CN115383742A - 一种基于ctp的电芯柔性夹取摆放装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，属于新能源技术领域。本发明采用先吸取夹紧后兜底的夹取方式，能够兼容不同尺寸的电芯的夹取，且装夹稳定性更好；能够安装在行架上，实现四轴移动，能够根据不同需求实现远/近距离的移送和摆放，满足工艺要求，节省了占地面积；采用真空吸盘结合设置有压力传感器的长、短边夹取机构对电芯进行夹取，夹取方式较为柔性，能够最大程度地保护电芯不被损坏。

Description

一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置
技术领域
本发明涉及一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，属于新能源技术领域。
背景技术
在新能源汽车领域，电池包作为新能源汽车的动力核心，目前领域内多采用CTP(Cell To Pack)技术制造电池包，即直接将电芯(cell)集成为电池包(to pack)。由于CTP技术取消了包裹在电芯外的模组外壳，因此电池包有更多空间排列电芯，整体能量密度得以增加，从而提高续航里程；同时电池包的零部件数量大幅减少，降低了制造成本和重量。
基于CTP技术，在电池包实际生产过程中需要夹取、转移和摆放若干个电芯，而电芯的大小尺寸随着技术发展会经常变更。传统新能源汽车电芯的夹取方式为机械臂抓取，但由于机械臂伸展范围有限，无法远距离搬运，也无法兼容不同尺寸和大小的电芯的夹取，并且机械臂负载重、机械臂底座需安装于地面，占地空间大、成本昂贵，适应性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，以解决现有技术中因电芯的尺寸变化而夹取和摆放困难的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述方案实现的：
本发明提供了一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，包括控制器及与控制器电连接的升降吸取机构、长边夹取机构、短边夹取机构和拍照机构；
所述升降吸取机构、短边夹取机构分别与长边夹取机构固定连接，所述拍照机构与升降吸取机构固定连接；
所述升降吸取机构包括伺服压机、与伺服压机输出端固定连接的真空吸盘座以及布设在真空吸盘座下方的多组真空吸盘；
所述长边夹取机构和短边夹取机构均设置有夹紧块及其伺服驱动组件，长边夹取机构的夹紧块上还设置有电芯兜底组件；长边夹取机构上还设置有与行架连接的多组连接孔；
所述拍照机构还与行架控制器电连接。
优选的，所述升降吸取机构还包括连接板，升降吸取机构通过连接板固定连接在长边夹取机构上，拍照机构通过连接板与升降吸取机构固定连接；所述伺服压机固定在连接板上，其输出端穿过所述长边夹取机构上设有的通孔与真空吸盘座固定连接。
优选的，所述长边夹取机构包括长边安装板以及2组长边伺服驱动组件和长边夹紧块；2组所述长边伺服驱动组件分设在长边安装板的两端，均包括长边伺服电机以及与长边伺服电机同轴转动连接于长边安装板内的长边螺杆；2组所述长边夹紧块滑动连接在长边安装板下方，其上设有的长边螺杆座与长边螺杆螺纹连接。
优选的，所述电芯兜底组件包括固定连接在长边夹紧块上的推送气缸以及与推送气缸输出端固定连接的兜底舌片，所述兜底舌片能够穿过设置在长边夹紧块上的槽口托住电芯。
优选的，所述短边夹取机构设有2组，均包括短边安装板、短边伺服驱动组件以及短边夹紧块；2组所述短边安装板与长边夹取机构的两长侧边固定连接；2组所述短边伺服驱动组件包括短边伺服电机和短边螺杆，短边伺服电机的输出轴通过皮带与短边螺杆传动连接；2组所述短边夹紧块滑动连接在短边安装板下方，其上设有的短边螺杆座与短边螺杆螺纹连接。
优选的，所述长边夹取机构的夹紧块上设置有压力传感器及对射传感器，所述短边夹取机构的夹紧块上设置有压力传感器及距离传感器，所述压力传感器与控制器电连接。
优选的，所述拍照机构包括固定板、固定连接在固定板上的2组KK模组以及连接在KK模组上的2组CCD拍照相机及光纤传感器；固定板与升降吸取机构固定连接；CCD拍照相机及光纤传感器分别与行架控制器电连接。
优选的，所述固定板上还设置有拖链。
优选的，所述长边夹取机构和短边夹取机构中的夹紧块为绝缘材质。
优选的，所述长边夹取机构和短边夹取机构中的夹紧块在夹紧过程中均设有滑轨辅助夹紧。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明采用先吸取夹紧后兜底的夹取方式，能够兼容不同尺寸大小的电芯的夹取，且装夹稳定性更好。
2、本发明能够安装在行架上，实现四轴移动，能够根据不同需求实现远/近距离的移送和摆放，满足工艺要求，节省了占地面积。
3、本发明采用真空吸盘结合设置有压力传感器的长、短边夹取机构对电芯进行夹取，夹取方式较为柔性，能够最大程度地保护电芯不被损坏。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的整体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的长边夹取机构的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的电芯兜底组件的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的短边夹取机构的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的短边夹取机构的翻转结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的升降吸取机构的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的升降吸取机构的剖视结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的真空吸盘座及真空吸盘的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置的拍照机构的结构示意图；
图中：1、升降吸取机构；2、长边夹取机构；3、短边夹取机构；4、拍照机构；5、连接孔；6、长边安装板；7、长边伺服电机；8、长边螺杆；9、长边夹紧块；10、长边滑轨；11、推送气缸；12、兜底舌片；13、压力传感器；14、对射传感器；15、长边螺杆座；16、短边安装板；17、短边夹紧块；18、短边伺服电机；19、短边螺杆；20、皮带；21、短边螺杆座；22、短边滑轨；23、距离传感器；24、伺服压机；25、连接板；26、真空吸盘座；27、圆柱连接件；28、真空吸盘；29、固定板；30、KK模组；31、CCD拍照相机；32、光线传感器；33、拖链；34、通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～9所示，本发明提供了一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，包括控制器及与控制器电连接的升降吸取机构1、长边夹取机构2、短边夹取机构3和拍照机构4。
升降吸取机构1通过连接板25与长边安装板6的连接安装在长边夹取机构2上，短边夹取机构3通过短边安装板16与长边安装板6的连接安装在长边夹取机构2的两长侧边，拍照机构4通过固定板29与连接板25的连接安装在升降吸取机构1上；长边夹取机构2的长边安装板6上设置有多组连接孔5，用于实现与行架的连接，在不使用机械臂的情况下，实现四轴移动。
升降吸取机构1包括伺服压机24、伺服压机24固定在连接板25上，其输出端及其固定连接有的圆柱连接件27穿过长边安装板6上开设的通孔34与真空吸盘座26固定连接，真空吸盘座26的下方固定连接有多组真空吸盘28；伺服压机24驱动真空吸盘座26做升降运动，真空吸盘28吸取电芯，到达预设位置后，长边夹取机构和短边夹取机构3再对电芯进行夹紧。
长边夹取机构2还包括2组长边伺服驱动组件和长边夹紧块9。2组长边伺服驱动组件分设在长边安装板6的两端，均包括长边伺服电机7以及与长边伺服电机7同轴转动连接于长边安装板6内的长边螺杆8；2组长边夹紧块9通过长边滑轨10滑动连接在长边安装板6下方(长边滑轨10设置在长边安装板6下方)，长边夹紧块9上设有的长边螺杆座15与长边螺杆8螺纹连接。当长边伺服电机7启动时，转动的长边螺杆8通过螺旋传动带动2组长边夹紧块9在长边滑轨10上对向运动，实现对电芯长边的夹取。
长边夹取机构2上还设置有电芯兜底组件，包括固定连接在长边夹紧块9上的推送气缸11以及与推送气缸11输出端固定连接的兜底舌片12，当长边夹取机构2完成夹紧后，推送气缸11启动将兜底舌片12从设置在长边夹紧块9上的槽口顶出，推送到电磁模组的底部，从而托住电芯，防止电芯掉落。
短边夹取机构3设有2组，均包括短边安装板16、短边伺服驱动组件以及短边夹紧块17。2组所述短边伺服驱动组件包括短边伺服电机18和短边螺杆19，短边伺服电机18的输出轴通过皮带20与短边螺杆19传动连接；2组短边夹紧块17通过短边滑轨22滑动连接在短边安装板16下方(短边滑轨22设置在短边安装板16下方)，短边夹紧块17上设有的短边螺杆座21与短边螺杆19螺纹连接。当短边伺服电机18启动时，转动的短边螺杆19通过皮带及螺旋传动带动2组短边夹紧块17在短边滑轨22上对向运动，实现对电芯短边的夹取。
此外，上述夹紧块均为绝缘材质，使得电芯与夹取机构绝缘。长边夹取机构2的夹紧块上设置有压力传感器13及对射传感器14，短边夹取机构3的夹紧块上设置有压力传感器13及距离传感器23。压力传感器13与控制器电连接，用于电芯长、短边夹取时的夹紧力检测，当夹紧力达到预设值时，伺服电机停止动作不再继续夹紧，避免损坏电芯；对射传感器14用于检测电芯的有无，距离传感器23用于检测电芯是否到位。
拍照机构4包括固定板29、固定连接在固定板29上的2组KK模组30以及连接在KK模组30上的2组CCD拍照相机31及光纤传感器32；固定板29上设置有拖链33，用于走线处理；CCD拍照相机31及光纤传感器32通过可调节高度的安装板固定连接在左右2组KK模组30上，KK模组30实现CCD拍照相机31不同Mark点的拍照；CCD拍照相机31及光线传感器32分别与行架控制器电连接，将拍照、定位及测距数据发送给行架控制器，行架控制器从而控制行架的四轴移动，实现对电芯夹取和摆放。
上述升降吸取机构1的伺服压机24及真空吸盘28、长边夹取机构2的伺服驱动组件即长边伺服电机7、电芯兜底组件的推送气缸11、短边夹取机构3的伺服驱动组件即短边伺服电机18和拍照机构4的KK模组的分时启/停、正/反转、气缸伸出/缩回(控制器与气动电磁阀电连接，通过控制气动电磁阀的得、失电控制气缸的伸出和缩回)等动作均由控制器控制执行，控制器可选用为PLC控制器。
工作原理：
电芯通过AGV(Automated Guided Vehicle)小车驶入到工作站并定位完成，行架XY轴移动至电芯芯码上方，CCD(左)拍照相机扫码识别，CCD(右)拍照相机拍照电芯极柱Mark点定位+光纤传感器激光测距电芯的高度，行架XY轴移动至电芯取料位的上方，升降吸取机构下降至电芯的电芯面，真空吸盘打开吸真空吸住电芯再上升，长、短边夹取机构检测到位，夹紧电芯(两边同步)，推送气缸顶出兜底舌片兜住电芯模组，夹取完成。
行架XY轴移动夹取完成后的电芯至PACK箱的上方，光纤传感器进行激光测距箱体高度，行架XY轴移动至PACK箱的箱体Mark点拍照位置，CCD(右)拍照PACK箱Mark点定位，行架XY轴移动到电芯摆放位置的上方，推送气缸带动兜底舌片缩回，长、短边夹取机构装夹打开(两边同步)，升降吸取机构下降至电芯摆放位置，真空吸盘关闭解除真空释放电芯，摆放完成，以便后续进行封装。
综上所述，本发明采用先吸取夹紧后兜底的夹取方式，能够兼容不同尺寸大小的电芯的夹取，且装夹稳定性更好；能够安装在行架上，实现四轴移动，能够根据不同需求实现远/近距离的移送和摆放，满足工艺要求，节省了占地面积；采用真空吸盘结合设置有压力传感器的长、短边夹取机构对电芯进行夹取，夹取方式较为柔性，能够最大程度地保护电芯不被损坏。
上述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，包括控制器及与控制器电连接的升降吸取机构、长边夹取机构、短边夹取机构和拍照机构；
所述升降吸取机构、短边夹取机构分别与长边夹取机构固定连接，所述拍照机构与升降吸取机构固定连接；
所述升降吸取机构包括伺服压机、与伺服压机输出端固定连接的真空吸盘座以及布设在真空吸盘座下方的多组真空吸盘；
所述长边夹取机构和短边夹取机构均设置有夹紧块及其伺服驱动组件，长边夹取机构的夹紧块上还设置有电芯兜底组件；长边夹取机构上还设置有与行架连接的多组连接孔；
所述拍照机构还与行架控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述升降吸取机构还包括连接板，升降吸取机构通过连接板固定连接在长边夹取机构上，拍照机构通过连接板与升降吸取机构固定连接；所述伺服压机固定在连接板上，其输出端穿过所述长边夹取机构上设有的通孔与真空吸盘座固定连接。
3.根据权利要求1所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述长边夹取机构包括长边安装板以及2组长边伺服驱动组件和长边夹紧块；2组所述长边伺服驱动组件分设在长边安装板的两端，均包括长边伺服电机以及与长边伺服电机同轴转动连接于长边安装板内的长边螺杆；2组所述长边夹紧块滑动连接在长边安装板下方，其上设有的长边螺杆座与长边螺杆螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述电芯兜底组件包括固定连接在长边夹紧块上的推送气缸以及与推送气缸输出端固定连接的兜底舌片，所述兜底舌片能够穿过设置在长边夹紧块上的槽口托住电芯。
5.根据权利要求1所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述短边夹取机构设有2组，均包括短边安装板、短边伺服驱动组件以及短边夹紧块；2组所述短边安装板与长边夹取机构的两长侧边固定连接；2组所述短边伺服驱动组件包括短边伺服电机和短边螺杆，短边伺服电机的输出轴通过皮带与短边螺杆传动连接；2组所述短边夹紧块滑动连接在短边安装板下方，其上设有的短边螺杆座与短边螺杆螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述长边夹取机构的夹紧块上设置有压力传感器及对射传感器，所述短边夹取机构的夹紧块上设置有压力传感器及距离传感器，所述压力传感器与控制器电连接。
7.根据权利要求1所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述拍照机构包括固定板、固定连接在固定板上的2组KK模组以及连接在KK模组上的2组CCD拍照相机及光纤传感器；固定板与升降吸取机构固定连接；CCD拍照相机及光纤传感器分别与行架控制器电连接。
8.根据权利要求7所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述固定板上还设置有拖链。
9.根据权利要求1所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述长边夹取机构和短边夹取机构中的夹紧块为绝缘材质。
10.根据权利要求1所述的基于CTP的电芯柔性夹取摆放装置，其特征在于，所述长边夹取机构和短边夹取机构中的夹紧块在夹紧过程中均设有滑轨辅助夹紧。
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