CN117773999B - 一种新能源汽车电池组装机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新能源汽车电池组装机械手，涉及机械手技术领域，包括：松紧电机，所述松紧电机的中心处安装有丝杠；所述翻面电机通过弹簧顶推下滑复位，翻面电机转轴上的首端焊接有转盘，转盘的前侧焊接有日字转动架，日字转动架左右两端的竖撑轴上对称转动安装有两处夹杆；所述日字转动架上呈左右对称滑动安装有两处齿条，两处齿条与两处驱动齿轮啮合传动；两组连杆的尾端对应与两处夹杆的尾端转动连接在一起，丝杠用于旋转推进驱使滑移驱动杆前后滑移。两处夹杆以及其上的导轮，在驱动电芯转动翻面的同时可反推驱使以及电芯向上滑移空位，相较于现有技术可省去为机械手的上下滑移空位动作额外配置驱动电机，有助于降低机械手整体的制造成本。

Description

一种新能源汽车电池组装机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及一种新能源汽车电池组装机械手。

背景技术

一种新能源汽车电池组装工序包括电芯上料、电芯OCV检测、电芯等离子清洗、电芯NG/贴胶，这些工序大部分依靠机器人或者机械手夹持电芯实施，且在某些工序中需要对电芯实施翻面调整，这会用到专用的电芯翻面机械手。

现有的翻面机械手一般配置有三处电机，三处电机用于分别驱动机械手的夹紧动作、上下滑移空位动作以及翻转动作，电机的用量较多，不利于机械手降低制造成本，且为了控制精度的需要三处电机多全部采用伺服电机，伺服电机以及伺服驱动器的造价相对高昂，虽然伺服电机的控制精度较高，但是用在单纯翻转电芯，不需要精度的场景中，不能物尽其用，相对浪费，进一步的不利于机械手降低制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种新能源汽车电池组装机械手，以解决翻面机械手一般配置有三处电机，电机的用量较多，不利于机械手降低制造成本的问题。

本发明提出的技术方案为：一种新能源汽车电池组装机械手，具体包括U形轨道框、输送带、电芯，翻面电机；所述U形轨道框上滑动安装有翻面电机；所述输送带用于运送电芯；

松紧电机，所述松紧电机的中心处安装有丝杠；所述翻面电机通过弹簧顶推下滑复位，翻面电机转轴上的首端焊接有转盘，转盘的前侧焊接有日字转动架，日字转动架左右两端的竖撑轴上对称转动安装有两处夹杆，两处夹杆的首端均向内侧均焊接有一处夹板，且夹紧状态两处夹杆与电芯的左右两侧之间保持有间距；所述夹杆的尾端转套上均焊接有一处驱动齿轮，常态下两处夹杆横向水平敞开并与输送带脱离开来，两处夹杆上均转动安装有一处导轮，两处所述夹杆以及夹板与输送带之间均保持间隔距离；

所述日字转动架上呈左右对称滑动安装有两处齿条，两处齿条与两处驱动齿轮啮合传动；所述日字转动架与转盘之间径直滑动安装有滑移驱动杆，滑移驱动杆上呈左右对称转动连接有两组连杆，两组连杆的尾端对应与两处夹杆的尾端转动连接在一起，丝杠用于旋转推进驱使滑移驱动杆前后滑移；

所述U形轨道框的底部前方位置焊接有T形受力板，常态下两处导轮与T形受力板抵靠接触，翻面电机驱使日字转动架以及夹紧于两处夹杆之间的电芯转动翻面时，其中一处导轮顶推日字转动架以及翻面电机向上滑移空位。

进一步的，

所述U形轨道框的左右两侧对称焊接有两处竖向轨道轴，且U形轨道框的底部焊接有底座，T形受力板与底座焊接固定连接。

进一步的，

所述翻面电机的左右两侧对称焊接有两处U形滑动框，两处U形滑动框通过弹簧顶推对应与两处竖向轨道轴和U形轨道框的左右竖撑部分滑动配合。

进一步的，

所述转盘上呈上下对称向前焊接有两处纵向支撑杆，两处纵向支撑杆的首端与日字转动架焊接固定在一起。

进一步的，

所述滑移驱动杆的上下两端对称焊接有两处矩形滑框，两处矩形滑框对应与两处纵向支撑杆滑动配合。

进一步的，

所述日字转动架的顶端后侧位置对称焊接有两处定位套，两处齿条对应与两处定位套贯穿滑动配合。

进一步的，

所述松紧电机安装于转盘上位于两处纵向支撑杆之间的部分，且丝杠的首端与日字转动架的中间竖撑杆转动连接在一起，丝杠与滑移驱动杆贯穿旋拧配合。

进一步的，

所述松紧电机安装于翻面电机的后端，且丝杠向后支撑。

进一步的，

所述滑移驱动杆上焊接套装有支撑圈，支撑圈上焊接套装有直径加粗的受力环，受力环上转动安装有传力环；

传力环的截面呈U形结构，且传力环上向后焊接有U形结构的驱动框，驱动框与翻面电机套插配合，且丝杠与驱动框的后端部分贯穿旋拧配合；

传力环远离日字转动架的环形内壁上镶嵌安装有一圈滚球，驱动框向前滑移驱动两处夹杆夹紧时，一圈滚球与受力环的后侧面滚动抵靠接触。

本发明提供的一种新能源汽车电池组装机械手，具有如下有益效果：

本发明的翻面电机驱使日字转动架以及夹紧于两处夹杆之间的电芯转动翻面时，其中一处导轮向下转移，另一处导轮向上转移，向下转移的导轮与T形受力板持续抵靠顶推将日字转动架以及翻面电机沿U形轨道框向上反推滑移，空出供日字转动架以及电芯翻转的活动空间，这使得两处夹杆以及其上的导轮，在驱动电芯转动翻面的同时可反推驱使以及电芯向上滑移空位，相较于现有技术可省去为机械手的上下滑移空位动作额外配置驱动电机，有助于降低机械手整体的制造成本。

此外，夹紧状态两处夹杆位于电芯的外侧，在两处夹杆夹紧状态跟随日字转动架转动翻面时与T形受力板产生的反推力的着力点在其中一处夹杆上具体位于导轮的中心定位轴上，不在电芯与输送带之间，这可避电芯和输送带造成互相过度挤压伤害，两处导轮可减小两处夹杆与T形受力板的摩擦阻力，降低二者的磨损。

此外，随着日字转动架持续转动，导轮的中心定位轴实质在T形受力板的抵靠限制下水平移动，其高度保持不变，而两处夹杆夹持固定的电芯是持续向上偏转的，且实质电芯是绕着力点向上偏的，如此当偏转动作开始的一瞬间着力点侧的电芯就会向上偏转并跟随反推力跟随日字转动架和翻面电机一起上升与输送带脱离开来，避免在整个转动翻面过程中电芯与输送带较长时间的摩擦接触造成互相过度磨损。

此外，翻面电机通过两处竖向轨道轴上的两处弹簧向下顶推复位，日字转动架只要翻转超过180度，两处弹簧可将两处导轮顶推抵靠于T形受力板上，将日字转动架、翻面后的电芯复位保持于水平状态，无需翻面电机精确转动确保电芯翻面后的水平，这使得翻面电机无需采用高精度的伺服电机，采用常规的电机即可，有助于进一步降低机械手的制造成本。

另外，松紧电机安装于翻面电机的后端，且传力环作为传递两处夹杆松紧驱动力的部件，其通过受力环和滑移驱动杆转动连接，可在不中断松紧电机与滑移驱动杆动力连接，对两处夹杆持续施加夹紧力的情况，保证滑移驱动杆的正常转动，不影响两处夹杆以及日字转动架的翻面动作，使松紧电机和翻面电机均可以单独自由的做360度圆周运动，互不干涉，无需考虑电源线缠绕打结的问题，可省去为翻面电机配置正反转控制电路以及控制正反转的电器元件，有助于更进一步的降低机械手的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

在附图中：

图1示出了本发明实施例一的整体前侧结构示意图；

图2示出了本发明实施例一的整体后侧结构示意图；

图3示出了本发明实施例一的整体底侧结构示意图；

图4示出了本发明实施例一的翻面电机拆卸状态示意图；

图5示出了本发明实施例一的翻面电机结构示意图；

图6示出了本发明实施例一的日字转动架结构示意图；

图7示出了本发明实施例一的夹杆拆卸状态示意图；

图8示出了本发明实施例一的日字转动架初始偏转状态示意图；

图9示出了本发明实施例二的整体前侧结构示意图；

图10示出了本发明实施例二的松紧电机安装位置图；

图11示出了本发明实施例二的驱动框结构示意图；

图12示出了本发明实施例二的驱动框拆卸状态示意图；

图13示出了本发明实施例二的传力环半剖结构示意图；

附图标记列表

1、U形轨道框；101、竖向轨道轴；102、T形受力板；

2、输送带；

3、电芯；

4、翻面电机；401、U形滑动框；402、转盘；403、纵向支撑杆；

5、松紧电机；501、丝杠；

6、日字转动架；601、定位套；602、齿条；

7、夹杆；701、驱动齿轮；702、导轮；703、夹板；

8、滑移驱动杆；801、连杆；802、支撑圈；803、受力环；804、传力环；805、驱动框。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，请参考图1至图8

本发明提出了一种新能源汽车电池组装机械手，包括U形轨道框1、输送带2、电芯3，翻面电机4；U形轨道框1上滑动安装有翻面电机4；输送带2用于运送电芯3；

松紧电机5，松紧电机5的中心处安装有丝杠501；翻面电机4转轴上的首端焊接有转盘402，转盘402的前侧焊接有日字转动架6，日字转动架6左右两端的竖撑轴上对称转动安装有两处夹杆7，两处夹杆7的首端均向内侧均焊接有一处夹板703，且夹紧状态两处夹杆7与电芯3的左右两侧之间保持有间距；夹杆7的尾端转套上均焊接有一处驱动齿轮701，常态下两处夹杆7横向水平敞开并与输送带2脱离开来，这可避免对输送带2上运送的电芯3造成阻挡障碍，两处夹杆7上均转动安装有一处导轮702，两处夹杆7以及夹板703与输送带2之间均保持间隔距离，两处夹杆7通过两处导轮702与T形受力板102接触传递转动时产生的反推驱动力，且夹紧状态两处夹杆7位于电芯3的外侧，在两处夹杆7夹紧状态跟随日字转动架6转动翻面时与T形受力板102产生的反推力的着力点在其中一处夹杆7上具体位于导轮702的中心定位轴上，不在电芯3与输送带2之间，这可避电芯3和输送带2造成互相过度挤压伤害，两处导轮702可减小两处夹杆7与T形受力板102的摩擦阻力，降低二者的磨损；

值得注意的是：为确保对电芯3的夹持力度适中，在保证夹持力的同时不伤害电芯3，松紧电机5需要采用可精确控制输出力度的伺服电机；

随着日字转动架6持续转动，导轮702的中心定位轴实质在T形受力板102的抵靠限制下水平移动，其高度保持不变，而两处夹杆7夹持固定的电芯3是持续向上偏转的，且实质电芯3是绕着力点向上偏的，如此当偏转动作开始的一瞬间着力点侧的电芯3就会向上偏转并跟随反推力跟随日字转动架6和翻面电机4一起上升与输送带2脱离开来（参照图8），避免在整个转动翻面过程中电芯3与输送带2较长时间的摩擦接触造成互相过度磨损；

日字转动架6上呈左右对称滑动安装有两处齿条602，两处齿条602与两处驱动齿轮701啮合传动用于驱动两处夹杆7摆转开合；日字转动架6与转盘402之间径直滑动安装有滑移驱动杆8，滑移驱动杆8上呈左右对称转动连接有两组连杆801，两组连杆801的尾端对应与两处夹杆7的尾端转动连接在一起，丝杠501用于旋转推进驱使滑移驱动杆8前后滑移，两组连杆801、两处齿条602以及滑移驱动杆8共同连接组成了两处曲柄滑块机构，通过此两处机构，前后驱动滑移驱动杆8可顶推驱使两处驱动齿轮701相向滑移，控制两处夹杆7摆转开合；

U形轨道框1的底部前方位置焊接有T形受力板102，常态下两处导轮702与T形受力板102抵靠接触，翻面电机4用于转动驱使日字转动架6以及电芯3翻面，翻面电机4驱使日字转动架6以及夹紧于两处夹杆7之间的电芯3转动翻面时，其中一处导轮702向下转移，另一处导轮702向上转移，向下转移的导轮702与T形受力板102持续抵靠顶推将日字转动架6以及翻面电机4沿U形轨道框1向上反推滑移，空出供日字转动架6以及电芯3翻转的活动空间，这使得两处夹杆7以及其上的导轮702，在驱动电芯3转动翻面的同时可反推驱使以及电芯3向上滑移空位，相较于现有技术可省去为机械手的上下滑移空位动作额外配置驱动电机，有助于降低机械手整体的制造成本。

具体的，

U形轨道框1的左右两侧对称焊接有两处竖向轨道轴101，且U形轨道框1的底部焊接有底座，T形受力板102与底座焊接固定连接。

具体的，

翻面电机4的左右两侧对称焊接有两处U形滑动框401，两处U形滑动框401通过弹簧顶推对应与两处竖向轨道轴101和U形轨道框1的左右竖撑部分滑动配合，翻面电机4通过两处竖向轨道轴101上的两处弹簧向下顶推复位，日字转动架6只要翻转超过100度，两处弹簧可将两处导轮702顶推抵靠于T形受力板102上，将日字转动架6、翻面后的电芯3复位保持于水平状态，无需翻面电机4精确转动确保电芯3翻面后的水平，这使得翻面电机4无需采用高精度的伺服电机，采用常规的电机即可，有助于进一步降低机械手的制造成本。

具体的，

转盘402上呈上下对称向前焊接有两处纵向支撑杆403，两处纵向支撑杆403的首端与日字转动架6焊接固定在一起。

具体的，

滑移驱动杆8的上下两端对称焊接有两处矩形滑框，两处矩形滑框对应与两处纵向支撑杆403滑动配合。

具体的，

日字转动架6的顶端后侧位置对称焊接有两处定位套601，两处齿条602对应与两处定位套601贯穿滑动配合。

具体的，

松紧电机5安装于转盘402上位于两处纵向支撑杆403之间的部分，且丝杠501的首端与日字转动架6的中间竖撑杆转动连接在一起，丝杠501与滑移驱动杆8贯穿旋拧配合，松紧电机5通过丝杠501可正反旋转推进驱使滑移驱动杆8前后滑动，为两处夹杆7提供摆转开合的驱动力；

松紧电机5直接安装于翻面电机4的转轴上，跟随翻面电机4的转轴一起转动，为防止松紧电机5的电源线跟随持续的圆周转动互相缠绕打结，需将翻面电机4设置成正反转动的控制形式，即当翻面电机4驱动日字转动架6翻转180度完成一次翻面作业后，再次使用时需要回转复位，不能持续进行360度的圆周转动。

在实施例一的基础上，实施例二，如图9-图13所示：

松紧电机5安装于翻面电机4的后端，且丝杠501向后支撑，通过驱动框805，松紧电机5以及丝杠501可正反旋转推进驱使传力环804和滑移驱动杆8前后滑移为两处夹杆7提供摆转开合的驱动力，且传力环804作为传递两处夹杆7松紧驱动力的部件，其通过受力环803和滑移驱动杆8转动连接，可在不中断松紧电机5与滑移驱动杆8动力连接，对两处夹杆7持续施加夹紧力的情况，保证滑移驱动杆8的正常转动，不影响两处夹杆7以及日字转动架6的翻面动作，使松紧电机5和翻面电机4均可以单独自由的做360度圆周运动，互不干涉，相较于实施例一无需考虑电源线缠绕打结的问题，可省去为翻面电机4配置正反转控制电路以及控制正反转的电器元件，有助于更进一步的降低机械手的制造成本。

具体的，

滑移驱动杆8上焊接套装有支撑圈802，支撑圈802上焊接套装有直径加粗的受力环803，受力环803上转动安装有传力环804；

传力环804的截面呈U形结构，且传力环804上向后焊接有U形结构的驱动框805，驱动框805与翻面电机4套插配合，且丝杠501与驱动框805的后端部分贯穿旋拧配合；

传力环804远离日字转动架6的环形内壁上镶嵌安装有一圈滚球，驱动框805向前滑移驱动两处夹杆7夹紧时，一圈滚球与受力环803的后侧面滚动抵靠接触，一圈滚球可减小松紧电机5在对两处夹杆7施加夹紧力时，传力环804与受力环803之间的转动摩擦阻力。

本发明的工作原理：两处夹杆7以及夹板703用于夹紧电芯3，两处夹杆7的夹紧原理为：两组连杆801、两处齿条602以及滑移驱动杆8共同连接组成了两处曲柄滑块机构，通过此两处机构，前后驱动滑移驱动杆8可顶推驱使两处驱动齿轮701相向滑移，控制两处夹杆7摆转开合，且松紧电机5通过丝杠501可正反旋转推进驱使滑移驱动杆8前后滑动，为两处夹杆7提供摆转开合的驱动力；

翻面电机4用于转动驱使日字转动架6以及电芯3翻面，翻面电机4驱使日字转动架6以及夹紧于两处夹杆7之间的电芯3转动翻面时，其中一处导轮702向下转移，另一处导轮702向上转移，向下转移的导轮702与T形受力板102持续抵靠顶推将日字转动架6以及翻面电机4沿U形轨道框1向上反推滑移，空出供日字转动架6以及电芯3翻转的活动空间，日字转动架6翻转超过100度后，两处竖向轨道轴101上的两处弹簧可将两处导轮702顶推抵靠于T形受力板102上，将日字转动架6、翻面后的电芯3复位保持于水平状态；

在翻面过程中，随着日字转动架6持续转动，导轮702的中心定位轴实质在T形受力板102的抵靠限制下水平移动，其高度保持不变，而两处夹杆7夹持固定的电芯3是持续向上偏转的，且实质电芯3是绕着力点向上偏的，如此当偏转动作开始的一瞬间着力点侧的电芯3就会向上偏转并跟随反推力跟随日字转动架6和翻面电机4一起上升与输送带2脱离开来（参照图8），避免在整个转动翻面过程中电芯3与输送带2较长时间的摩擦接触造成互相过度磨损；

翻面电机4以及松紧电机5采用自动化控制系统控制，自动化控制系统被输送带2上的电芯3触发后，首先控制松紧电机5正转推进驱使两处夹杆7以及夹板703互相靠近摆转将电芯3夹紧，松紧电机5通过伺服驱动可精确控制转动的圈数以及对电芯3施加的夹紧力，当松紧电机5转动至设定转动圈数后，触发驱动翻面电机4转动，翻面电机4的转动时间通过时间继电器设定，保证在设定的转动时间内日字转动架6翻转超过100度即可，日字转动架6在转动停止后，立即被两处竖向轨道轴101上的两处弹簧向下顶推恢复水平，并将电芯3保持在水平状态，日字转动架6停转1秒后，触发启动松紧电机5回转，控制两处夹杆7以及夹板703互相远离打开并置于横撑水平状态，将电芯3松开，自此完成了一次翻面作业。

本文中，有以下几点需要注意：

1.本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其它结构可参考通常设计。

2.在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种新能源汽车电池组装机械手，包括：U形轨道框（1）、输送带（2）、电芯（3），翻面电机（4）；所述U形轨道框（1）上滑动安装有翻面电机（4）；所述输送带（2）用于运送电芯（3）；

其特征在于，松紧电机（5），所述松紧电机（5）的中心处安装有丝杠（501）；所述翻面电机（4）通过弹簧顶推下滑复位，翻面电机（4）转轴上的首端焊接有转盘（402），转盘（402）的前侧焊接有日字转动架（6），日字转动架（6）左右两端的竖撑轴上对称转动安装有两处夹杆（7），两处夹杆（7）的首端均向内侧焊接有一处夹板（703），且夹紧状态两处夹杆（7）与电芯（3）的左右两侧之间保持有间距；所述夹杆（7）的尾端转套上均焊接有一处驱动齿轮（701），常态下两处夹杆（7）横向水平敞开并与输送带（2）脱离开来，两处夹杆（7）上均转动安装有一处导轮（702），两处夹杆（7）以及夹板（703）与输送带（2）之间均保持间隔距离；

所述日字转动架（6）上呈左右对称滑动安装有两处齿条（602），两处齿条（602）与两处驱动齿轮（701）啮合传动；所述日字转动架（6）与转盘（402）之间径直滑动安装有滑移驱动杆（8），滑移驱动杆（8）上呈左右对称转动连接有两组连杆（801），两组连杆（801）的尾端对应与两处夹杆（7）的尾端转动连接在一起，丝杠（501）用于旋转推进驱使滑移驱动杆（8）前后滑移；

所述U形轨道框（1）的底部前方位置焊接有T形受力板（102），常态下两处导轮（702）与T形受力板（102）抵靠接触，翻面电机（4）驱使日字转动架（6）以及夹紧于两处夹杆（7）之间的电芯（3）转动翻面时，其中一处导轮（702）顶推日字转动架（6）以及翻面电机（4）向上滑移空位；

所述U形轨道框（1）的左右两侧对称焊接有两处竖向轨道轴（101），且U形轨道框（1）的底部焊接有底座，T形受力板（102）与底座焊接固定连接；

所述翻面电机（4）的左右两侧对称焊接有两处U形滑动框（401），两处U形滑动框（401）通过弹簧顶推对应与两处竖向轨道轴（101）和U形轨道框（1）的左右竖撑部分滑动配合。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池组装机械手，其特征在于，

所述转盘（402）上呈上下对称向前焊接有两处纵向支撑杆（403），两处纵向支撑杆（403）的首端与日字转动架（6）焊接固定在一起。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池组装机械手，其特征在于，

所述滑移驱动杆（8）的上下两端对称焊接有两处矩形滑框，两处矩形滑框对应与两处纵向支撑杆（403）滑动配合。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池组装机械手，其特征在于，

所述日字转动架（6）的顶端后侧位置对称焊接有两处定位套（601），两处齿条（602）对应与两处定位套（601）贯穿滑动配合。

5.根据权利要求2所述的一种新能源汽车电池组装机械手，其特征在于，

所述松紧电机（5）安装于转盘（402）上位于两处纵向支撑杆（403）之间的部分，且丝杠（501）的首端与日字转动架（6）的中间竖撑杆转动连接在一起，丝杠（501）与滑移驱动杆（8）贯穿旋拧配合。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池组装机械手，其特征在于，

所述松紧电机（5）安装于翻面电机（4）的后端，且丝杠（501）向后支撑。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池组装机械手，其特征在于，

所述滑移驱动杆（8）上焊接套装有支撑圈（802），支撑圈（802）上焊接套装有直径加粗的受力环（803），受力环（803）上转动安装有传力环（804）；

传力环（804）的截面呈U形结构，且传力环（804）上向后焊接有U形结构的驱动框（805），驱动框（805）与翻面电机（4）套插配合，且丝杠（501）与驱动框（805）的后端部分贯穿旋拧配合；

传力环（804）远离日字转动架（6）的环形内壁上镶嵌安装有一圈滚球，驱动框（805）向前滑移驱动两处夹杆（7）夹紧时，一圈滚球与受力环（803）的后侧面滚动抵靠接触。