CN112249690A - 一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人 - Google Patents

一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人，包括：入水槽桁架机器人和出水槽桁架机器人，入水和出水槽桁架机器人对称分布在水槽的两侧；入水和出水槽桁架机器人包括X轴导轨桁架、机器人本体以及电池抓手，X轴导轨桁架固定在地面，最大长度为100m，机器人本体在X轴导轨桁架上移动，电池抓手连接在机器人本体的下端。本发明通过最大长度为100m的桁架机器人实现多条水槽的电池上下料任务，X轴导轨桁架大大节省了制造成本，机器人本体位于输送线的上方，提高了上部空间的利用率。通过机器人本体的轮体摩擦除去X轴导轨桁架表面因酸性环境腐蚀产生的铁锈，能够避免X轴导轨桁架因被酸性腐蚀而造成设备故障。

Description

一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人
技术领域
本发明属于铅酸电池生产技术领域，具体涉及一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人。
背景技术
在铅酸电池的制备过程中，需要使用灌酸机对铅酸电池内部进行加酸处理，电池内加酸后，会产生大量的热量，如不及时对铅铅酸电池进行冷却降温工作，则会损害铅酸电池的结构及其使用寿命。因此，铅酸电池加酸后的冷却成为需要考虑的问题。现有技术中，通常将铅酸电池放入冷却水槽进行冷却，待电池温度下降后，再将电池从水槽拿出。上述电池的入水槽和出水槽过程需要人工将铅酸电池搬入水槽中，并且在冷却过后将铅酸电池搬出水槽，工作繁琐，效率低下。
此外由于需要搬运的电池数量较多，且生产环境中含有硫酸，因此现有技术中通过以下两种方式将灌酸后的电池搬运到冷却水槽中：
第一类为采用长行程地轨机器人搬运电池，长行程地轨机器人需要约100m的地轨，其制造难度大，且地轨机器人的占地面积大。此外，长行程地轨机器人的主要部件接近地面，容易被空气中的硫酸腐蚀，使用寿命较短。
第二类为采用齿轮齿条传动的桁架机器人，然而在含有硫酸的环境中，齿轮齿条容易被腐蚀。若采用316耐腐蚀不锈钢作为地轨材料，其成本则会过高。
另外，上述两种现有的搬运机器人效率较低，还需要投入大量人力进行辅助。
因此，亟需一种减少人工投入搬运、能够自动将灌酸后的电池搬搬进和搬出冷却水槽的机器人。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明提供一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人，以解决现有技术中存在的搬运机器人需要的人工投入多、制造难度大、成本高、使用寿命短的问题。
（二）技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人，桁架机器人将灌酸后的铅酸电池搬运至水槽入口，水槽的底部设置输送带连接，输送带将入口处的铅酸电池输送到水槽的内部；桁架机器人包括：入水槽桁架机器人和出水槽桁架机器人；
入水槽桁架机器人和出水槽桁架机器人对称分布在水槽的两端；
入水槽桁架机器人和出水槽桁架机器人包括X轴导轨桁架、机器人本体以及电池抓手；
X轴导轨桁架固定在地面；
机器人本体通过轮式驱动在X轴导轨桁架上移动；
电池抓手连接在机器人本体的下端；
X轴导轨桁架的最大长度为100m；
水槽入口处的输送带上安装信号发送装置；
入水槽桁架机器人上安装信号接收装置；
电池到达水槽的入口后，控制装置接收信号发送装置发送电池到位信号，并向信号接收装置发送指令，入水槽桁架机器人将灌酸后的电池搬入水槽中进行冷却；
电池在水槽内到达预定时间后，冷却和化成完成，控制装置发出信号，控制出水槽桁架机器人将化成后的电池从水槽中取出，放入运送带上进行下一工序。
优选地，桁架机器人还包括电池挡停整理机构，电池挡停整理机构包括扫码机器和截留机构；
扫码机器和截留机构位于输送带上，灌酸后的铅酸电池依次经过扫码机器和截留机构到达水槽的入口。
优选地，桁架机器人还包括移动挡停机构，移动挡停机构连接在机器人本体的下端；
移动挡停机构包括安装固定架、中转控制柜、气缸、挡停板以及激光扫描仪；
安装固定架与机器人本体的下端连接；
激光扫描仪扫描3m内的障碍物，并将信号反馈至中转控制柜；
中转控制柜接收到障碍物信号后，控制桁架机器人停止运行。
优选地，X轴导轨桁架包括立柱，横梁，导轨以及门字框；
导轨为两根平行分布且高度一致的方钢；
立柱支撑导轨，横梁连接导轨的两端；
多个方钢拼接为最大长度为100m的X轴导轨桁架；
门字框固定在导轨拼接处的外侧。
优选地，电池抓手为316耐腐蚀不锈钢材质；
电池抓手包括伺服电机、丝杠、直线导轨以及气爪；
气爪包括两只，两只气爪平行分布；
气爪的上下移动范围最大为0.5m。
优选地，截留机构包括传感器、挡停板、气缸以及导向轴，传感器检测到电池到位后，气缸启动，挡停板伸出，截留电池；当收到放行信号后，气缸复位，挡停板回缩放行；
电池的间隔时间为25s。
优选地，机器人本体采用滑触线供电；
X轴导轨桁架的导轨上平行敷设导体；
机器人本体上安装可从导体上取电的集电器。
优选地，激光扫描仪包括两台，两台激光扫描仪沿导轨所在直线一前一后分布；
电池抓手上安装急停开关。
优选地，机器人本体为转运小车，转运小车包括护栏，两台电机、驱动轮以及从动轮；
两台电机驱动驱动轮在导轨上行走。
本发明还提供一种远程控制的铅酸电池冷却系统，包括水槽、远程控制装置以及上述的桁架机器人；
水槽的内部盛放用于冷却铅酸电池的冷却水；
远程控制装置包括信号发送装置和信号接收装置。
（三）有益效果
本发明的有益效果是：本发明通过最大长度为100m的长跨距桁架机器人实现多条水槽的电池上下料任务，其中，桁架机器人的X轴导轨桁架与现有技术中的地轨相比，大大节省了制造成本。
本发明还通过可在X轴导轨桁架上移动的机器人本体运输电池，机器人本体位于输送线的上方，提高了上部空间的利用率。此外，机器人本体通过轮式驱动在X轴导轨桁架上移动，在酸性腐蚀下，X轴导轨桁架表面锈蚀，通过机器人本体的轮体摩擦除去铁锈，能够避免X轴导轨桁架因被酸性腐蚀而造成设备故障。
本发明还通过长跨距桁架机器人与信号发出装置、信号接收装置以及主机的结合，通过信号传递以及主机的控制实现桁架机器人自动上下料的功能。
附图说明
图1为本发明中桁架机器人的整体布局图；
图2为本发明的100m长跨距桁架机器人的示意图；
图3为本发明中X轴导轨桁架的结构示意图；
图4为本发明中机器人本体的结构图；
图5为本发明中电池抓手的结构示意图；
图6为本发明中移动挡停机构的结构示意图；
图7为本发明中安全设计示意图；
图8为本发明中电池挡停整理机构示意图；
图9为本发明中截留机构的结构示意图；
图10为本发明中的桁架机器人的供电结构示意图。
【附图标记说明】
1：入水槽桁架机器人；2：出水槽桁架机器人；3：灌酸机；4：水槽；5：X轴导轨桁架；6：机器人本体；7：电池抓手；8：移动挡停机构；9：激光扫描仪；10：急停按钮；11：扫码机器；12：截留机构；
51：立柱；52：导轨；53：横梁；54：门字框；
61：安全护栏；62：控制箱；63：驱动轮；64：从动轮；
71：伺服电机；72：丝杠；73：直线导轨；74：气爪；75：连接部；
81：安装固定架；82：中转控制柜；83：气缸；84：挡停板；
121：挡停板；122：气缸；123：导向轴。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
参照图1至图10，本发明实施例提供一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人，桁架机器人将灌酸后的铅酸电池搬运至水槽4的入口，水槽4的底部设置输送带，输送带将水槽入口处的铅酸电池输送到水槽4的内部；桁架机器人包括：入水槽桁架机器人1和出水槽桁架机器人2；
入水槽桁架机器人1和出水槽桁架机器人2对称分布在水槽的两端；
入水槽桁架机器人1和出水槽桁架机器人2包括X轴导轨桁架5、机器人本体6以及电池抓手7；
X轴导轨桁架5固定在地面；
机器人本体6通过轮式驱动在X轴导轨桁架5上移动；
电池抓手7连接在机器人本体6的下端；
X轴导轨桁架5的最大长度为100m；
所述水槽4入口处的输送带上安装信号发送装置；
所述入水槽桁架机器人1上安装信号接收装置；
电池到达水槽4的入口后，信号发送装置向入水槽桁架机器人1发送电池到位信号，入水槽桁架机器人1将灌酸后的电池搬入水槽4中进行冷却；
电池在水槽4内到达预定时间后，冷却和化成完成，主机发出信号，控制出水槽桁架机器人2将化成后的电池从水槽中取出，放入运送带上进行下一工序。
本发明实施例中，共有40条水槽，所述40条水槽排列成一排，每条水槽内分别配备单独的输送线。入水槽桁架机器人1和出水槽桁架机器人2分别位于水槽4的入口处和出口处，铅酸电池冷却前，入水槽桁架机器人1将灌酸后的铅酸电池一一放入水槽的一端，在水槽底部装配的输送线即输送链板的带动下，电池会继续移动至水槽内部，直到水槽4内布满电池。同样地，铅酸电池完成冷却和化成后，出水槽桁架机器人2在水槽的另一端将电池一一抓出，进入下一生产工序。
本发明实施例通过最大长度为100m的长跨距桁架机器人实现多条水槽的电池上下料任务，其中，桁架机器人的X轴导轨桁架5与现有技术中的地轨相比，大大节省了制造成本。
本发明实施例还通过可在X轴导轨桁架5上移动的机器人本体6运输电池，机器人本体6位于输送线的上方，提高了上部空间的利用率。此外，机器人本体6通过轮式驱动在X轴导轨桁架上移动，在酸性腐蚀下，X轴导轨桁架5表面锈蚀，通过机器人本体的轮体摩擦除去铁锈，能够避免X轴导轨桁架5因被酸性腐蚀而造成设备故障。本发明实施例还通过长跨距桁架机器人与信号发出装置、信号接收装置以及主机的结合，通过信号传递以及主机的控制实现桁架机器人自动上下料的功能。
优选地，桁架机器人还包括电池挡停整理机构，电池挡停整理机构包括扫码机器11和截留机构12。
如图8所示，扫码机器11和截留机构12位于输送带上，灌酸后的铅酸电池依次经过扫码机器11和截留机构12到达水槽4的入口。
电池进入电池挡停整理机构的区间范围后，截留机构12挡住后面的电池，使其跟前面的一只电池拉开一段距离。扫码机器11对前边一只电池进行扫码判断，并将数据提供给系统判断下一步的放行顺序。
若电池不符合放行条件，则该段输送带停止运行。若电池符合放行条件，则扫码后的电池流转至下一工位，截留机构12松开放行符合放行条件的电池，再将后面一只电池挡住。
根据实际生产要求，电池挡停整理机构分别在2条输送分线上进行，每2只电池为一组，匀速间断放行，每组电池时间间隔为25秒，因此需要设置2组扫码机器11和两组截留机构12。
扫码机器11包括机架、电缸、扫码机头、镜头、控制箱与软件。
如图9所示，截留机构12包括传感器、挡停板121、气缸122以及导向轴123，传感器检测到电池到位后，气缸122启动，挡停板121伸出，截留电池。当收到放行信号后，气缸122复位，挡停板121回缩放行。
优选地，桁架机器人还包括移动挡停机构8，移动挡停机构8连接在机器人本体6的下端。
移动挡停机构8包括安装固定架81、中转控制柜82、气缸83、挡停板84以及激光扫描仪9。
安装固定架81与机器人本体6的下端连接，激光扫描仪9扫描3m内的障碍物，并将信号反馈至中转控制柜82。
中转控制柜82接收到障碍物信号后，控制桁架机器人停止运行。
本发明实施例设置激光扫描仪9，在通道上靠近桁架机器人3米的安全距离内，如果有异物或者人员进入，桁架机器人停止运行。
本发明实施例的定位采用扫码机器与激光扫描仪双定位，提高重复定位精度。
优选地，如图3所示，X轴导轨桁架5包括立柱51，横梁52，导轨53以及门字框54。
导轨53为两根平行分布且高度一致的方钢，多个立柱51支撑导轨52，横梁53连接导轨52的两端，导轨52与横梁53组成封闭的长方形框体。
多个方钢拼接为最大长度为100m的X轴导轨桁架5。
门字框54固定在导轨52拼接处的外侧。
本发明实施例中，导轨52采用拼接式结构，与现有技术中的地轨相比，其加工难度、组装难度均降低，节省了生产成本。
优选地，如图2、图4以及图7所示，机器人本体6包括护栏61，两台电机、驱动轮63以及从动轮64。
机器人本体6包括车架以及转运小车，车架架设于导轨52上，转运小车可在车架上沿Y轴移动。
抓手74连接在转运小车的下端。
Y轴即电池抓手7的最大移动范围为3.75m，具体地，本发明实施例通过齿轮齿条的传动方式带动转运小车以及电池抓手沿着Y轴移动。
两台电机驱动驱动轮在导轨52上行走。通过导轮传动，机器人本体6在X轴导轨桁架5上行走，完成从第一个水槽到最后一个水槽的位置移动。
本发明实施例通过可在X轴导轨桁架5上移动的机器人本体6运输电池，机器人本体6位于输送线的上方，提高了上部空间的利用率。机器人本体6通过轮式驱动在X轴导轨桁架上移动，在酸性腐蚀下，若X轴导轨桁架表面锈蚀，则机器人本体6的轮体在X轴导轨桁架5上移动摩擦即可除去铁锈，避免了X轴导轨桁架因被酸性腐蚀而造成设备故障。
优选地，如图10所示，机器人本体6采用滑触线供电。
X轴导轨桁架5的导轨52上平行敷设导体；
机器人本体上6安装可从导体上取电的集电器。
由于桁架机器人的长度较长，常规的供电方式会导致电缆长度过长。因此本发明实施例采用滑触线的方式为桁架机器人供电。具体地，沿着桁架机器人X轴的运行轨道平行敷设了若干条导体，接通电源。在桁架机器人上，安装上可以从导体上取电的集电器。通过上述设置，当桁架机器人移动时，集电器随机器人本体同步运行，并随时从导体上取得电源，提供给机器人本体，以使机器人本体可继续移动。
优选地，电池抓手7为316耐腐蚀不锈钢材质。
电池抓手7包括伺服电机71、丝杠72、直线导轨73以及气爪74。
气爪74包括两只，且平行分布，以便抓取两组截留机构12截取的2组电池。每组铅酸电池在宽度方向上尺寸统一，便于气爪74进行抓取。
气爪74的上下移动范围最大为0.5m。
电池抓手74抓取到电池后，Z轴上升，电池抓手将2只电池通过Y轴输送至入水槽。
优选地，激光扫描仪9包括两台，两台激光扫描仪9沿导轨52所在直线一前一后分布。
优选地，电池抓手7上安装急停开关10。
本发明实施例出于桁架机器人行程长，负载大的考虑，因此安装急停开关、激光扫描仪等安全防护装备，以确保人员的工作安全。
本发明实施例中，灌酸机注酸后，电池经运输线送至扫码机器工位，扫码机器通过扫码自动检测电池的规格型号，并将检测结果上传至控制系统，进行智能调度，将电池输送至对应的水槽入口；
电池通过输送线送至水槽入口，通过以100m长跨距桁架机器人为核心的自动化设备将电池抓入水槽，并按照指定方式排列成一排，水槽内输送链板向前运行一定距离后，再重复上述过程，直至将电池布满水槽；
电池自动入水槽后，人工进行接线通电，将电池活化；
电池出水槽时，采用机械手将活化后的电池抓出水槽并放置在输送链板上。
本发明实施例还提供一种远程控制的铅酸电池冷却系统，包括水槽、远程控制装置以及上述的桁架机器人；
水槽的内部盛放用于冷却铅酸电池的冷却水；
远程控制装置包括信号发送装置和信号接收装置。
以上实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定，本领域技术人员在权利要求的范围内做出各种变形或修改，均属于本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种远程控制的铅酸电池搬运桁架机器人，所述桁架机器人将灌酸后的铅酸电池搬运至水槽（4）的入口，所述水槽（4）的底部设置输送带，所述输送带将入口处的铅酸电池输送到水槽（4）内部；其特征在于，所述桁架机器人包括：入水槽桁架机器人（1）和出水槽桁架机器人（2）；
所述入水槽桁架机器人（1）和所述出水槽桁架机器人（2）对称分布在所述水槽的两端；
所述入水槽桁架机器人（1）和所述出水槽桁架机器人（2）包括X轴导轨桁架（5）、机器人本体（6）以及电池抓手（7）；
所述X轴导轨桁架（5）固定在地面；
所述机器人本体（6）通过轮式驱动在所述X轴导轨桁架（5）上移动；
所述电池抓手（7）连接在所述机器人本体（6）的下端；
所述X轴导轨桁架（5）的最大长度为100m；
所述水槽（4）入口处的输送带上安装信号发送装置；
所述入水槽桁架机器人（1）上安装信号接收装置；
电池到达水槽（4）的入口后，控制装置接收信号发送装置发送电池到位信号，并向信号接收装置发送指令，入水槽桁架机器人（1）将灌酸后的电池搬入水槽（4）中进行冷却；
电池在水槽（4）内到达预定时间后，冷却和化成完成，控制装置发出信号，控制出水槽桁架机器人（2）将化成后的电池从水槽中取出，放入运送带上进行下一工序。
2.根据权利要求1所述的桁架机器人，其特征在于，还包括电池挡停整理机构，所述电池挡停整理机构包括扫码机器（11）和截留机构（12）；
所述扫码机器（11）和所述截留机构（12）位于所述输送带上，灌酸后的铅酸电池依次经过所述扫码机器（11）和所述截留机构（12）到达所述水槽（4）的入口。
3.根据权利要求1所述的桁架机器人，其特征在于，还包括移动挡停机构（8），所述移动挡停机构（8）连接在机器人本体（6）的下端；
所述移动挡停机构（8）包括安装固定架（81）、中转控制柜（82）、气缸（83）、挡停板（84）以及激光扫描仪（9）；
所述安装固定架（81）与所述机器人本体（6）的下端连接；
所述激光扫描仪（9）扫描3m内的障碍物，并将信号反馈至所述中转控制柜（82）；
所述中转控制柜（82）接收到障碍物信号后，控制所述桁架机器人停止运行。
4.根据权利要求1所述的桁架机器人，其特征在于，所述X轴导轨桁架（5）包括立柱（51），横梁（52），导轨（53）以及门字框（54）；
所述导轨（53）为两根平行分布且高度一致的方钢；
所述立柱（51）支撑所述导轨（52），所述横梁（53）连接所述导轨（52）的两端；
多个所述方钢拼接为最大长度为100m的X轴导轨桁架（5）；
所述门字框（54）固定在所述导轨（52）拼接处的外侧。
5.根据权利要求1所述的桁架机器人，其特征在于，所述电池抓手（7）为316耐腐蚀不锈钢材质；
所述电池抓手（7）包括伺服电机（71）、丝杠（72）、直线导轨（73）以及气爪（74）；
所述气爪（74）包括两只，所述两只气爪（74）平行分布；
所述气爪（74）的上下移动范围最大为0.5m。
6.根据权利要求2所述的桁架机器人，其特征在于，所述截留机构（12）包括传感器、挡停板（121）、气缸（122）以及导向轴（123），传感器检测到电池到位后，气缸（122）启动，挡停板（121）伸出，截留电池；当收到放行信号后，气缸（122）复位，挡停板（121）回缩放行；
所述电池的间隔时间为25s。
7.根据权利要求4所述的桁架机器人，其特征在于，所述机器人本体（6）采用滑触线供电；
所述X轴导轨桁架（5）的导轨（52）上平行敷设导体；
所述机器人本体上（6）安装可从所述导体上取电的集电器。
8.根据权利要求3所述的桁架机器人，其特征在于，所述激光扫描仪（9）包括两台，所述两台激光扫描仪（9）沿导轨（52）所在直线一前一后分布；
所述电池抓手（7）上安装急停开关（10）。
9.根据权利要求4所述的桁架机器人，其特征在于，所述机器人本体为转运小车，所述转运小车包括护栏（61），两台电机、驱动轮（63）以及从动轮（64）；
所述两台电机驱动所述驱动轮在导轨（52）上行走。
10.一种远程控制的铅酸电池冷却系统，其特征在于，包括水槽、远程控制装置以及权利要求1-9任一项所述的桁架机器人；
所述水槽的内部盛放用于冷却铅酸电池的冷却水；
所述远程控制装置包括信号发送装置和信号接收装置。
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