装位置进行视觉定位。

优选地，如图4所示，所述相机组件9包括相机93、光源95和相机组件安装板91，所述相机组件安装板91将所述相机93和所述光源95安装至所述基板2，具体为与所述读码组件3安装至所述基板2的同一侧边，如图1所示。在图1的优选实施方式中，相机组件9安装在基板2的该侧边的中间位置，读码组件3则于相机组件9间隔开一定的距离。

具体地，如图4所示，相机组件9还包括相机安装板92和光源安装板94，其中，相机安装板92和光源安装板94均固定在相机组件安装板91的前方，且相机安装板92位于光源安装板94的上方，相机93固定在相机安装板92的下侧，光源95固定在光源安装板94的下侧。如图1和图4所示，相机安装板92、相机93、光源安装板94和光源95均位于相机组件安装板91的前侧(也即背离夹取组件的一侧)。

由于相机组件9的存在，使得本发明的夹持手爪能够对电池模组以及电池模组将要装配入的电池箱进行拍照定位，从而准确获取电池模组的位置以及电池模组的装配位置，特别是能够在一定范围内精确定位电池模组在电池箱内的装配位置，提高装配效率，并且提高在狭小空间放置电池模组的准确性。

在上述工作的基础上，本发明的第二方面还提供了一种电池模组装配机器人，以便自动地完成电池模组的夹持、搬运和装配，例如装配入箱，其特别适用于电池装配生产线。

具体地，本发明的电池模组装配机器人包括机械手臂和本发明前面所提供的电池模组夹持手爪，其中，所述电池模组夹持手爪安装在所述机械手臂的工作端，从而可在机械手臂的带动下运动，以便于完成夹持、搬运和装配操作。

优选地，所述机械手臂为六轴机械手臂，从而该装配机器人构成为六轴机器人。作为一种优选实施例，可选用ABB六轴机器人来实现整个夹持手爪的驱动，例如六轴机器人IRB 6700系列(臂长3200mm，持重150kg)，可以实现整个夹持手爪的快速、稳定、可靠移动。

优选地，所述电池模组装配机器人包括控制系统，所述电池模组夹持手爪中的所述模组感知机构7、所述读码组件3和所述相机组件9均与所述控制系统相连，从而可向所述控制系统传输信号。当然，所述夹持手爪的夹取组件8(具体是驱动部82)也同样与所述控制系统相连，以便在所述控制系统的控制下执行夹紧和松开操作。

考虑到实际装配时夹取电池模组100所走的行程和电池模组100自重等多方面因素，本发明的电池模组夹持手爪中，第一夹取组件8和第二夹取组件8’的驱动部82优选采用SMC的MGPM32-25Z-M9BL型气缸，其气缸行程为25mm，缸径为32mm，通过对两个夹取组件的位置调整，使得该夹持手爪能够抓取长度≤600mm的电池模组。

本发明的优选实施方式的电池模组装配机器人在进行电池模组装配操作时，可由控制系统的主控PLC发送指令给机器人同时控制读码组件3、模组感知机构7、夹取组件8和8’、以及相机组件9完成整体联动过程。整个过程如下：

主控PLC发送命令给六轴机器人将电池模组夹持手爪移动至锂电池箱的上方位置，之后，主控PLC发送信号给相机组件9，对锂电池箱内的安装位置进行拍照，确认电池模组100的安装位置，再发送信号给夹取组件8和8’，夹持组件8和8’张开移至待入箱的电池模组100上方，通过读码组件3对其进行扫码并将电池模组100抱夹，随后由六轴机器人带动电池模组夹持手爪将电池模组100搬运到锂电池箱内指定的位置。在电池模组抓取过程中，整个夹持手爪通过六轴机器人移动下放，通过夹取组件的气缸左右驱动夹紧并搬运电池模组100，夹取组件的夹取部的内侧面上固定有凸块，夹取组件抱夹电池模组100的同时该凸块勾住电池模组100两侧端板上的内方形槽，从而保证在夹持手爪的行走过程中电池模组不掉落。在当前位置的电池模组抓取完后，等待下一电池模组流入，此为完成一个循环。

本发明的电池模组装配机器人可用作锂电池上料的专用设备，可以结合生产线节拍稳定、快速、安全地将电池模组(长度≤600mm)放入电池箱内，可以准确快速地定位锂电池模组在电池箱内的位置，通过气缸驱动夹取部来抱夹电池模组，并通过以上所有元件的联动控制达到安全快速移载电池模组的目的。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种电池模组夹持手爪，用于夹持电池模组的侧面，其特征在于，包括基板、第一夹取组件和第二夹取组件，所述第一夹取组件和所述第二夹取组件彼此相对地安装在所述基板的下方，所述第一夹取组件和所述第二夹取组件均包括夹取部和驱动部，所述驱动部用于驱动所述夹取部运动，以便执行夹持操作。

2.根据权利要求1所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件相对于所述基板可动地安装，使得二者之间的距离可调。

3.根据权利要求2所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，所述基板的下方安装有导轨组件，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件安装至所述导轨组件中的滑动部件；

和/或，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件还包括锁定机构，用于将相应的夹取组件相对于所述基板锁定；

和/或，所述基板的下方还设置有位置指示结构，用于在调整所述第一夹取组件和所述第二夹取组件之间的距离时作为参考基准。

4.根据权利要求3所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，

还包括相对于所述基板固定的第一阻挡部，用于对安装至所述滑动部件的第一夹取组件和/或第二夹取组件进行阻挡限位；

和/或，所述锁定机构包括压紧螺杆；

和/或，所述位置指示结构包括标尺。

5.根据权利要求1所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件还包括夹取安装板，所述驱动部固定至所述夹取安装板，并且所述夹取安装板安装至所述基板；

和/或，所述第一夹取组件和/或所述第二夹取组件还包括限位部，用于对电池模组的顶部结构进行限位。

6.根据权利要求5所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，所述夹取安装板上设置有第二阻挡部，用于对所述夹取部进行阻挡限位；

和/或，所述限位部包括安装在所述驱动部下方的压板。

7.根据权利要求1所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，所述夹取部的内侧面上设置有凸起结构，用于与电池模组侧面上设置的凹陷结构配合，以防止夹持的电池模组脱落。

8.根据权利要求7所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，所述凸起结构包括并排设置的多个凸块。

9.根据权利要求1-8之一所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，还包括模组感知机构，用于在执行夹持操作时感知电池模组的存在；

和/或，还包括连接部，用于将所述电池模组夹持手爪连接至机械手臂；

和/或，还包括读码组件，用于对电池模组进行信息读取；

和/或，还包括相机组件，用于对电池模组和/或电池模组的安装位置进行视觉定位。

10.根据权利要求9所述的电池模组夹持手爪，其特征在于，所述模组感知机构包括安装于所述基板上的接近开关或接触开关；

和/或，所述连接部包括设置在所述基板上方的连接法兰；

和/或，所述读码组件包括读码器和读码器安装板，所述读码器安装板将所述读码器安装至所述基板；

和/或，所述相机组件包括相机、光源和相机组件安装板，所述相机组件安装板将所述相机和所述光源安装至所述基板。

11.一种电池模组装配机器人，其特征在于，包括机械手臂和根据权利要求1-10之一所述的电池模组夹持手爪，其中，所述电池模组夹持手爪安装在所述机械手臂的工作端。

12.根据权利要求11所述的电池模组装配机器人，其特征在于，所述机械手臂为六轴机械手臂；

和/或，所述电池模组装配机器人包括控制系统，所述电池模组夹持手爪包括模组感知机构、读码组件和/或相机组件，所述模组感知机构、所述读码组件和/或所述相机组件与所述控制系统相连。