CN115649783A - 自动叠盘装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种自动叠盘装置及方法，装置包括支撑架机构、支撑结构、调整机构和提升机构，支撑架机构包括由多个支撑脚和多个支撑顶梁围成的框架；支撑机构，包括多个支撑板以及驱动对应的支撑板向框架内伸缩的多个第一气缸；调整机构，包括调整臂以及驱动调整臂水平方向移动至预设位置的第二气缸；提升机构，包括机械手以及驱动机械手升降移动的驱动电机。本申请实施例提供了一种自动叠盘装置，实现模组托盘码垛操作的自动化，有效提升了模组托盘的堆垛作业效率。

Description

自动叠盘装置及方法

技术领域

本申请涉及电池模组自动化生产技术领域，特别涉及自动叠盘装置及方法。

背景技术

电池模组组装产线上需要用到大量的模组托盘，而模组托盘闲置时，需要进行堆垛起来，以节约车间空间，现有的电池模组托盘主要采用人工堆垛方式，耗费大量的人工进行搬运、堆垛，耗时耗力，作业效率不高，堆垛高度受限，并且存在堆垛不稳的安全隐患问题。

发明内容

本申请实施例提供一种自动叠盘装置，以解决相关技术中人工堆垛模组托盘堆垛效率不高、存在安全风险的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种自动叠盘装置，包括：

支撑架机构，包括由多个支撑脚和多个支撑顶梁围成的框架；

支撑机构，包括多个支撑板以及驱动对应的所述支撑板向所述框架内伸缩的多个第一驱动装置；

调整机构，包括多个调整臂以及驱动对应的所述调整臂水平方向移动至预设位置的多个第二驱动装置；

提升机构，包括机械手以及驱动所述机械手升降移动的第三驱动装置；

其中，所述第一驱动装置、所述第二驱动装置和所述第三驱动装置均固定于所述框架上。

一些实施例中，所述支撑架机构包括连接梁，所述连接梁水平连接于两支撑脚之间，所述第一驱动装置包括第一气缸，所述第一气缸通过底板固定于所述连接梁上，用于带动所述支撑板水平方向向框架内伸出或自所述框架内向所述第一气缸方向缩回。

一些实施例中，两支撑脚之间设有多个连接梁，所述支撑结构还包括竖梁，所述竖梁竖直固定于多个连接梁上，所述第二驱动机构包括第二气缸，所述第二气缸固定于所述竖梁中部。

一些实施例中，所述支撑脚上连接一向所述框架内延伸出的连接板，所述调整臂中部转动地连接于连接板上，所述调整臂的一端与所述第二气缸的输出轴连接。

一些实施例中，所述调整臂的另一端活动连接一滚轮，所述滚轮用于在所述调整臂被驱动移动至预设位置时，限位于托盘的外边沿。

一些实施例中，所述第三驱动机构包括一个驱动电机以及传动杆、齿轮和链条，所述传动杆水平架设于两顶梁之间，所述齿轮设于所述传动杆上，所述机械手通过所述链条与所述驱动电机的输出轴传动连接。

一些实施例中，机械手包括机械臂以及活动铰接于所述机械臂底端的卡爪，所述卡爪的上方设有挡板，所述挡板用于限制所述卡爪向上转动。

一些实施例中，所述连接梁上设有定位传感器。

一些实施例中，还包括设于所述框架内并固定于地面上的小车限位机构。

第二方面，本申请提供一种自动叠盘方法，包括以下步骤：

小车运转待码垛的模组托盘至框架内；

多个第一驱动装置分别驱动对应的支撑块向框架内伸出，小车脱离支撑待码垛的模组托盘，待码垛的模组托盘支撑于多个支撑块上；

多个第二驱动装置分别驱动对应的调整臂伸出在水平方向上调正待码垛的模组托盘；

第三驱动装置带动机械手下降，释放已爪持的模组托盘至待码垛的模组托盘上方实现叠盘，第三驱动装置带动机械臂上升至机械臂的底部卡持于待码垛的模组托盘的下方，整体上移至机械臂复位。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例提供了一种自动叠盘装置，通过支撑机构实现对被小车释放支撑后的模组托盘的支撑，通过调整机构实现对模组托盘的水平方向调整，再通过提升机构下移将已爪持的模组托盘释放于待码垛的模组托盘上方，机械臂下移后再上移卡持于待码垛模组托盘底面，整体上移至机械臂复位，完成待码垛的模组托盘和已爪持的模组托盘的自动叠盘操作，实现模组托盘码垛操作的自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1为本申请实施例提供的自动叠盘装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的自动叠盘装置的部分分解结构示意图。

图中：11、支撑顶梁；12、支撑脚；13、连接梁；14、竖梁；141、竖直轨道；21、支撑板；22、第一气缸；23、底板；31、调整臂；311、滚轮；32、第二气缸；41、机械手；411、机械臂；412、爪手；413、挡板；414、滑块；42、驱动电机；43、传动杆；44、齿轮；45、链条；51、止挡；6、定位传感器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种自动叠盘装置，其能解决现有技术中人工堆垛模组托盘作业效率低，并存在安全隐患的技术问题。

请参考图1，本申请提供的一种自动叠盘装置，包括支撑架机构、支撑机构、调整机构和提升机构，所述支撑架机构包括框架，该框架由多个支撑脚12和多个支撑顶梁11围成，所述框架内为本申请提供的自动叠盘装置的模组托盘的堆垛作业空间。

所述支撑机构包括多个支撑板21以及驱动对应的所述支撑板21向所述框架内伸缩的多个第一驱动装置，所述调整结构包括调整臂31以及驱动对应的所述调整臂31水平方向移动至预设位置的第二驱动装置。所述提升机构包括多个机械手41以及驱动多个所述机械手41升降移动的第三驱动装置，多个所述支撑板21用于伸入所述框架内，支撑被小车释放支撑的待码垛的模组托盘，当模组托盘被支撑与多个支撑板21上时，由于转运小车到位精度不高，方形的模组托盘并不会朝向同一方向严格排布，为了使得模组托盘整齐堆垛起来，需要将多个支撑板21支撑起来的待堆垛模组托盘调整方向，使其与已爪持的模组托盘朝向一致，即长边方向朝向一致，宽度方向朝向一致，通过第二驱动装置带动机械臂411伸出调整模组托盘的朝向，当调整至预设朝向时，提升机构带动机械手41下降，当多个机械手41之间以爪持的模组托盘接触待堆垛的模组托盘时，多个机械手41脱离对已爪持的模组托盘的爪持，以爪持的模组托盘和待堆垛的模组托盘实现自动堆垛，多个机械手41继续下移，至待堆垛的模组托盘的下方，多个机械手41上移勾住待堆垛的模组托盘的下方，多个机械手41继续上移，带动堆垛完成的模组托盘复位至机械手41原始位置，等待下一待堆垛模组托盘或完成一整垛模组托盘的堆垛，释放整垛模组托盘至车间托盘存储区。

本申请提供的自动叠盘装置，实现了模组托盘的堆垛自动化作业操作，有效提升了模组托盘的堆垛作业的作业效率，并保证了堆垛作业过程中安全生产的实现。

在一实施例中，所述支撑机构还包括多个连接梁13、多个竖梁14和多个传动杆43，多个连接梁13水平方向架设固定于相邻的支撑脚12之间，多个竖梁14竖向设置，并固定于两支撑脚12之间的多个连接梁13上，当然为了小车顺利转运至框架内，所述框架上至少避让出一个敞口，该敞口处的两支撑脚12之间不设置连接梁13和竖梁14，所述传动杆43架设于并排设置的支撑顶梁11之间，所述连接梁13用于支撑第一驱动装置，所述竖梁14用于支撑第二驱动装置，所述传动杆43用于固定第三驱动装置。

在一实施例中，所述第一驱动装置包括第一气缸22，所述第一气缸22通过底板23固定于所述连接梁13的顶面，以实现所述第一气缸22的输出轴水平方向设置。

在一实施例中，所述第二驱动装置包括第二气缸32，所述第二气缸32固定于所述竖梁14的中部，所述第二气缸32用于带动所述调整臂31伸出调整待码垛的模组托盘朝向预设方向。所述预设方向为模组托盘水平设置并长度方向朝向水平面的任一方向。为了实现简单方便，将该预设方向与所述框架的横截面方向保持一致。

在一实施例中，为了保证将待堆垛的模组托盘在水平方向上稳定调整至同一方向，所述调整臂31的中部转动地连接于支撑脚12中部，一端或尾端连接于所述第二气缸32的输出轴上。第二气缸32的输出轴伸出带动所述调整臂31转动，所述调整臂31的另一端或头端接触待堆垛的模组托盘的边沿在水平方向移动至其朝向预设方向。

在一实施例中，多个支撑脚12上设置有向所述框架内延伸的连接板，用于供所述旋转臂在水平方向上转动地连接于所述连接板上。

在一实施例中，多个所述调整臂31的另一端或头端转动地连接一滚轮311，所述滚轮311的轴线方向竖直设置，所述滚轮311用于活动抵接待码垛的模组托盘的外边沿，并在调整臂31的带动下，带动待码垛的模组托盘在水平方向移动调整朝向其预设方向。

在一实施例中，所述滚轮311的中部设有凹槽，即滚轮311的轮面非齐平设置或凸面，其中部具有凹槽，用于卡设于待码垛的模组托盘的外边沿，以有效带动待码垛的模组托盘在水平方向转动，避免模组托盘在水平方向调整朝向的过程中，模组托盘的外边沿从滚轮311的轮面打滑，引发堆垛故障。

在一实施例中，所述调整臂31包括依次连接的第一连接段、第二连接段和第三连接段，所述第一连接段的一端与所述第二气缸32的输出轴连接，所述第二连接段和第一连接段的长度延伸方向之间具有夹角，所述第三连接段的另一端连接一滚轮311，所述第三连接段和所述第二连接段的长度延伸方向之间具有夹角。所述夹角大于90度。当所述第二气缸32的输出轴处于缩回状态时，所述滚轮311避让出空间供小车运转待码垛的模组托盘，当所述第二气缸32的输出轴处于伸长设定极限长度时，所述第三连接段的长度延伸方向与框架的长度或宽度方向一致，以调整待码垛朝向与框架的朝向一致。

上述朝向，可以定义为长方形的长度延伸方向或长方形的宽度延伸方向，或更具体地为框架横截面的的长度延伸方向或宽度延伸方向，或正方形任一长度延伸方向。

在一实施例中，所述第三驱动装置包括驱动电机42，所述驱动电机42的输出轴与所述机械手41传动连接，用于带动所述机械手41升降爪持模组托盘，所述驱动电机42固定于所述支撑顶梁11上。

在一实施例中，请参考图2，为了集约化设计并为装置提供足够的提拉动力，所述驱动电机42设置为一个，单个驱动电机42驱动多个机械手41升降移动。所述第三驱动装置包括传动杆43、齿轮44和链条45，所述驱动电机42固定于所述框架顶部中间的支撑顶梁11上，所述齿轮44设于传动杆43上，所述链条45一端固定于所述驱动电机42的输出轴上，绕过所述齿轮44竖直向下延伸，并连接所述机械手41的末端，即爪手412相对的另一端。

其中，图2中缺少调整臂31和第二气缸32部件特征。

在一实施例中，为了保证所述机械手41在链条45的牵拉作用下垂直升降，所述竖梁14的内侧设置竖直滑轨，所述机械手41上设置有滑块414，通过滑块414滑动设置于竖直滑轨中，并结合链条45的垂直牵拉作用，实现所述机械手41带动被爪持的模组托盘在垂直方向上稳定升降。

在一实施例中，为了使得所述机械手41下降时，无干涉移动至待码垛的模组托盘的下方，所述机械手41包括机械臂411和卡爪，所述卡爪转动地连接于所述机械臂411的底端，为了实现卡爪的稳固卡持效果，所述卡爪的上方设置一挡板413，所述挡板413用于限制所述卡爪的主表面即爪面在卡爪处于自由状态下在水平面方向上，并不能自水平面方向进一步向下转动，所述爪手412在向下移动过程中，当接触到待堆垛的模组托盘的外边沿时，向上转动避让出空间，无干涉地继续向下移动，当不接触到模组托盘的外边沿时，卡爪在挡板413的限位作用下，恢复至爪面即其顶面处于水平状态，当机械手41上移时，卡爪的爪面限位于待堆垛的模组托盘的底面。从而将待堆垛的模组托盘和已爪持的模组托盘整体提升复位。

在一实施例中，所述抓手的中部铰接固定于所述机械臂411的底端，挡板413挡设于铰接中心的后段抓手顶部。

在一实施例中，所述连接梁13上固定有定位感应器，所述定位感应器用于感应到支撑板21上的模组托盘到位后，控制器接收到该定位信息后，控制第二气缸32的输出轴伸出，带动调整臂31调整待堆垛的模组托盘的朝向。

在一实施例中，本申请提供的自动叠盘装置还包括小车限位机构，所述小车限位机构固定于所述框架内的地面上，用于限定小车运转电池模组时的小车行进方向。

在一实施例中，小车限位结构包括多组并排间隔设置的止挡51，每组的两个止挡51相向设置，用于限制小车的滚轮311驶入框架内的行驶方向，起到初步调整待堆垛的模组托盘的朝向的作用。而调整臂31起到精细调整待堆垛的模组托盘的朝向的作用。从而保证了堆垛的模组托盘的朝向一致性和整齐度，保障了模组托盘的堆垛稳固性，从而避免了车间人员被不稳固的模组托盘坠砸的安全风险问题的发生。

在一实施例中，所述支撑板21、第一气缸22、调整臂31、第二气缸32的数量为四个，分别作用于模组托盘的四角。

在一实施例中，所述机械手41的数量为两个，位于所述框架的两侧内，即位于框架的两侧并位于框架内。

在一实施例中，本申请提供的自动叠盘装置，还包括顶盖，所述顶盖盖设于所述框架的顶部，起到防尘和美观的作用。

第二方面，本申请提供了一种自动叠盘方法，包括以下步骤：

步骤S1、小车运转待码垛的模组托盘至框架内，准备进行堆垛作业；

步骤S2、多个第一驱动装置分别驱动对应的支撑块向框架内伸出，小车脱离支撑待码垛的模组托盘，待码垛的模组托盘支撑于多个支撑块上；

步骤S3、多个第二驱动装置分别驱动对应的调整臂31伸出在水平方向上调正待码垛的模组托盘，使得待码垛的模组托盘的朝向与已爪持的模组托盘朝向一致，保障堆垛的所有的模组托盘的整齐度，以防堆垛不稳发生倾倒的情况出现；

步骤S4、第三驱动装置带动机械手41下降，释放已爪持的模组托盘至待码垛的模组托盘上方将机械手41一爪持的模组托盘堆垛于待堆垛的模组托盘上方，第三驱动装置带动机械臂411下移后上升至爪持于待堆垛的模组托盘的底面，机械手41和堆垛完成的模组托盘整体上移至机械臂411复位。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种自动叠盘装置，其特征在于，包括：

支撑架机构，包括由多个支撑脚和多个支撑顶梁围成的框架；

支撑机构，包括多个支撑板以及驱动对应的所述支撑板向所述框架内伸缩的多个第一驱动装置；

调整机构，包括多个调整臂以及驱动对应的所述调整臂水平方向移动至预设位置的多个第二驱动装置；

提升机构，包括机械手以及驱动所述机械手升降移动的第三驱动装置；

其中，所述第一驱动装置、所述第二驱动装置和所述第三驱动装置均固定于所述框架上。

2.如权利要求1所述的自动叠盘装置，其特征在于，所述支撑架机构包括连接梁，所述连接梁水平连接于两支撑脚之间，所述第一驱动装置包括第一气缸，所述第一气缸通过底板固定于所述连接梁上，用于带动所述支撑板水平方向向框架内伸出或自所述框架内向所述第一气缸方向缩回。

3.如权利要求2所述的自动叠盘装置，其特征在于，两支撑脚之间设有多个连接梁，所述支撑结构还包括竖梁，所述竖梁竖直固定于多个连接梁上，所述第二驱动机构包括第二气缸，所述第二气缸固定于所述竖梁中部。

4.如权利要求3所述的自动叠盘装置，其特征在于，所述支撑脚上连接一向所述框架内延伸出的连接板，所述调整臂中部转动地连接于连接板上，所述调整臂的一端与所述第二气缸的输出轴连接。

5.如权利要求4所述的自动叠盘装置，其特征在于，所述调整臂的另一端活动连接一滚轮，所述滚轮用于在所述调整臂被驱动移动至预设位置时，限位于托盘的外边沿。

6.如权利要求1所述的自动叠盘装置，其特征在于，所述第三驱动机构包括一个驱动电机以及传动杆、齿轮和链条，所述传动杆水平架设于两顶梁之间，所述齿轮设于所述传动杆上，所述机械手通过所述链条与所述驱动电机的输出轴传动连接。

7.如权利要求1或6所述的自动叠盘装置，其特征在于，机械手包括机械臂以及活动铰接于所述机械臂底端的卡爪，所述卡爪的上方设有挡板，所述挡板用于限制所述卡爪向上转动。

8.如权利要求2所述的自动叠盘装置，所述连接梁上设有定位传感器。

9.如权利要求1所述的自动叠盘装置，其特征在于，还包括设于所述框架内并固定于地面上的小车限位机构。

10.一种自动叠盘方法，其特征在于，包括以下步骤：

小车运转待码垛的模组托盘至框架内；

多个第一驱动装置分别驱动对应的支撑块向框架内伸出，小车脱离支撑待码垛的模组托盘，待码垛的模组托盘支撑于多个支撑块上；

多个第二驱动装置分别驱动对应的调整臂伸出在水平方向上调正待码垛的模组托盘；

第三驱动装置带动机械手下降，释放已爪持的模组托盘至待码垛的模组托盘上方实现叠盘，第三驱动装置带动机械臂上升至机械臂的底部卡持于待码垛的模组托盘的下方，整体上移至机械臂复位。

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