CN111993388A - 一种锂电池托盘固定组合夹具及夹取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池托盘固定组合夹具及夹取方法，该组合夹具固定应用在机械臂的输出端，包括：安装在机械臂上的夹具本体，设置在夹具本体上的托盘夹爪组件，以及设置在夹具本体上的固定组件；所述固定组件包括：固定连接在连接板两侧的缓冲装置，以及安装在夹具本体上的限位夹组件；所述托盘夹爪组件包括：固定安装在整体框架上的第一气缸，传动连接第一气缸活塞杆的第一传动轴，传动连接第一传动轴的第二传动轴，以及设置在第一传动轴和第二传动轴两端的四个夹爪。本发明通过托盘夹爪组件和限位夹组件可共同对托盘和托盘上的锂电池同时进行夹取固定，防止夹取的电池托盘在随机械臂的转动过程中出现锂电池跌出托盘。

Description

一种锂电池托盘固定组合夹具及夹取方法

技术领域

本发明属于锂电池夹具设备领域，尤其是一种锂电池托盘固定组合夹具及夹取方法。

背景技术

随着国家对新能源的鼓励，电动能源电池成为市场上的宠儿，电动能源电池品种多样，电动电池中用途最为广泛为为锂电池，电池中内阻小，自放电相对于一般的电池较大且内部材料为锰酸锂，或钴锂，或铁锂，以及碳元素，不含重金属废弃后不会对环境造成污染，其充放电循环性能良好；因此锂电池受到了广大中小企业的大力生产，在生产车间中锂电池通常放置在托盘上实现在流水线上的进行一系列工序的周转，由于锂电池是直接放置在托盘上，在夹具夹起托盘时，托盘上的锂电池容易产生位置的倾斜进而在机器人夹取过程跌出托盘，进而造成锂电池的单个跌落损坏。

发明内容

发明目的：提供一种锂电池托盘固定组合夹具及夹取方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种锂电池托盘固定组合夹具，固定应用在机械臂的输出端，包括：

安装在机械臂上的夹具本体，设置在夹具本体上的托盘夹爪组件，以及设置在夹具本体上的固定组件；所述夹具本体上对称设置的两组轴心相对的轴承座。

在进一步的实施例中，所述固定组件包括：整体框架，螺接固定在整体框架上的连接板，固定连接在连接板两侧的缓冲装置，以及安装在夹具本体上的限位夹组件。

在进一步的实施例中，所述缓冲装置包括：螺接固定在整体框架顶部的一级减振件，固定连接在连接板底部的二级减振件，以及连接在二级减振件底部的限位板。

在进一步的实施例中，所述托盘夹爪组件包括：固定安装在整体框架上的第一气缸，铰接在第一气缸活塞杆一端的曲柄，一体成型设置在曲柄底部的套筒，穿插在套筒中且穿插在一组轴承座上的第一传动轴，过盈连接在第一传动轴两端的第一连杆组，铰接在第一连杆组上的从动连杆组，以及连接在从动杆组另一端的第二传动轴；所述第二传动轴的两端穿插过一组轴承座且与第一传动轴平行相对；所述第二传动轴的两端过盈连接第二连杆组，所述第一气缸的动力经过活塞杆带动曲柄向前运动，进而动力经过曲柄带动第一传动轴在轴承座上转动，第一传动轴转动后带动第一连杆组和从动杆组同时转动，从动连杆组带动第二传动轴转动，最终使固定连接在第二传动轴两端的第二连杆组相对第一连杆组运动。

在进一步的实施例中，所述第一连杆组和第二连杆组的底部设有L形夹爪；所述L形夹爪上设有激光测距单元，所述激光测距单元连接夹具控制器。

在进一步的实施例中，所述限位夹组件包括：固定安装在夹具本体上的安装架，螺接固定在安装架两侧的第二气缸和第三气缸，铰接在第二气缸和第三气缸活塞杆输出端的连轴，固定安装在安装架底部的两组轴承座，以及穿插在两组轴承座中第三传动轴和第四传动轴；所述连轴的另一端分别套接在第三传动轴和第四传动轴上，所述第三传动轴和第四传动轴的两端固定连接限位夹板。

在进一步的实施例中，所述限位夹组件底部还设有变距装置，所述变距装置包括：对称卡接在安装架两端的平移组件，铰接在两个平移组件之间的伸缩连杆组，设置在伸缩连杆组底部的双向螺杆和传动连接在双向螺杆一端的驱动马达；所述伸缩连杆组为两组转动铰接且呈X形连接件结构，包括：第一连杆，转动连接在第一连杆中点处的第二连杆，转动连接在第一连杆和第二连杆一端且中点处相互铰接的第三连杆和第四连杆，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆铰接处设有铰接螺丝，所述第一连杆和第二连杆与第三连杆和第四连杆铰接螺丝的底部固定连接螺纹筒，所述螺纹筒为两个并依次穿插在双向螺杆上；

所述平移组件为设置在安装架上的滑轨，以及卡接在滑轨上的平台，所述限位夹组件设置在平台上；驱动马达带动双向螺杆转动，进而使套接在双向螺杆上的螺纹筒带动铰接螺丝相对运动，进而带动铰接螺丝处的第一连杆和第二连杆与第三连杆和第四连杆之间的夹角变化，最终实现伸缩连杆组收缩和延展，进而带动安装架两侧的平移组件相对往复运动，从而实现对称设置的限位夹板变距操作。

在进一步的实施例中，所述一级减振件包括：螺接固定在整体框架顶部的四组减振轴，以及设置在四组减振轴底部的减振垫片；所述二级减振件为设置在连接板底部的阻尼杆组，所述阻尼杆组的另一端固定连接限位板。

在进一步的实施例中，所述还包括与夹爪配合的托盘，所述托盘包括开口向上的凹槽板面，以及设置在凹槽板面底部的抓取槽，所述抓取槽开设有与L形夹爪适配的型面。

在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：

S1、控制系统中检测到问题电池时，控制机械臂转动进而将组合夹具放置在问题电池托盘的上方；

S2、夹具控制器根据托盘尺寸设定第一气缸带动活塞杆运动的距离，进而调整第一连杆组和第二连杆组的底部设有L形夹爪之间的距离；

S3、夹具控制器根据L形夹爪上的激光测距单元检测出的托盘内锂电池的尺寸，进而调整变距装置带动平移组件之间的距离，进而调整第三传动轴和第四传动轴的两端固定连接的限位夹板之间的距离，使其能够对托盘上的锂电池进行固定在夹具下；

S4、L形夹爪夹取托盘后，限位板位于锂电池的顶部进而在夹具向下运动时从顶部固定锂电池，进而减少气缸运动过程中夹具和托盘作用造成托盘内受到振动偏离限位夹板的固定范围，其次限位板顶部的缓冲装置可以减少夹具向下运动时的冲击力和振动力。

有益效果：本发明比传统的锂电池托盘夹具相比具有以下优点：

1、通过托盘夹爪组件和限位夹组件可共同对托盘和托盘上的锂电池同时进行夹取固定，防止夹取的电池托盘在随机械臂的转动过程中出现锂电池跌出托盘。

2、固定组件可在托盘夹爪组件对托盘夹取过程中进行固定和减振缓冲，防止托盘所受的振动力作用锂电池，进而使锂电池脱离限位夹组件固定范围。

附图说明

图1是本发明固定组合夹具的结构示意图。

图2是本发明固定组件在夹具基架的安装示意图。

图3是本发明限位夹组件的结构示意图。

图4是本发明变距装置的实施例图。

图5是本发明双向螺杆的结构示意图。

图6是本发明托盘的结构示意图。

附图标记为：夹具基架1、托盘夹爪组件2、第一气缸20、第一气缸活塞杆21、曲柄22、套筒23、第一传动轴24、第一连杆组25、从动连杆组26、第二传动轴27、第二连杆组28、L形夹爪29、固定组件3、整体框架30、连接板31、一级减振件320、减振轴3200、减振垫片3201、二级减振件321、阻尼杆3210、限位板322、限位夹组件33、安装架330、第二气缸331、第三气缸332、连轴333、第三传动轴334、第四传动轴335、限位夹板336、轴承座4、变距装置5、平移组件50、滑轨500、平台501、伸缩连杆组51、第一连杆510、第二连杆511、第三连杆512、第四连杆513、螺纹筒514、铰接螺丝515、双向螺杆52、驱动马达53、托盘6、凹槽板面60、抓取槽61。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

电力能源产业的兴起，使得锂电池动力装置受到了大众的青睐，由于市场监管部门对锂电池生产厂家的监管不力，市场上生产锂电池的厂商参差不齐，锂电池起火事故频发受到了社会的关注，锂电池起火原因最为常见的原因是生产工艺导致的内部隔膜损坏，因此在检测生产线上经常能将内部隔膜损坏的锂电池筛选出来，申请人发现由于锂电池是直接放置在托盘上，在夹具夹起托盘时，托盘上的锂电池容易产生位置的倾斜进而在机器人夹取过程跌出托盘，进而造成锂电池的单个跌落损坏，其次锂电池燃烧时间短速度块，起火期间的跌撞极易增大电池爆炸的几率，进而增加灭火的难度。

如图1至图6所示的一种锂电池托盘固定组合夹具，包括：夹具基架1、托盘夹爪组件2、第一气缸20、第一气缸活塞杆21、曲柄22、套筒23、第一传动轴24、第一连杆组25、从动连杆组26、第二传动轴27、第二连杆组28、L形夹爪29、固定组件3、整体框架30、连接板31、一级减振件320、减振轴3200、减振垫片3201、二级减振件321、阻尼杆3210、限位板322、限位夹组件33、安装架330、第二气缸331、第三气缸332、连轴333、第三传动轴334、第四传动轴335、限位夹板336、轴承座4、变距装置5、平移组件50、滑轨500、平台501、伸缩连杆组51、第一连杆510、第二连杆511、第三连杆512、第四连杆513、螺纹筒514、铰接螺丝515、双向螺杆52、驱动马达53、托盘6、凹槽板面60、抓取槽61。

其中，该固定组合架安装在机械臂的输出端，在控制系统的命令下随着机械臂在锂电池生产线上移动，对锂电池生产线上防止锂电池的托盘6进行夹取，该组合夹具分为直接对托盘6作用的托盘6夹爪组件2和直接对托盘6中放置的锂电池固定的固定组件3组成进而实现在夹取过程中托盘6内的锂电池随托盘6保持稳定的重心状态。

托盘6夹爪组件2和固定组件3设置在夹具本体上，夹具本体的另一侧固定与机械臂输出端相连。

现有的托盘6夹具，对托盘6夹取移动过程中为了确保托盘6中的物体重心状态稳定，通常采用在同一水平面上移动，而且在夹取过程中采用上下夹爪抵靠的方式实现对托盘6的夹取，由于现有的托盘6大多是采用金属材料制成，且托盘6底部为光滑的面没有专用的夹取点，在长时间和多次夹取的过程中极易造成托盘6的变形，进一步托盘6的高报废率。其次夹爪在夹取过程极易出现托盘6的滑动，托盘6中的物品因夹取点出现变化找出托盘6的倾斜进而跌出托盘6。

本发明采用的托盘6包括开口向上的凹槽板面60，以及设置在凹槽板面60底部的抓取槽61，所述抓取槽61开设有与L形夹爪29适配的型面，型面上设有防滑花纹，进而在夹取过程中与托盘6夹爪配合，防止夹取过程中夹爪出现松滑。本发明中的托盘6夹爪组件2包括：固定安装在整体框架30上的第一气缸20，铰接在第一气缸活塞杆21一端的曲柄22，一体成型设置在曲柄22底部的套筒23，穿插在套筒23中且穿插在一组轴承座4上的第一传动轴24，过盈连接在第一传动轴24两端的第一连杆510组25，铰接在第一连杆510组25上的从动连杆组26，以及连接在从动杆组另一端的第二传动轴27；所述第二传动轴27的两端穿插过一组轴承座4且与第一传动轴24平行相对；所述第二传动轴27的两端过盈连接第二连杆511组28，所述第一气缸20的动力经过活塞杆带动曲柄22向前运动，进而动力经过曲柄22带动第一传动轴24在轴承座4上转动，第一传动轴24转动后带动第一连杆510组25和从动杆组同时转动，从动连杆组26带动第二传动轴27转动，最终使固定连接在第二传动轴27两端的第二连杆511组28相对第一连杆510组25运动。第一连杆510组25和第二连杆511组28同步相对转动时，进而实现第一连杆510组25和第二连杆511组28的底部设有的四个L形夹爪29相对运动，完成对托盘6的夹取工作；所述L形夹爪29上设有激光测距单元，所述激光测距单元连接夹具控制器，进而由激光测距单元可知托盘6上锂电池的尺寸，所述L形夹爪29为四个，托盘6为长方体结构分别从托盘6的四个面对托盘6同步实现夹取，保持托盘6在移动过程中不会出现水平面倾斜的现象。

现有的夹具在带动托盘6转动过程中无法确保托盘6上的物品能够保持稳定的重心，因此本发明采用固定组件3对托盘6上的锂电池进行固定，完成随机械手转动的操作。考虑到第一气缸20产生的动力需要带动多个传动轴组件和连杆组以及夹爪，动力在逐级分散的过程中容易对夹具基架1产生多个振动力，其次四个夹爪共同向托盘6作用时产生的冲击力极易造成托盘6中物品的偏移。本发明采用在托盘6夹具的夹取侧设置固定组件3，进而对托盘6上的物品进行固定和限位，使其在夹取移动中保持稳定的重心。所述固定组件3包括：整体框架30，螺接固定在整体框架30上的连接板31，固定连接在连接板31两侧的缓冲装置，以及安装在夹具本体上的限位夹组件33。

所述缓冲装置包括：螺接固定在整体框架30顶部的一级减振件320，固定连接在连接板31底部的二级减振件321，以及连接在二级减振件321底部的限位板322。所述一级减振件320包括：螺接固定在整体框架30顶部的四组减振轴3200，以及设置在四组减振轴3200底部的减振垫片3201；所述二级减振件321为设置在连接板31底部的阻尼杆3210组，所述阻尼杆3210组的另一端固定连接限位板322。一级减振件320设置靠近在与夹具与机器臂的连接处，四组减振轴3200上设有减振弹簧，可抵消机械臂对夹具本体的振动力；二级减振件321在夹具对托盘6向下移动和夹取时，限位板322对受到托盘6上的锂电池的向上的作用力进而向上对阻尼杆3210组作用，进而减小抵消托盘6或托盘6上物品对夹具的反作用力，限位板322在传动反作用力的同时又可以实现对托盘6上物品的垂直方向的限位作用。

所述限位夹组件33包括：固定安装在夹具本体上的安装架330，螺接固定在安装架330两侧的第二气缸331和第三气缸332，铰接在第二气缸331和第三气缸332活塞杆输出端的连轴333，固定安装在安装架330底部的两组轴承座4，以及穿插在两组轴承座4中第三传动轴334和第四传动轴335；所述连轴333的另一端分别套接在第三传动轴334和第四传动轴335上，所述第三传动轴334和第四传动轴335的两端固定连接限位夹板336，所述限位夹板336为四边形结构，所述第三传动轴334和第四传动轴335连接的限位夹板336对称设置，在向内相对运动时进而实现对托盘6上的物品进行水平方向两个面的限位固定。

进一步的考虑到托盘6上的有可能防止不同数量和尺寸型号的锂电池，进而托盘6上的所需限位和固定的范围也需要随随之调整；所述限位夹组件33底部还设有变距装置5，所述变距装置5包括：对称卡接在安装架330两端的平移组件50，铰接在两个平移组件50之间的伸缩连杆组51，设置在伸缩连杆组51底部的双向螺杆52和传动连接在双向螺杆52一端的驱动马达53；所述伸缩连杆组51为两组转动铰接且呈X形连接件结构，包括：第一连杆510，转动连接在第一连杆510中点处的第二连杆511，转动连接在第一连杆510和第二连杆511一端且中点处相互铰接的第三连杆512和第四连杆513，所述第一连杆510、第二连杆511、第三连杆512和第四连杆513铰接处设有铰接螺丝515，所述第一连杆510和第二连杆511与第三连杆512和第四连杆513铰接螺丝515的底部固定连接螺纹筒514，所述螺纹筒514为两个并依次穿插在双向螺杆52上；

所述平移组件50为设置在安装架330上的滑轨500，以及卡接在滑轨500上的平台501，所述限位夹组件33设置在平台501上；驱动马达53带动双向螺杆52转动，进而使套接在双向螺杆52上的螺纹筒514带动铰接螺丝515相对运动，进而带动铰接螺丝515处的第一连杆510和第二连杆511与第三连杆512和第四连杆513之间的夹角变化，最终实现伸缩连杆组51收缩和延展，进而带动安装架330两侧的平移组件50相对往复运动，从而实现对称设置的限位夹板336变距操作。

工作原理如下：控制系统中检测到问题电池时，控制机械臂转动进而将组合夹具放置在问题电池托盘6的上方；夹具控制器根据托盘6尺寸设定第一气缸20带动活塞杆运动的距离，进而调整第一连杆510组25和第二连杆511组28的底部设有L形夹爪29之间的距离；夹具控制器根据L形夹爪29上的激光测距单元检测出的托盘6内锂电池的尺寸，进而调整变距装置5带动平移组件50之间的距离，进而调整第三传动轴334和第四传动轴335的两端固定连接的限位夹板336之间的距离，使其能够对托盘6上的锂电池进行固定在夹具下；L形夹爪29夹取托盘6后，限位板322位于锂电池的顶部进而在夹具向下运动时从顶部固定锂电池，进而减少气缸运动过程中夹具和托盘6作用造成托盘6内受到振动偏离限位夹板336的固定范围，其次限位板322顶部的缓冲装置可以减少夹具向下运动时的冲击力和振动力。

本发明通过托盘6夹爪组件2和限位夹组件33可共同对托盘6和托盘6上的锂电池同时进行夹取固定，防止夹取的电池托盘6在随机械臂的转动过程中出现锂电池跌出托盘6；固定组件3可在托盘6夹爪组件2对托盘6夹取过程中进行固定和减振缓冲，防止托盘6所受的振动力作用锂电池，进而使锂电池脱离限位夹组件33固定范围。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，固定应用在机械臂的输出端，包括：

安装在机械臂上的夹具本体，设置在夹具本体上的托盘夹爪组件，以及设置在夹具本体上的固定组件；所述夹具本体上对称设置的两组轴心相对的轴承座。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述固定组件包括：整体框架，螺接固定在整体框架上的连接板，固定连接在连接板两侧的缓冲装置，以及安装在夹具本体上的限位夹组件。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述缓冲装置包括：螺接固定在整体框架顶部的一级减振件，固定连接在连接板底部的二级减振件，以及连接在二级减振件底部的限位板。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述托盘夹爪组件包括：固定安装在整体框架上的第一气缸，铰接在第一气缸活塞杆一端的曲柄，一体成型设置在曲柄底部的套筒，穿插在套筒中且穿插在一组轴承座上的第一传动轴，过盈连接在第一传动轴两端的第一连杆组，铰接在第一连杆组上的从动连杆组，以及连接在从动杆组另一端的第二传动轴；所述第二传动轴的两端穿插过一组轴承座且与第一传动轴平行相对；所述第二传动轴的两端过盈连接第二连杆组，所述第一气缸的动力经过活塞杆带动曲柄向前运动，进而动力经过曲柄带动第一传动轴在轴承座上转动，第一传动轴转动后带动第一连杆组和从动杆组同时转动，从动连杆组带动第二传动轴转动，最终使固定连接在第二传动轴两端的第二连杆组相对第一连杆组运动。

5.根据权利要求4述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述第一连杆组和第二连杆组的底部设有L形夹爪；所述L形夹爪上设有激光测距单元，所述激光测距单元连接夹具控制器。

6.根据权利要求3所述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述限位夹组件包括：固定安装在夹具本体上的安装架，螺接固定在安装架两侧的第二气缸和第三气缸，铰接在第二气缸和第三气缸活塞杆输出端的连轴，固定安装在安装架底部的两组轴承座，以及穿插在两组轴承座中第三传动轴和第四传动轴；所述连轴的另一端分别套接在第三传动轴和第四传动轴上，所述第三传动轴和第四传动轴的两端固定连接限位夹板。

7.根据权利要求6所述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述限位夹组件底部还设有变距装置，所述变距装置包括：对称卡接在安装架两端的平移组件，铰接在两个平移组件之间的伸缩连杆组，设置在伸缩连杆组底部的双向螺杆和传动连接在双向螺杆一端的驱动马达；所述伸缩连杆组为两组转动铰接且呈X形连接件结构，包括：第一连杆，转动连接在第一连杆中点处的第二连杆，转动连接在第一连杆和第二连杆一端且中点处相互铰接的第三连杆和第四连杆，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆铰接处设有铰接螺丝，所述第一连杆和第二连杆与第三连杆和第四连杆铰接螺丝的底部固定连接螺纹筒，所述螺纹筒为两个并依次穿插在双向螺杆上；

所述平移组件为设置在安装架上的滑轨，以及卡接在滑轨上的平台，所述限位夹组件设置在平台上；驱动马达带动双向螺杆转动，进而使套接在双向螺杆上的螺纹筒带动铰接螺丝相对运动，进而带动铰接螺丝处的第一连杆和第二连杆与第三连杆和第四连杆之间的夹角变化，最终实现伸缩连杆组收缩和延展，进而带动安装架两侧的平移组件相对往复运动，从而实现对称设置的限位夹板变距操作。

8.根据权利要求3所述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述一级减振件包括：螺接固定在整体框架顶部的四组减振轴，以及设置在四组减振轴底部的减振垫片；所述二级减振件为设置在连接板底部的阻尼杆组，所述阻尼杆组的另一端固定连接限位板。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池托盘固定组合夹具，其特征在于，所述固定组合夹具还包括与夹爪配合的托盘，所述托盘包括开口向上的凹槽板面，以及设置在凹槽板面底部的抓取槽，所述抓取槽开设有与L形夹爪适配的型面。

10.基于权利要求1所述的一种锂电池托盘固定组合夹具的夹取固定方法，其特征在于，包括如下工作步骤：

S1、控制系统中检测到问题电池时，控制机械臂转动进而将组合夹具放置在问题电池托盘的上方；

S2、夹具控制器根据托盘尺寸设定第一气缸带动活塞杆运动的距离，进而调整第一连杆组和第二连杆组的底部设有L形夹爪之间的距离；

S3、夹具控制器根据L形夹爪上的激光测距单元检测出的托盘内锂电池的尺寸，进而调整变距装置带动平移组件之间的距离，进而调整第三传动轴和第四传动轴的两端固定连接的限位夹板之间的距离，使其能够对托盘上的锂电池进行固定在夹具下；

S4、L形夹爪夹取托盘后，限位板位于锂电池的顶部进而在夹具向下运动时从顶部固定锂电池，进而减少气缸运动过程中夹具和托盘作用造成托盘内受到振动偏离限位夹板的固定范围，其次限位板顶部的缓冲装置可以减少夹具向下运动时的冲击力和振动力。

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