CN111169981A - 一种三轴联动旋转夹爪装置及电池加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池夹具技术领域，涉及一种三轴联动旋转夹爪装置及电池加工设备，包括设置于外部装置的纵向移动组件、竖直滑动设置于纵向移动组件的顶部上的竖向移动组件、横向滑动设置于竖向移动组件一侧上的横向移动组件以及横向滑动设置于横向移动组件一侧上的旋转夹持组件，其中，旋转夹持组件包括滑动设置于横向移动组件上的第一旋转驱动组件、设置于第一旋转驱动组件的旋转输出轴上的连接组件、设置于连接组件上的第二旋转驱动组件及通过连接组件连接于第二旋转驱动组件的输出端上的夹爪组件，总体上，该三轴联动旋转夹爪装置及电池加工设备，能一次性完成夹取、翻转和移栽动作，结构简单紧凑，工艺制造成本低，工作效率高且产品品质好。

Description

一种三轴联动旋转夹爪装置及电池加工设备

技术领域

本发明涉及电池夹具技术领域，尤其涉及一种三轴联动旋转夹爪装置及电池加工设备。

背景技术

随着国家对新能源发展的大力鼓励与支持，新能源动力电池的需求量大幅上涨。现阶段很多厂家制作的新能源电池组装设备抓取电芯的方式多种多样，以外形结构比较规则的电芯为例，如呈长方形的软包电池电芯，电池组装设备在对这类型的电芯进行移栽放置时，主要采用夹紧方壳电芯的几个侧面来实现对电芯的夹取，然后再移栽。

然而，在动力电池电芯的生产过程中，通常需要对电芯的不同表面进行不同的工艺加工，故此，需要把电芯从一个工位移栽到另一个工位的同时，还需把电芯的工艺表面翻转到特定方向，以满足各工位设备对电芯的生产工艺要求。这种需同时做移栽和翻转动作的工艺，通常采用二次抓取的方式或采用多轴机械手等方式来实现，但是采用这些方式的成本均相对较高，效率较低，或者结构较复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有电池夹取装置的结构复杂、效率低以及电池移栽和翻转工艺成本高的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种三轴联动旋转夹爪装置，采用了如下所述的技术方案：

该三轴联动旋转夹爪装置包括纵向移动组件、竖向移动组件、横向移动组件和旋转夹持组件；所述竖向移动组件竖直滑动设置于所述纵向移动组件的顶部上；所述横向移动组件横向滑动设置于所述竖向移动组件的一侧上；所述旋转夹持组件横向滑动设置于所述横向移动组件的一侧上，且所述横向移动组件和所述旋转夹持组件位于所述竖向移动组件的同一侧上；

所述纵向移动组件，用于带动所述竖向移动组件、所述横向移动组件和所述旋转夹持组件一起纵向移动，以将待移件从一个工位移栽到另一个工位；

所述竖向移动组件，用于带动所述横向移动组件和所述旋转夹持组件一起竖向移动；

所述横向移动组件，用于带动所述旋转夹持组件横向移动；

所述旋转夹持组件，用于夹持或松开所述待移件以及旋转所述待移件；

所述旋转夹持组件包括第一旋转驱动组件、连接组件、第二旋转驱动组件及夹爪组件，所述第一旋转驱动组件滑动设置于所述横向移动组件上，所述连接组件设置于所述第一旋转驱动组件的旋转输出轴上，所述第二旋转驱动组件设置于所述连接组件上，所述夹爪组件通过所述连接组件连接于所述第二旋转驱动组件的输出端上；

所述第一旋转驱动组件用于驱动除自身之外的整个所述旋转夹持组件从水平抓取位转动到竖直放置位；

所述第二旋转驱动组件用于驱动夹紧有所述待移件的所述夹爪组件转动以将所述待移件从竖直方向转动到水平方向放置；

所述夹爪组件用于夹持或松开所述待移件。

在一些实施例中，所述连接组件包括第一连接板和旋转轴，所述第一连接板的底部设置于所述第一旋转驱动组件的旋转输出轴上，所述第一连接板的顶部上设置有所述第二旋转驱动组件；所述旋转轴的一端通过轴承转动设置于所述第一连接板的顶部，中间部分连接所述第二旋转驱动组件的输出端，另一端伸出所述第一连接板并连接于所述夹爪组件。

在一些实施例中，所述夹爪组件包括第二连接板、夹持驱动装置及两个夹持爪，所述第二连接板的顶部设置于所述旋转轴的另一端上，所述夹持驱动装置设置于所述第二连接板的底部；两个所述夹持爪相对、滑动设置于所述夹持驱动装置，并由所述夹持驱动装置驱动以同时夹持所述待移件或同时松开所述待移件。

在一些实施例中，所述夹持爪包括第一连接块、夹板和加固条，所述第一连接块滑动设置于所述夹持驱动装置的底部上，所述夹板设置于所述第一连接块的底部上且为软质的L形结构，所述加固条呈L形结构、位于所述夹板的外侧且一部分设置于所述第一连接块上、另一部分设置于所述夹板上。

在一些实施例中，所述横向移动组件包括第一安装板、第一直线导向组件、第二安装板以及第一驱动装置，所述第一安装板横向、滑动设置于所述竖向移动组件上，所述第一直线导向组件横向设置于所述第一安装板的顶部上；所述第二安装板滑动设置于所述第一直线导向组件的顶部上，且设置有所述旋转夹持组件的所述第一旋转驱动组件；所述第一驱动装置设置在所述第一安装板的顶部上，且输出端连接所述第二安装板，用于驱动所述第二安装板带着所述旋转夹持组件沿着所述第一直线导轨组件横向移动。

在一些实施例中，所述竖向移动组件包括竖直安装板、第二直线导向组件以及第二驱动装置，所述竖直安装板竖向设置并纵向滑动设置于所述纵向移动组件上，所述第二直线导向组件竖向设置于所述竖直安装板的一侧上，且横向设置并纵向滑动设置有所述第一安装板；所述第二驱动装置竖向设置于所述竖直安装板的一侧上，且输出端连接所述第一安装板，用于驱动所述横向移动组件和所述旋转夹持组件一起竖向移动。

在一些实施例中，所述纵向移动组件包括底板、第三直线导向组件、第三安装板以及第三驱动组件，所述底板安装于外部装置上，所述第三直线导向组件纵向设置于所述底板上；所述第三安装板的底部滑动设置于所述第三直线导向组件上、顶部设置有所述竖向移动组件；所述第三驱动组件纵向设置于所述底板上，且输出端连接于所述第三安装板，用于驱动所述第三安装板带动所述竖向移动组件、所述横向移动组件及所述旋转夹持组件沿着所述第三直线导向组件一起纵向移动。

在一些实施例中，所述第三直线导向组件包括两根纵向直线导轨，两所述纵向直线导轨分别沿纵向平行设置于所述底板顶部的两侧上，所述第三驱动组件位于两所述纵向直线导轨的中间位置；所述第三安装板横跨所述第三驱动组件、两端分别通过滑块滑动连接于两所述纵向直线导轨，且所述第三安装板通过滑块连接所述第三驱动组件以由所述第三驱动组件驱动沿着所述纵向直线导轨纵向移动。

在一些实施例中，所述纵向移动组件还包括限位装置，所述限位装置设置于所述底板上，用于限制所述第三安装板纵向移动的极限位置。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电池加工设备，采用如下所述的技术方案：所述电池加工设备包括上述的三轴联动旋转夹爪装置。

与现有技术相比，本发明提供的三轴联动旋转夹爪装置及电池加工设备主要有以下有益效果：

该三轴联动旋转夹爪装置通过将纵向移动组件、竖向移动组件、横向移动组件和旋转夹持组件组合在一起，一方面，使得待移件能一次性在该夹爪装置中完成抓取、旋转和移栽动作，以此减少待移件如电芯的移动周期，提高产品生产效率，降低产品的制造成本和人力成本，同时，减少待移件的表面产生过多伤痕或发生形变的现象，以此提升产品的生产品质；另一方面，通过它们的组合，以及旋转夹持组件采用第一旋转驱动组件和第二旋转驱动组件的进一步组合，使得整个三轴联动旋转夹爪装置的结构简单紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明一个实施例中三轴联动旋转夹爪装置的立体结构示意图；

图2是本发明一个实施例中三轴联动旋转夹爪装置的另一立体结构示意图；

图3是图1中三轴联动旋转夹爪装置的旋转夹持组件和横向移动组件的立体装配结构示意图；

图4是图3中旋转夹持组件的立体结构示意图；

图5是图4中旋转夹持组件的夹爪组件的立体结构示意图；

图6是图3中横向移动组件的立体结构示意图；

图7是图1中三轴联动旋转夹爪装置的竖向移动组件的立体结构示意图；

图8是图1中三轴联动旋转夹爪装置的纵向移动组件的立体结构示意图。

附图中的标号如下：

100、三轴联动旋转夹爪装置；

1、纵向移动组件；11、底板；12、第三直线导向组件；121、纵向直线导轨；122、垫高块；13、第三安装板；14、第三驱动组件；15、限位装置；151、前限位感应器；152、后限位感应器；153、感应挡片；16、纵向缓冲装置；161、纵向安装块；162、纵向缓冲器；17、拖链安装板；18、过线拖链；

2、竖向移动组件；21、竖直安装板；22、第二直线导向组件；221、导向杆；222、直线轴承滑块；223、第二安装块；224、第三安装块；23、第二驱动装置；24、竖向加强板；25、竖向缓冲器；26、第二浮动头；

3、横向移动组件；31、第一安装板；32、第一直线导向组件；321、横向直线导轨；33、第二安装板；34、第一驱动装置；35、第一浮动头；36、横向缓冲装置；361、横向安装块；362、横向缓冲器；

4、旋转夹持组件；41、第一旋转驱动组件；42、连接组件；421、第一连接板；422、旋转轴；423、第一轴承座；424、第二轴承座；425、第一轴承；426、第二轴承；427、锁紧螺母；43、第二旋转驱动组件；431、伺服电机；432、第一安装座；433、主动轮；434、从动轮；435、同步带；44、夹爪组件；441、第二连接板；442、夹持驱动装置；443、夹持爪；4431、第一连接块；4432、夹板；4433、加固条；444、滑动块。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需说明的是，为了方便描述，如图1所示，定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，其中，X轴与Y轴为同一水平面相互垂直的两个坐标轴，Z轴为竖直方向的坐标轴；具体在本实施例中，X轴方向为横向移动组件3驱动旋转夹持组件4横向移动的方向，也即，图3中横向直线导轨321的延伸方向；Y轴方向为纵向移动组件1驱动竖向移动组件2、横向移动组件3和旋转夹持组件4纵向移动的方向，也即，图8中纵向直线导轨121的延伸方向；Z轴方向为竖向移动组件2驱动横向移动组件3和旋转夹持组件4竖向移动的方向，也即，图7中导向杆221的延伸方向。

需说明的是，该三轴联动旋转夹爪装置100主要用于新能源动力电池模组的装配中，可以用于搬运电芯，当然实际上还可用于其他合适的场景中移栽其它产品。也即，下述的“待移件”可以为电芯，也可为其它合适的产品。当待移件(图未示)为电芯时，该电芯可以为软包电芯，也可以为硬包电芯。

本发明实施例提供一种三轴联动旋转夹爪装置100，如图1和图2所示，该三轴联动旋转夹爪装置100包括纵向移动组件1、竖向移动组件2、横向移动组件3和旋转夹持组件4，其中，纵向移动组件1设置在整个三轴联动旋转夹爪装置100的最下方，与外部装置连接，在本实施例中，纵向移动组件1主要用于带动竖向移动组件2、横向移动组件3和旋转夹持组件4一起纵向移动(也即Y轴方向移动)，以将待移件从一个工位移栽到另一个工位，也即，纵向移动组件1可以作为整个夹爪装置的提供纵向移动的驱动力。

再如图1和图2所示，竖向移动组件2竖直、滑动设置于纵向移动组件1的顶部上，具体地，竖向移动组件2竖直设置在纵向移动组件1的顶部，且竖向移动组件2与纵向移动组件1纵向滑动连接，主要用于带动设置在其上的横向移动组件3和旋转夹持组件4一起竖向移动(也即Z轴方向移动)。

对应地，横向移动组件3横向滑动设置于竖向移动组件2的一侧上，旋转夹持组件4横向滑动设置于横向移动组件3的一侧上，可以理解地，横向移动组件3横向设置于竖向移动组件2的一侧上，旋转夹持组件4横向设置于横向移动组件3的一侧上，且横向移动组件3和旋转夹持组件4位于竖向移动组件2的同一侧(如位于靠近待移件的一侧)上。另外，横向移动组件3与竖向移动组件2滑动连接，主要用于带动旋转夹持组件4横向移动(也即X轴方向移动)；旋转夹持组件4与横向移动组件3滑动连接，主要用于夹持或松开待移件以及旋转待移件。由上可以理解地，通过纵向移动组件1、竖向移动组件2和横向移动组件3的相互配合，可以将待移件从一个工位移栽到另一个工位。

为实现待移件从一个工位被移栽到另一个工位的同时，能从一个侧面换到另一个侧面放置，如图1至图3所示，旋转夹持组件4包括第一旋转驱动组件41、连接组件42、第二旋转驱动组件43及夹爪组件44，其中，第一旋转驱动组件41滑动设置于横向移动组件3上，换句话说，通过第一旋转驱动组件41与横向移动组件3的滑动连接，可确保整个旋转夹持组件4能在横向移动组件3的带动下横向移动。

如图1和图3所示，连接组件42设置于第一旋转驱动组件41的旋转输出轴(图未示)上，第二旋转驱动组件43设置于连接组件42上，夹爪组件44通过连接组件42连接于第二旋转驱动组件43的输出端(图未示)上，其中，第一旋转驱动组件41主要用于驱动除自身之外的整个旋转夹持组件4从水平抓取位转动到竖直放置位，第二旋转驱动组件43主要用于驱动夹紧有待移件的夹爪组件44转动以将待移件从竖直方向转动到水平方向放置，夹爪组件44可以用于夹持或松开待移件。

可以理解地，通过第一旋转驱动组件41可以驱动连接组件42及设置在连接组件42上的夹爪组件44随第一旋转驱动组件41的旋转输出轴(图未示)一起旋转，如转动90°时，可以将连接组件42和夹爪组件44从图1中所处的水平抓取位(也即呈水平状态)转动到图2中所处的竖直放置位(也即呈竖直状态)上。对应地，还可通过第二旋转驱动组件43驱动夹爪组件44转动一个角度，如转动90°，以将待移件从竖直方向转动为水平方向放置。故此，在第一旋转驱动组件41和第二旋转驱动组件43，以及纵向移动组件1、竖向移动组件2和横向移动组件3的共同作用下，夹爪组件44可以通过夹紧待移件的两个侧面，逐步完成待移件的抓取、旋转和移栽等动作。

进一步可理解地，以待移件为方形电芯为例，该三轴联动旋转夹爪装置100可以将一个方形电性正向从一个工位(如下述的抓取工位)抓取，然后依次移动、提升及旋转90°，最后被侧向放置在另一个工位(如下述的放置工位)上。其中，该三轴联动旋转夹爪装置100的工作原理大致如下：

1)归位到初始状态，其中，该三轴联动旋转夹爪装置100的初始状态为，纵向移动组件1将竖向移动组件2、横向移动组件3和旋转夹持组件4纵向移动至其后端位置，竖向移动组件2将横向移动组件3和旋转夹持组件4竖向移动至其下限位处，横向移动组件3将旋转夹持组件4横向移动至右端限位处，旋转夹持组件4为打开状态；

2)抓取阶段，其中，横向移动组件3将旋转夹持组件4横向移动至左端限位处，以使旋转夹持组件4达到待移件的抓取工位，然后旋转夹持组件4夹紧待移件的相对两侧面，再后竖向移动组件2往上移动，以提升旋转夹持组件4及其已夹取的待移件的位置，再后横向移动组件3移动至右端限位处缩回；

3)抓取后的翻转阶段，纵向移动组件1向前移动至前端位置，然后第一旋转驱动组件41驱动除其之外的旋转夹持组件4旋转90°，以使整个旋转夹持组件4从水平位置转为竖直位置，使得夹爪组件44竖直向下，再后旋转夹持组件4的第二旋转驱动组件43驱动夹取有待移件的夹爪组件44旋转90°，以此实现待移件的翻转，使待移件被翻转后能侧向放置；

4)翻转后的移栽阶段，竖向移动组件2向下移动至下限位处，以将旋转夹持组件4移到放置工位，再后夹爪组件44松开夹取的待移件，以将待移件放置在放置工位上，以此即可完成待移件的抓取、旋转和移栽的一个周期动作；

5)各组件回到第一步的初始状态，准备下一个动作循环。

综上，相比现有技术，该三轴联动旋转夹爪装置100至少具有以下有益效果：该三轴联动旋转夹爪装置100通过将纵向移动组件1、竖向移动组件2、横向移动组件3和旋转夹持组件4组合在一起，一方面，使得待移件能一次性在该夹爪装置中完成抓取、旋转和移栽动作，以此减少待移件如电芯的移动周期，提高产品生产效率，降低产品的制造成本和人力成本，同时，减少待移件的表面产生过多伤痕或发生形变的现象，以此提升产品的生产品质；另一方面，通过它们的组合，以及旋转夹持组件4采用第一旋转驱动组件41和第二旋转驱动组件43的进一步组合，使得整个三轴联动旋转夹爪装置100的结构简单紧凑。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图1至图8，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在一些实施例中，如图1、图3和图4所示，旋转夹持组件4的连接组件42包括第一连接板421和旋转轴422，其中，第一连接板421的底部设置于旋转夹持组件4的第一旋转驱动组件41的旋转输出轴(图未示)上，第一连接板421的顶部上设置有第二旋转驱动组件43，以此通过第一连接板421，第一旋转驱动组件41即可驱动第一连接板421及与第一连接板421连接的第二旋转驱动组件43、夹爪组件44的这个整体发生旋转，使得待移件在第一旋转驱动组件41的驱动下从水平位置转动到垂直位置，或者从垂直位置转动到水平位置。具体在本实施例中，第一旋转驱动组件41优选为旋转气缸。

再如图4所示，旋转轴422的一端通过轴承转动设置于第一连接板421的顶部，中间部分连接第二旋转驱动组件43的输出端，另一端伸出第一连接板421并连接于夹爪组件44，这样，通过旋转轴422，夹爪组件44即可在第二旋转驱动组件43的驱动下旋转，以此实现待移件的翻转动作。

需说明的是，为确保第二旋转驱动组件43能驱动夹爪组件44旋转，如图4所示，连接组件42还包括第一轴承座423、第二轴承座424、第一轴承425、第二轴承426和锁紧螺母427，第二旋转驱动组件43包括伺服电机431、第一安装座432、主动轮433、从动轮434和同步带435，其中，第一轴承座423和第二轴承座424平行间隙设置于第一连接板421上，且第一轴承座423上设置有第一轴承425，第二轴承座424上设置有第二轴承426，旋转轴422依次穿过第一轴承425和第二轴承426，并用锁紧螺母427在旋转轴422的一端(如右端)将旋转轴422和第一轴承425固定连接，以此确保旋转轴422能在第二旋转驱动组件43的驱动下能转动，进而带动与其连接的夹爪组件44将夹取的待移件翻转一个方向。具体在本实施例中，第一轴承425和第二轴承426分别为带座的滚动轴承和滚动轴承，为简化结构及确保运行平稳性，旋转轴422的中心轴线平行于横向移动组件3的第一直线导向组件32的延伸方向。

再如图4所示，第一安装座432设置在第一连接板421的顶部上，伺服电机431通过第一安装座432固定在第一连接板421上，且伺服电机431的转轴连接主动轮433，主动轮433通过同步带435连接套接在旋转轴422中间部分的从动轮434，由此可以理解地，通过伺服电机431的驱动，以及同步带435轮结构的传动，即可确保旋转轴422发生转动，进而带动与旋转轴422相连的夹爪组件44随其夹取的待移件实现翻转。具体在本实施例中，为简化结构及确保运行平稳性，从动轮434位于夹爪组件44和第二轴承座424之间，伺服电机431的转轴平行于旋转轴422。还需说明的是，第二旋转驱动组件43还可采用其它合适的驱动结构，并不限于此。

在一些实施例中，如图4和图5所示，夹爪组件44包括第二连接板441、夹持驱动装置442及两个夹持爪443，其中，第二连接板441的顶部设置于旋转轴422的另一端上，夹持驱动装置442设置于第二连接板441的底部；两个夹持爪443相对设置，且两个夹持爪443均滑动设置于夹持驱动装置442，并由夹持驱动装置442驱动以同时夹持待移件或同时松开待移件，可以理解地，夹爪组件44主要用于夹紧待移件以方便待移件的翻转和移栽。需说明的是，为将两个夹持爪443滑动设置于夹持驱动装置442上，如图5所示，夹爪组件44还包括两滑动块444，其中，两滑动块444间隙相对设置，并滑动设置于夹持驱动装置442的底部上，两个夹持爪443分别固定连接于对应的滑动块444上。具体在本实施例中，夹持驱动装置442优选为夹持气缸，当然实际上，还可为其它的驱动装置。

在一些实施例中，如图4和图5所示，夹持爪443包括第一连接块4431、夹板4432和加固条4433，其中，第一连接块4431滑动设置于夹持驱动装置442的底部上，具体地，第一连接块4431设置于对应的滑动块444上，以此实现与夹持驱动装置442的滑动连接。再如图5所示，夹板4432设置于第一连接块4431的底部上，以能随第一连接块4431一起滑动，可以理解地，当两个夹持爪443的第一连接块4431相向运动时，与之相连的两个夹板4432将相互靠拢，以及即可同时夹持住待移件，反之，当两个夹持爪443的第一连接块4431背向运动时，两个夹板4432将相互远离，以此即可同时松开已夹持的待移件，故此，即可实现夹持爪443可以同时夹持待移件或同时松开夹持件。

具体在本实施例中，因为夹板4432为夹持待移件的接触件，为防止夹爪组件44夹伤待移件，夹板4432为软质的L形结构，具体为软质的L型优力胶体。另外，如图5所示，加固条4433呈L形结构、并位于夹板4432的外侧，且加固条4433的一部分设置于第一连接块4431上、另一部分设置于夹板4432上，这样，即可方便通过加固条4433来加强夹板4432的强度，进而保证夹爪组件44的刚性和夹持稳定性。

在一些实施例中，如图1、图3和图6所示，横向移动组件3包括第一安装板31、第一直线导向组件32、第二安装板33以及第一驱动装置34，其中，第一安装板31横向放置，并横向滑动设置于竖向移动组件2上，也即，横向移动组件3通过第一安装板31滑动设置于竖向移动组件2上，以带动与之相连的旋转夹持组件4一起竖向移动，以此实现待移件的抬升。

再如图3和图6所示，第一直线导向组件32横向设置于第一安装板31的顶部上，第二安装板33的底部滑动设置于第一直线导向组件32的顶部上，且第二安装板33的顶部设置有旋转夹持组件4的第一旋转驱动组件41，也即，旋转夹持组件4通过第二安装板33与横向移动组件3滑动连接。具体地，为简化结构，旋转夹持组件4的第一旋转驱动组件41如旋转气缸设置在第二安装板33的顶部上。

具体在本实施例中，第一直线导向组件32包括横向直线导轨321，当然，还包括有滑动连接于横向直线导轨321上的滑块(图未示)，由此，第二安装板33即可通过连接于滑块上以实现与第一安装板31的滑动连接。

再如图6所示，第一驱动装置34设置在第一安装板31的顶部上，且输出端连接第二安装板33，具体在本实施例中，为减少连接误差，确保整体的运行顺畅性，横向移动组件3还包括第一浮动头35，其中，第一驱动装置34的输出端通过第一浮动头35连接于第二安装板33上。由此可以理解地，在本实施例中，横向移动组件3主要用于驱动旋转夹持组件4横向运动，具体通过第一驱动装置34驱动第二安装板33带着旋转夹持组件4沿着第一直线导轨组件(具体为横向直线导轨321)横向移动，其中，左移以夹取待移件，右移以缩回等待。

需说明的是，如图6所示，横向移动组件3还包括横向缓冲装置36，横向缓冲装置36包括横向安装块361和设置于横向安装块361上的横向缓冲器362，横向安装块361设置于第一安装板31的顶部上。具体在本实施例中，为简化结构及确保稳定性，第一驱动装置34优选为笔形气缸，横向缓冲装置36设置有两个，两横向缓冲装置36分别设置于两横向直线导轨321的端部，且对角相对设置。这样，当第二安装板33带动旋转夹持组件4移动向左或向右移动到极限位置时，第二安装板33即可撞击到对应的横向缓冲器362而缓慢停止，以此起到缓冲和限位作用，使得整个装置的运行更加平稳可靠。

在一些实施例中，如图1、图2和图7所示，为简化结构及确保整体的稳定可靠性，竖向移动组件2包括竖直安装板21、第二直线导向组件22以及第二驱动装置23，其中，竖直安装板21竖向设置，并纵向滑动设置于纵向移动组件1(具体为下述的第三安装板13)上，第二直线导向组件22竖向设置于竖直安装板21的一侧上，且第一安装板31横向设置，并竖向滑动连接于第二直线导向组件22上。具体在本实施例中，如图7所示，竖向移动组件2还包括竖向加强板24，其中，竖直安装板21的左右两侧均设置有竖向加强板24，以此加强竖直安装板21的刚性和抗弯强度。

再如图7所示，第二驱动装置23竖向设置于竖直安装板21的一侧上，且第二驱动装置23的输出端连接横向移动组件3的第一安装板31，其中，为减少连接误差，竖向移动组件2还包括第二浮动头26，第二驱动装置23的推杆通过第二浮动头26连接第一安装板31。具体在本实施例中，如图7所示，第二直线导向组件22包括导向杆221、直线轴承滑块222、第二安装块223和第三安装块224，其中，竖直安装板21的上端设置有两个间隙设置的第二安装块223，下端设置有两个间隙设置的第三安装块224，两根导向杆221的两端分别插接于对应的第二安装块223和第三安装块224上，且两导向杆221竖向平行，并位于第二驱动装置23的上方。另外，各导向杆221的中间部分还滑动连接有至少一个直线轴承滑块222，横向移动组件3的第一安装板31连接于直线轴承滑块222上。这样，在第二驱动装置23驱动第一安装板31时，第一安装板31即可跟随直线轴承滑块222沿着导向杆221竖向移动。另外，第二驱动装置23优选为单轴气缸。

如图2和图7所示，竖向移动组件2还包括竖向缓冲器25，其中，竖向缓冲器25设置于对应的第三安装块224上，这样，在横向移动组件3和旋转夹持组件4的下移过程中，当第一安装板31撞击到竖向缓冲器25时，第二驱动装置23即可停止驱动，且横向移动组件3和旋转夹持组件4即可缓慢停止，以此起到缓冲和限位作用，确保整体的运行平稳可靠性。

总体可以理解地，竖向移动组件2主要是依靠第二驱动装置23驱动横向移动组件3的第一安装板31沿着第二直线导向组件22的导向杆221竖向滑动，以带动整个横向移动组件3和旋转夹持组件4一起竖向移动，从而实现夹爪组件44可以下降夹取待移件，可以上升放置待移件。

在一些实施例中，如图1、图2和图8所示，纵向移动组件1包括底板11、第三直线导向组件12、第三安装板13以及第三驱动组件14，其中，底板11安装于外部装置上，以便将整个三轴联动旋转夹爪装置100连接在外部装置上。第三直线导向组件12纵向(也即沿着Y轴方向)设置于底板11上，第三安装板13的底部滑动设置于第三直线导向组件12上、顶部设置有竖向移动组件2；第三驱动组件14纵向(也即沿着Y轴方向)设置于底板11上，且输出端连接于第三安装板13。

由此可以理解地，纵向移动组件1主要依靠第三驱动组件14驱动第三安装板13带动竖向移动组件2、横向移动组件3及旋转夹持组件4一起沿着第三直线导向组件12纵向移动，以此实现夹爪组件44夹持待移件从一个工位移动到另一个工位上，也即实现待移件的移栽动作。

在一些实施例中，如图1、图2和图8所示，为简化结构，以及确保运行平稳性，第三直线导向组件12包括两根纵向直线导轨121，其中，两根纵向直线导轨121分别沿纵向平行设置于底板11顶部的两侧(具体为左侧和右侧)上，第三驱动组件14位于两纵向直线导轨121的中间位置，具体地，第三驱动组件14设置在底板11的中线位置，且两纵向直线导轨121相对于第三驱动组件14对称设置。如图8所示，第三安装板13横跨第三驱动组件14，且第三安装板13的两端分别通过滑块滑动连接于两纵向直线导轨121，另外，第三安装板13还通过滑块连接第三驱动组件14，以此第三安装板13通过第三驱动组件14驱动，以带动除纵向移动组件1之外的整个夹爪装置沿着纵向直线导轨121纵向移动。

具体在本实施例中，如图8所示，因为第三驱动组件14的高度通常高于纵向直线导轨121，为方便第三安装板13能与纵向直线导轨121和第三驱动组件14均实现连接，并确保第三安装板13平行于底板11，第三直线导向组件12还包括垫高块122，其中，第三安装板13的两端分别通过垫高块122与对应的滑块连接。另外，第三驱动组件14优选为无杆气缸。

在一些实施例中，如图1、图2和图8所示，为确保整体运行的精准性，纵向移动组件1还包括限位装置15，其中，限位装置15设置于底板11上，主要用于限制第三安装板13纵向移动的极限位置。具体在本实施例中，限位装置15包括前限位感应器151、后限位感应器152和感应挡片153，其中，前限位感应器151和后限位感应器152分别安装在底板11的一侧边的前后两端上，感应挡片153设置于上述的垫高块122上，且与前限位感应器151和后限位感应器152位于底板11的同一侧上，并位于它们两者之间，当前限位感应器151和后限位感应器152中的任意一个被感应挡片153遮住时，则说明第三安装板13移动到对应的极限位置，对应的限位信号将起作用。

再如图8所示，具体在本实施例中，纵向移动组件1还包括两个纵向缓冲装置16，两个纵向缓冲装置16对角设置在对应纵向直线导轨121的端部，其中，纵向缓冲装置16包括纵向安装块161和纵向缓冲器162，纵向安装块161在对应纵向直线导轨121的端部安装于底板11上，纵向缓冲器162安装于对应的纵向安装块161上。可以理解地，在纵向移动组件1运行过程中，第三安装板13通过撞击到位于一纵向直线导轨121前端的纵向缓冲器162时而在前端位置缓慢停止，以起到限位缓冲作用，对应地，通过撞击到位于另一纵向直线导轨121后端的纵向缓冲器162时而在后端位置缓慢停止，以起到限位缓冲作用。

另外，再如图8所示，纵向移动组件1还包括拖链安装板17和过线拖链18，其中，拖链安装板17安装于第三安装板13上，过线拖链18安装于拖链安装板17上，由此，在第三安装板13纵向移动时，过线拖链18也可随着一起纵向移动，故此，即可确保穿接在过线拖链18内的气管、线缆等始终与第三安装板13保持固定的相对位置关系，利于使整个结构的连线更加整洁规范，且利于确保这些气管或线缆的安全性，从而提高整体结构安全性。

总之，根据以上可以理解地，该三轴联动旋转夹爪装置100的结构简单紧凑，运行平滑稳定，可靠性高，能一次性实现待移件如电芯的夹取、翻转和移栽，工作效率高。

基于上述的三轴联动旋转夹爪装置100，本发明实施例还提供一种电池加工设备，其中，该电池加工设备包括上述的三轴联动旋转夹爪装置100。需说明的是，该电池加工设备可以为电池组装设备，也可以为电池焊接设备，或者还可以为其他合适的加工设备，也即，该设备并不限于加工电池。

综上，相比现有技术，该电池加工设备至少具有以下有益效果：该电池加工设备通过采用上述的三轴联动旋转夹爪装置100，使得整个设备的结构更加简单可靠，可以一次性完成待移件如电芯的夹取、翻转和移栽，加工效率更高，制造工艺简单且成本低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述三轴联动旋转夹爪装置(100)包括纵向移动组件(1)、竖向移动组件(2)、横向移动组件(3)和旋转夹持组件(4)；所述竖向移动组件(2)竖直滑动设置于所述纵向移动组件(1)的顶部上；所述横向移动组件(3)横向滑动设置于所述竖向移动组件(2)的一侧上；所述旋转夹持组件(4)横向滑动设置于所述横向移动组件(3)的一侧上，且所述横向移动组件(3)和所述旋转夹持组件(4)位于所述竖向移动组件(2)的同一侧上；

所述纵向移动组件(1)，用于带动所述竖向移动组件(2)、所述横向移动组件(3)和所述旋转夹持组件(4)一起纵向移动，以将待移件从一个工位移栽到另一个工位；

所述竖向移动组件(2)，用于带动所述横向移动组件(3)和所述旋转夹持组件(4)一起竖向移动；

所述横向移动组件(3)，用于带动所述旋转夹持组件(4)横向移动；

所述旋转夹持组件(4)，用于夹持或松开所述待移件以及旋转所述待移件；

所述旋转夹持组件(4)包括第一旋转驱动组件(41)、连接组件(42)、第二旋转驱动组件(43)及夹爪组件(44)，所述第一旋转驱动组件(41)滑动设置于所述横向移动组件(3)上，所述连接组件(42)设置于所述第一旋转驱动组件(41)的旋转输出轴上，所述第二旋转驱动组件(43)设置于所述连接组件(42)上，所述夹爪组件(44)通过所述连接组件(42)连接于所述第二旋转驱动组件(43)的输出端上；

所述第一旋转驱动组件(41)用于驱动除自身之外的整个所述旋转夹持组件(4)从水平抓取位转动到竖直放置位；

所述第二旋转驱动组件(43)用于驱动夹紧有所述待移件的所述夹爪组件(44)转动以将所述待移件从竖直方向转动到水平方向放置；

所述夹爪组件(44)用于夹持或松开所述待移件。

2.根据权利要求1所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述连接组件(42)包括第一连接板(421)和旋转轴(422)，所述第一连接板(421)的底部设置于所述第一旋转驱动组件(41)的旋转输出轴上，所述第一连接板(421)的顶部上设置有所述第二旋转驱动组件(43)；所述旋转轴(422)的一端通过轴承转动设置于所述第一连接板(421)的顶部，中间部分连接所述第二旋转驱动组件(43)的输出端，另一端伸出所述第一连接板(421)并连接于所述夹爪组件(44)。

3.根据权利要求2所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述夹爪组件(44)包括第二连接板(441)、夹持驱动装置(442)及两个夹持爪(443)，所述第二连接板(441)的顶部设置于所述旋转轴(422)的另一端上，所述夹持驱动装置(442)设置于所述第二连接板(441)的底部；两个所述夹持爪(443)相对、滑动设置于所述夹持驱动装置(442)，并由所述夹持驱动装置(442)驱动以同时夹持所述待移件或同时松开所述待移件。

4.根据权利要求3所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述夹持爪(443)包括第一连接块(4431)、夹板(4432)和加固条(4433)，所述第一连接块(4431)滑动设置于所述夹持驱动装置(442)的底部上，所述夹板(4432)设置于所述第一连接块(4431)的底部上且为软质的L形结构，所述加固条(4433)呈L形结构、位于所述夹板(4432)的外侧且一部分设置于所述第一连接块(4431)上、另一部分设置于所述夹板(4432)上。

5.根据权利要求1所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述横向移动组件(3)包括第一安装板(31)、第一直线导向组件(32)、第二安装板(33)以及第一驱动装置(34)，所述第一安装板(31)横向、滑动设置于所述竖向移动组件(2)上，所述第一直线导向组件(32)横向设置于所述第一安装板(31)的顶部上；所述第二安装板(33)滑动设置于所述第一直线导向组件(32)的顶部上，且设置有所述旋转夹持组件(4)的所述第一旋转驱动组件(41)；所述第一驱动装置(34)设置在所述第一安装板(31)的顶部上，且输出端连接所述第二安装板(33)，用于驱动所述第二安装板(33)带着所述旋转夹持组件(4)沿着所述第一直线导轨组件横向移动。

6.根据权利要求5所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述竖向移动组件(2)包括竖向安装板(21)、第二直线导向组件(22)以及第二驱动装置(23)，所述竖向安装板(21)竖向设置并纵向滑动设置于所述纵向移动组件(1)上，所述第二直线导向组件(22)竖向设置于所述竖向安装板(21)的一侧上，且横向设置并纵向滑动设置有所述第一安装板(31)；所述第二驱动装置(23)竖向设置于所述竖向安装板(21)的一侧上，且输出端连接所述第一安装板(31)，用于驱动所述横向移动组件(3)和所述旋转夹持组件(4)一起竖向移动。

7.根据权利要求1至6任一项所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述纵向移动组件(1)包括底板(11)、第三直线导向组件(12)、第三安装板(13)以及第三驱动组件(14)，所述底板(11)安装于外部装置上，所述第三直线导向组件(12)纵向设置于所述底板(11)上；所述第三安装板(13)的底部滑动设置于所述第三直线导向组件(12)上、顶部设置有所述竖向移动组件(2)；所述第三驱动组件(14)纵向设置于所述底板(11)上，且输出端连接于所述第三安装板(13)，用于驱动所述第三安装板(13)带动所述竖向移动组件(2)、所述横向移动组件(3)及所述旋转夹持组件(4)沿着所述第三直线导向组件(12)一起纵向移动。

8.根据权利要求7所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述第三直线导向组件(12)包括两根纵向直线导轨(121)，两所述纵向直线导轨(121)分别沿纵向平行设置于所述底板(11)顶部的两侧上，所述第三驱动组件(14)位于两所述纵向直线导轨(121)的中间位置；所述第三安装板(13)横跨所述第三驱动组件(14)、两端分别通过滑块滑动连接于两所述纵向直线导轨(121)，且所述第三安装板(13)通过滑块连接所述第三驱动组件(14)以由所述第三驱动组件(14)驱动沿着所述纵向直线导轨(121)纵向移动。

9.根据权利要求7所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)，其特征在于，所述纵向移动组件(1)还包括限位装置(15)，所述限位装置(15)设置于所述底板(11)上，用于限制所述第三安装板(13)纵向移动的极限位置。

10.一种电池加工设备，其特征在于，所述电池加工设备包括根据权利要求1至9任一项所述的三轴联动旋转夹爪装置(100)。

Images