CN117096417A - 一种电池模组入箱设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池模组入箱设备，包括安装座、变距抓取装置、抓取驱动机构、视觉检测机构、浮动座和浮动锁定机构，抓取驱动机构的上端安装于安装座，抓取驱动机构的动力输出端固定连接浮动座，所述浮动座与变距抓取装置之间通过浮动结构浮动连接，使得变距抓取装置能够以Z轴旋转角度；并通过浮动锁定机构将浮动座和安装座相对固定；变距抓取装置包括工作台、安装于工作台的两夹紧机构、一压紧机构和能驱动其中一夹紧机构平移的手轮调节机构。本发明的机构紧凑性强，取料过程平稳，操作安全性高，电池模组入箱兼容性强，同时也大大提升产品的质量；且入箱时变距抓取装置可以有一定的旋转幅度，自适应箱体的空间和位置等。

Description

一种电池模组入箱设备

技术领域

本发明属于电池模组组装设备技术领域，更具体的说是涉及一种电池模组入箱设备。

背景技术

在新能源行业中，电池储能一般是以Pack（或称电池组、电池包）形式展示出来的，而Pack是由模组组合而成，Pack箱中模组组合排列方式及模组尺寸的不确定性造成模组入箱难度加大，以往的模组入箱设备兼容性差，往往一套设备只能生产一款Pack。

另外，在以往的模组入箱设计中，产品切拉换型时夹具改动量非常大造成切拉换型时间过长，且无法同时抓取多个模组，效率较低。

换言之：现有的技术缺点：操作不方便，兼容性较差，产品换型复杂，入箱流程繁琐等问题。

鉴于此，亟待设计一种能够解决上述问题的电池模组入箱设备。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电池模组入箱设备，机构紧凑性强，取料过程平稳，操作安全性高，电池模组入箱兼容性强，同时也大大提升产品的质量；且入箱时变距抓取装置可以有一定的旋转幅度，自适应箱体的空间和位置等。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：本发明提供了一种电池模组入箱设备，包括安装座、变距抓取装置、抓取驱动机构、视觉检测机构、浮动座和浮动锁定机构，所述抓取驱动机构的上端安装于所述安装座，所述抓取驱动机构的动力输出端固定连接所述浮动座，所述浮动座与所述变距抓取装置之间通过浮动结构浮动连接，使得变距抓取装置能够以Z轴旋转一定角度；并通过所述浮动锁定机构将浮动座和安装座相对固定；

所述视觉检测机构安装于所述安装座；

所述变距抓取装置包括工作台、安装于所述工作台的两夹紧机构、一压紧机构和能驱动其中一夹紧机构平移的手轮调节机构；

定义与手轮调节机构的输出端连接的夹紧机构为移动式夹紧机构，则另一夹紧机构为固定式夹紧机构；

两夹紧机构分别位于所述工作台的相对的两侧，每一所述夹紧机构皆包括连接座、夹紧座、夹紧组件和能够驱动所述夹紧座沿X向平移的夹紧驱动单元，所述固定式夹紧机构的夹紧座与所述工作台固定连接；所述移动式夹紧机构的夹紧座与所述手轮调节机构的输出端连接，且与所述工作台滑动连接；通过调节手轮调节机构驱动移动式夹紧机构沿X向平移；

所述夹紧驱动单元固定安装于所述连接座，所述夹紧驱动单元的动力输出端与所述夹紧座固定连接，所述夹紧组件安装于所述夹紧座的下端的内侧；

所述压紧机构包括压紧块和能够驱动所述压紧块升降的压紧驱动单元，所述压紧驱动单元的动力输出端与所述压紧块固定连接；

通过夹紧驱动单元驱动夹紧组件靠近将电池模组夹持住，并通过压紧驱动单元驱动压紧块下降将电池模组压紧。

进一步地说，所述浮动结构包括上固定套、连接柱、下固定套和轴承，所述上固定套固定于所述浮动座，所述下固定套的下端固定于所述工作台，所述下固定套的上端的颈部变小形成缩口，所述连接柱的上端与所述上固定套通过紧固件固定连接，且下端插入所述下固定套；所述连接柱的下端与下固定套的腔壁之间设有所述轴承。

进一步地说，所述连接柱的下端设有成圈的凸台，所述凸台的上下面皆设有一垫片，垫片的另一面皆设有一所述轴承；所述轴承的另一面与下固定套的腔壁或工作台之间也设有垫片。

进一步地说，所述浮动锁定机构包括浮动锁定气缸、锁定杆和锁定套，所述浮动锁定气缸固定安装于浮动座，所述浮动锁定气缸的动力输出端连接所述锁定杆，所述锁定套固定于所述工作台，通过所述浮动锁定气缸驱动所述锁定杆的端部插入所述锁定套将浮动座和工作台相对固定。

进一步地说，所述夹紧机构的侧面设有锁止机构，所述锁止机构包括锁止气缸、锁止楔形块和齿条，所述齿条固定于所述夹紧机构的侧面，所述锁止气缸的输出端固定所述锁止楔形块，通过锁止气缸驱动所述锁止楔形块插入所述齿条的齿间空隙内。

进一步地说，所述手轮调节机构包括调节手轮、调节丝杆和调节螺母，所述调节手轮与所述调节丝杆的一端固定，所述调节螺母套装于所述调节丝杆，通过转动调节手轮带动丝杆旋转并换成调节螺母的平移运动；

所述手轮调节机构的调节螺母与移动式夹紧机构的连接座固定连接。

进一步地说，每一所述夹紧机构的夹紧组件皆设有多组，每组所述夹紧组件皆包括夹紧板、夹紧块和勾紧块，所述夹紧块和所述勾紧块固定安装于所述夹紧板，所述夹紧板安装于所述夹紧座的下端；

所述勾紧块为类L型块，所述L型块的伸出段与电池模组的凹槽相匹配且能够插入所述电池模组的凹槽内；

通过两夹紧机构的夹紧块从两侧靠近将电池模组从侧面夹紧。

进一步地说，所述压紧块为类Г型块，所述类Г型块的表面固定有Г型缓冲垫；

所述压紧块设有两个，从电池模组的上边缘将其压紧和夹紧。

进一步地说，所述压紧机构还包括压紧座，所述压紧座设有条形孔，通过紧固件将压紧块和条形孔的不同位置固定，实现两压紧块之间在Y向距离的调整。

进一步地说，所述安装座的顶部设有能够与机器人手臂相配合的快换结构。

本发明的有益效果是：

本发明通过对变距抓取装置、抓取驱动机构、视觉检测机构、浮动座和浮动锁定机构等的结构设计，能够实现对电池模组的稳定抓取，操作安全性高，结构紧凑；

一是通过手轮调节机构驱动移动式夹紧机构沿X向平移，从而调整两夹紧机构之间的距离，以适应不同长度的电池模组；两压紧块以及同侧的夹紧组件在Y向的距离可以调整能够适应不同宽度的电池模组，因此能兼容不同相似电池模组的取放料；

二是通过设计浮动结构和浮动锁定机构，既能实现浮动座和工作台的相对固定，又能实现工作台在一定范围内绕Z轴旋转一定角度，提高自适应性，以便在产品入箱时位置更准确；

三是通过工作台上设有的快换结构，对变动较大的产品可以快速实现该入箱机的整体更换（即直接更换另一型号的入箱设备到机器人手臂上），加快不同模组产品切拉换型时间，操作方便，节省了时间、空间与成本；

综上，本发明结构紧凑，节约成本，增强空间利用率，提高生产效率，成本较低，能同时兼容不同规格产品，且时间节拍提高，更易操作。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的结构示意图之一；

图2是本发明的结构示意图之二；

图3是本发明的上半部分的结构示意图之一；

图4是本发明的下半部分的结构示意图之一；

图5是本发明的浮动座和工作台处的沿X向的剖视图；

图6是本发明的下半部分的结构示意图之二；

图7是本发明的移动式夹紧机构的结构示意图；

图8是本发明的固定式夹紧机构的结构示意图；

图9是本发明的主视图；

图10是本发明的左视图；

图11是本发明的轮调节机构处的结构示意图（移动式夹紧机构未安装）；

图12是本发明的夹紧组件处的结构示意图；

各附图标记如下：

变距抓取装置1；

工作台11；

压紧机构12、压紧块121、Г型缓冲垫1211、压紧驱动单元122、压紧座123、条形孔1231；

手轮调节机构13、调节手轮131、调节丝杆132、调节螺母133；

移动式夹紧机构14、连接座141、夹紧座142、安装孔1421、夹紧组件143、夹紧板1431、夹紧块1432、勾紧块1433、伸出段14331、夹紧驱动单元145；

固定式夹紧机构15；

锁止机构16、锁止气缸161、锁止楔形块162、齿条163；

安装座2、快换结构21；

抓取驱动机构3、视觉检测机构4、浮动座5；

浮动结构6、上固定套61、连接柱62、下固定套63、轴承64、垫片65；

浮动锁定机构7、浮动锁定气缸71、锁定杆72、锁定套73。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：一种电池模组入箱设备，如图1到图5所示，包括安装座2、变距抓取装置1、抓取驱动机构3、视觉检测机构4、浮动座5和浮动锁定机构7，所述抓取驱动机构的上端安装于所述安装座，所述抓取驱动机构的动力输出端固定连接所述浮动座，所述浮动座与所述变距抓取装置之间通过浮动结构6浮动连接，使得变距抓取装置能够以Z轴旋转角度；并通过所述浮动锁定机构将浮动座和安装座相对固定；

所述视觉检测机构安装于所述安装座；

如图6所示，所述变距抓取装置包括工作台11、安装于所述工作台的两夹紧机构、一压紧机构12和能驱动其中一夹紧机构平移的手轮调节机构13；

定义与手轮调节机构的输出端连接的夹紧机构为移动式夹紧机构14，则另一夹紧机构为固定式夹紧机构15；

如图6和图7所示，两夹紧机构分别位于所述工作台的相对的两侧，每一所述夹紧机构皆包括连接座141、夹紧座142、夹紧组件143和能够驱动所述夹紧座沿X向平移的夹紧驱动单元145，所述固定式夹紧机构的夹紧座与所述工作台固定连接；所述移动式夹紧机构的夹紧座与所述手轮调节机构的输出端连接，且与所述工作台滑动连接；通过调节手轮调节机构驱动移动式夹紧机构沿X向平移；

所述夹紧驱动单元固定安装于所述连接座，所述夹紧驱动单元的动力输出端与所述夹紧座固定连接，所述夹紧组件安装于所述夹紧座的下端的内侧；

如图6所示，所述压紧机构12包括压紧块121和能够驱动所述压紧块升降的压紧驱动单元122，所述压紧驱动单元的动力输出端与所述压紧块固定连接；

通过夹紧驱动单元驱动夹紧组件靠近将电池模组夹持住，并通过压紧驱动单元驱动压紧块下降将电池模组压紧。

如图1到图5所示，所述浮动结构6包括上固定套61、连接柱62、下固定套63和轴承64，所述上固定套固定于所述浮动座，所述下固定套的下端固定于所述工作台，所述下固定套的上端的颈部变小形成缩口，所述连接柱的上端与所述上固定套通过紧固件（图未示意，比如螺栓和螺纹孔结构）固定连接，且下端插入所述下固定套；所述连接柱的下端与下固定套的腔壁之间设有所述轴承。

如图5所示，所述连接柱的下端设有成圈的凸台，所述凸台的上下面皆设有一垫片65，垫片的另一面皆设有一所述轴承；所述轴承的另一面与下固定套的腔壁或工作台之间也设有垫片。

如图1到图5所示，所述浮动锁定机构7包括浮动锁定气缸71、锁定杆72和锁定套73，所述浮动锁定气缸固定安装于浮动座，所述浮动锁定气缸的动力输出端连接所述锁定杆，所述锁定套固定于所述工作台，通过所述浮动锁定气缸驱动所述锁定杆的端部插入所述锁定套将浮动座和工作台相对固定。本实施例中，较佳的是，所述锁定杆的下端为锥形，便于对位，使其更顺畅的插入锁定套内。

在浮动锁定气缸驱动锁定杆插入锁定套时，会将浮动座和工作台固定住，此时浮动结构起不到浮动作用；而浮动锁定气缸驱动锁定杆从锁定套退出后，浮动结构就起作用了，由于上固定座固定于浮动座，下固定套固定于工作台，所以在变距抓取装置碰到物体（包装箱的箱壁），工作台会以Z轴旋转一定角度，提高其自适应性，满足需求，提高电池模组放置后的位置精度需求。

如图6和图7所示，所述夹紧机构的侧面设有锁止机构16，所述锁止机构包括锁止气缸161、锁止楔形块162和齿条163，所述齿条固定于所述夹紧机构的侧面，所述锁止气缸的输出端固定所述锁止楔形块，通过锁止气缸驱动所述锁止楔形块插入所述齿条的齿间空隙内。本实施例中，所述锁止机构设有两组，一组位于移动式夹紧机构的侧面，另一组位于固定式夹紧机构的侧面。

本实施例中，所述锁止气缸为单作用气缸（比如亚德客的型号为ATQ25×10S的超薄气缸）比如依靠弹簧的外力将锁止楔形块弹出插入齿条实现锁止，通气时驱动锁止楔形块缩回解除锁止，尤其工作远离决定其在断气断电时能起到锁止作用，避免模组失去作用力而掉落。

如图6到图11所示，所述手轮调节机构13包括调节手轮131、调节丝杆132和调节螺母133，所述调节手轮与所述调节丝杆的一端固定，所述调节螺母套装于所述调节丝杆，通过转动调节手轮带动丝杆旋转并换成调节螺母的平移运动；

所述手轮调节机构的调节螺母与移动式夹紧机构的连接座固定连接。适应不同长度的电池模组。

如图8和图12所示，每一所述夹紧机构的夹紧组件皆设有多组，每组所述夹紧组件143皆包括夹紧板1431、夹紧块1432和勾紧块1433，所述夹紧块和所述勾紧块固定安装于所述夹紧板，所述夹紧板安装于所述夹紧座的下端；

所述勾紧块为类L型块，所述L型块的伸出段14331与电池模组的凹槽相匹配且能够插入所述电池模组的凹槽内；

通过两夹紧机构的夹紧块从两侧靠近将电池模组从侧面夹紧。

如图10所示，所述压紧块为类Г型块，所述类Г型块的表面固定有Г型缓冲垫1211；

所述压紧块设有两个，从电池模组的上边缘将其压紧和夹紧。比如硬质塑料垫，具有一定的弹性缓冲作用，避免划伤模组外观。

如图6所示，所述压紧机构12还包括压紧座123，所述压紧座设有条形孔1231，通过紧固件将压紧块和条形孔的不同位置固定，实现两压紧块之间在Y向距离的调整。比如紧固件为螺栓，压紧块的顶部设有螺纹孔，将螺栓穿过条形孔的不同位置和螺纹孔固定即可，但不限于此。适应不同宽度的电池模组。

结合上面的手轮调节结构和此处的结构，就使得本设备能适用于不同尺寸规格的电池模组的抓取和入箱。

所述抓取驱动机构、所述夹紧驱动单元和所述压紧驱动单元分别为气缸。但不限于此，其它驱动结构也可以，比如电缸，比如电机丝杠螺母驱动机构，能适应对应部件的移动即可。

本实施例中的视觉检测机构为测距仪，但不限于此，工业相机也可以。

本实施例中，如图1所示，同一安装座上设有两组变距抓取装置1以及与其配套的抓取驱动机构3、视觉检测机构4和浮动锁定机构7等，同时实现两个电池模组的抓取和入箱，提高生产效率。

本实施例中，如图1所示，所述安装座的顶部设有能够与机器人手臂相配合的快换结构21。

比如厂家桥田的型号为Q01110426+QT-350的换枪盘工具侧（即本发明的快换结构）；与其配合的为厂家桥田的型号为Q01110427+QT-350的换枪盘机器人侧，该结构为现有技术故不赘述。

通过快换结构能够实现该入箱机的快速更换，即对于变动较大的产品，可以快速实现该入箱机的整体更换，加快不同模组产品换型时间，操作方便，节省时间等。

本发明的工作原理和工作过程为：

第一步，根据所生产的产品尺寸规格，手动调整手轮调节机构的调节手轮正反向丝杆来带动移动式夹紧机构平移，兼容电池模组的长度；根据电芯模组的宽度和凹槽的位置，调整夹紧组件相对于夹紧座的位置，同时调整两个压紧块相对于压紧座的位置；第一步的操作是根据电池模组的尺寸规格进行的调整；

第二步，机器人手臂驱动该入箱设备到位，测距仪（或称视觉检测机构）测距判断是否有障碍物；

第三步，此状态下，浮动锁定驱动气缸的锁定杆的下端插入锁定套内，使得浮动座和工作台相对固定，此时工作台不会浮动；通过抓取驱动机构驱动该变距抓取装置到位后，夹紧驱动单元驱动夹紧组件靠近，左右两侧的夹紧块将电池模组夹紧，同时勾紧块的伸出段插入电池模组的凹槽将电池模组钩住；

第四步，锁止气缸动作进行锁止；

第五步，压紧驱动单元驱动压紧块下降将电池模组压紧，由于压紧块为类Г型块，在将电池模组压紧的同时压紧块会从两侧将电池模组扶住；

第六步，器人手臂驱动该入箱设备到位，通过抓取驱动机构驱动该变距抓取装置将电池模组放到箱内，此时浮动锁定气缸解除作用，驱动锁定杆从锁定套内退出；此状态下，在碰到箱壁或其它电池模组时，工作台相对于浮动座能够绕Z轴旋转，因此该装置具有一定的自适应性，自动调整位置，能够补偿入箱时悬臂较长导致的误差等。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组入箱设备，其特征在于：包括安装座（2）、变距抓取装置（1）、抓取驱动机构（3）、视觉检测机构（4）、浮动座（5）和浮动锁定机构（7），所述抓取驱动机构的上端安装于所述安装座，所述抓取驱动机构的动力输出端固定连接所述浮动座，所述浮动座与所述变距抓取装置之间通过浮动结构（6）浮动连接，使得变距抓取装置能够以Z轴旋转一定角度；并通过所述浮动锁定机构将浮动座和安装座相对固定；

所述视觉检测机构安装于所述安装座；

所述变距抓取装置包括工作台（11）、安装于所述工作台的两夹紧机构、一压紧机构（12）和能驱动其中一夹紧机构平移的手轮调节机构（13）；

定义与手轮调节机构的输出端连接的夹紧机构为移动式夹紧机构（14），则另一夹紧机构为固定式夹紧机构（15）；

两夹紧机构分别位于所述工作台的相对的两侧，每一所述夹紧机构皆包括连接座（141）、夹紧座（142）、夹紧组件（143）和能够驱动所述夹紧座沿X向平移的夹紧驱动单元（145），所述固定式夹紧机构的夹紧座与所述工作台固定连接；所述移动式夹紧机构的夹紧座与所述手轮调节机构的输出端连接，且与所述工作台滑动连接；通过调节手轮调节机构驱动移动式夹紧机构沿X向平移；

所述夹紧驱动单元固定安装于所述连接座，所述夹紧驱动单元的动力输出端与所述夹紧座固定连接，所述夹紧组件安装于所述夹紧座的下端的内侧；

所述压紧机构（12）包括压紧块（121）和能够驱动所述压紧块升降的压紧驱动单元（122），所述压紧驱动单元的动力输出端与所述压紧块固定连接；

通过夹紧驱动单元驱动夹紧组件靠近将电池模组夹持住，并通过压紧驱动单元驱动压紧块下降将电池模组压紧。

2.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述浮动结构（6）包括上固定套（61）、连接柱（62）、下固定套（63）和轴承（64），所述上固定套固定于所述浮动座，所述下固定套的下端固定于所述工作台，所述下固定套的上端的颈部变小形成缩口，所述连接柱的上端与所述上固定套通过紧固件固定连接，且下端插入所述下固定套；所述连接柱的下端与下固定套的腔壁之间设有所述轴承。

3.根据权利要求2所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述连接柱的下端设有成圈的凸台，所述凸台的上下面皆设有一垫片（65），垫片的另一面皆设有一所述轴承；所述轴承的另一面与下固定套的腔壁或工作台之间也设有垫片。

4.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述浮动锁定机构（7）包括浮动锁定气缸（71）、锁定杆（72）和锁定套（73），所述浮动锁定气缸固定安装于浮动座，所述浮动锁定气缸的动力输出端连接所述锁定杆，所述锁定套固定于所述工作台，通过所述浮动锁定气缸驱动所述锁定杆的端部插入所述锁定套将浮动座和工作台相对固定。

5.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述夹紧机构的侧面设有锁止机构（16），所述锁止机构包括锁止气缸（161）、锁止楔形块（162）和齿条（163），所述齿条固定于所述夹紧机构的侧面，所述锁止气缸的输出端固定所述锁止楔形块，通过锁止气缸驱动所述锁止楔形块插入所述齿条的齿间空隙内。

6.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述手轮调节机构（13）包括调节手轮（131）、调节丝杆（132）和调节螺母（133），所述调节手轮与所述调节丝杆的一端固定，所述调节螺母套装于所述调节丝杆，通过转动调节手轮带动丝杆旋转并换成调节螺母的平移运动；

所述手轮调节机构的调节螺母与移动式夹紧机构的连接座固定连接。

7.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：每一所述夹紧机构的夹紧组件皆设有多组，每组所述夹紧组件（143）皆包括夹紧板（1431）、夹紧块（1432）和勾紧块（1433），所述夹紧块和所述勾紧块固定安装于所述夹紧板，所述夹紧板安装于所述夹紧座的下端；

所述勾紧块为类L型块，所述L型块的伸出段（14331）与电池模组的凹槽相匹配且能够插入所述电池模组的凹槽内；

通过两夹紧机构的夹紧块从两侧靠近将电池模组从侧面夹紧。

8.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述压紧块为类Г型块，所述类Г型块的表面固定有Г型缓冲垫（1211）；

所述压紧块设有两个，从电池模组的上边缘将其压紧和夹紧。

9.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述压紧机构（12）还包括压紧座（123），所述压紧座设有条形孔（1231），通过紧固件将压紧块和条形孔的不同位置固定，实现两压紧块之间在Y向距离的调整。

10.根据权利要求1所述的电池模组入箱设备，其特征在于：所述安装座的顶部设有能够与机器人手臂相配合的快换结构（21）。