CN203125525U - 用于水平多关节机器人的车用锂电池装配机械手 - Google Patents
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Abstract
一种用于水平多关节机器人的车用锂电池装配机械手，安装在所述水平多关节机器人的机械手臂末端，所述车用锂电池装配机械手包括基板及安装在所述基板上的取放机构、夹取机构和压板机构，所述基板的上方设置有用于与所述机械手臂连接的连接机构，所述取放机构、夹取机构及所述压板机构均设置在所述基板的下方，所述取放机构、夹取机构及所述压板机构分别与所述水平多关节机器人的控制机构连接。本实用新型可以将单体锂电池结合生产线节拍稳定、快速、安全地从电池组中按规律取出并输送到生产线指定位置，保证了整个移载过程的可控性及稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于车用锂电池装配线的工装，特别是一种气缸驱动的用于水平多关节机器人的车用锂电池装配机械手。
背景技术
目前动力锂电池的装配还处于初级阶段，国内大部分工厂纯靠手工装配，工作效率极低，并且操作过程中极易出现人工失误，造成电池短路等不合格品。目前车用锂电池装配多采用纯手工操作，尚未见到成熟的车用锂电池装配线的机械手技术。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于水平多关节机器人的能够移载锂电池并稳定、快速、安全地从锂电池组抓取单体锂电池的车用锂电池装配机械手。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于水平多关节机器人的车用锂电池装配机械手，安装在所述水平多关节机器人的机械手臂末端，其中，所述车用锂电池装配机械手包括基板及安装在所述基板上的取放机构、夹取机构和压板机构，所述基板的上方设置有用于与所述机械手臂连接的连接机构，所述取放机构、夹取机构及所述压板机构均设置在所述基板的下方，所述取放机构、夹取机构及所述压板机构分别与所述水平多关节机器人的控制机构连接。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述连接机构包括连接轴座和连接板，所述连接轴座安装在所述连接板上，所述连接板包括顺序连接的第一连接面、第二连接面和第三连接面，所述连接轴座安装在所述第二连接面上，所述第一连接面和所述第三连接面分别与所述基板连接。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述取放机构包括吸头安装板、吸头驱动机构和吸头部件，所述吸头安装板安装在所述基板下方并与所述基板平行设置，所述吸头驱动机构安装在所述基板上方并分别与所述吸头安装板及所述控制机构连接，所述吸头部件安装在所述吸头安装板的下方。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述吸头部件包括吸盘和真空发生器，所述真空发生器安装在所述吸头安装板上，所述吸盘安装在所述真空发生器的末端，所述真空发生器与所述控制机构连接。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述夹取机构包括夹取驱动机构和夹爪机构，所述夹取驱动机构安装在所述基板的下方，所述夹取驱动机构分别与所述控制机构和所述夹爪机构连接。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述夹爪机构包括对称设置的一对夹爪，所述夹爪包括夹爪支架和设置在所述夹爪支架末端的多个爪牙，所述爪牙向内的一侧设置有坡口，所述基板为矩形结构，所述夹爪支架沿所述基板的长度方向平行设置。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述夹爪机构还包括一辅助夹爪，所述辅助夹爪包括辅助夹爪支架和设置在所述辅助夹爪支架末端的多个辅助爪牙，所述辅助爪牙向内的一侧设置有坡口，所述辅助夹爪支架与一夹爪支架连接且平行设置。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述吸头安装板上设置有用于所述夹取驱动机构穿过的孔，所述夹取驱动机构穿过所述吸头安装板的孔与所述基板连接。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述压板机构包括对称设置的一对压板和压板驱动机构，所述压板的底端还设置有导柱，所述压板安装在所述基板的下方并分别设置在所述吸头安装板的两端，所述压板的对称轴线与所述夹爪的对称轴线垂直设置，所述压板驱动机构安装在所述基板的上方，所述压板驱动机构分别与所述压板及所述控制机构连接。
上述的车用锂电池装配机械手，其中，所述基板与所述吸头安装板均为矩形结构，所述吸头安装板的四个角上分别设置有吸头部件，所述吸头部件分别位于所述夹爪和所述压板之间。
本实用新型的有益功效在于：
本实用新型用水平多关节机器人，准确快速定位锂电池组位置，用四个真空吸盘及标准导杆气缸搬运锂电池组的上下面板，用气缸驱动机械手夹爪抓取电池，用压板及标准导杆气缸按压电池并通过以上所有元件的联动控制实现了安全快速移载锂电池，本实用新型可以将单体锂电池结合生产线节拍稳定、快速、安全地从电池组中按规律取出并输送到生产线指定位置，保证了整个移载过程的可控性及稳定性。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型一实施例的连接机构结构示意图；
图3为本实用新型一实施例的取放机构结构示意图；
图4为本实用新型一实施例的夹取机构结构示意图；
图5为本实用新型一实施例的压板机构结构示意图。
其中，附图标记
1 基板
2 取放机构
21 吸头安装板
22 吸头驱动机构
23 吸头部件
231 吸盘
232 真空发生器
3 夹取机构
31 夹取驱动机构
32 夹爪机构
321 夹爪
3211 夹爪支架
3212 爪牙
322 辅助夹爪
4 压板机构
41 压板
42 压板驱动机构
43 导柱
5 连接机构
51 连接轴座
52 连接板
521 第一连接面
522 第二连接面
523 第三连接面
6 夹板模具
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：
参见图1，图1为本实用新型结构示意图。本实用新型的用于水平多关节机器人的车用锂电池装配机械手，安装在所述水平多关节机器人（图未示）的机械手臂末端，所述车用锂电池装配机械手包括基板1及安装在所述基板1上的取放机构2、夹取机构3和压板机构4，所述基板1的上方设置有用于与所述机械手臂（图未示）连接的连接机构5，所述取放机构2、夹取机构3及所述压板机构4均设置在所述基板1的下方，所述取放机构2、夹取机构3及所述压板机构4分别与所述水平多关节机器人的控制机构（图未示）连接。本实用新型的各个驱动部件优选气缸，取放机构2优选真空元器件，因气缸及真空元器件应用已日趋成熟，尤其是其加工精度及装配精度已经能够满足市场上绝大多数的自动化生产设备的需求，同时，该水平多关节机器人其他部分以及控制机构的结构、功能及工作原理，以及该控制机构与本实用新型的连接及控制关系等均为较成熟的现有技术，故在此不作赘述。
参见图2，图2为本实用新型一实施例的连接机构结构示意图。本实施例中，所述连接机构5包括连接轴座51和连接板52，所述连接轴座51安装在所述连接板52上，所述连接板52包括顺序连接的第一连接面521、第二连接面522和第三连接面523，所述连接轴座51安装在所述第二连接面522上，所述第一连接面521和所述第三连接面523分别与所述基板1连接。
参见图3，图3为本实用新型一实施例的取放机构结构示意图。本实施例中，所述取放机构2包括吸头安装板21、吸头驱动机构22和吸头部件23，所述吸头安装板21安装在所述基板1下方并与所述基板1平行设置，所述吸头驱动机构22安装在所述基板1上方并分别与所述吸头安装板21及所述控制机构连接，所述吸头部件23安装在所述吸头安装板21的下方。其中，所述吸头部件23包括吸盘231和真空发生器232，所述真空发生器232安装在所述吸头安装板21上，所述吸盘231安装在所述真空发生器232的末端，所述真空发生器232与所述控制机构连接。本实施例中，所述吸头安装板21上设置有用于所述夹取驱动机构32穿过的孔，所述夹取驱动机构32穿过所述吸头安装板21的孔与所述基板1连接。所述基板1与所述吸头安装板21均优选为矩形结构，所述吸头安装板21的四个角上分别设置有吸头部件23，所述吸头部件23分别位于所述夹爪321和所述压板41之间。
参见图4，图4为本实用新型一实施例的夹取机构结构示意图。本实施例中，所述夹取机构3包括夹取驱动机构31和夹爪机构32，所述夹取驱动机构31安装在所述基板1的下方，所述夹取驱动机构31分别与所述控制机构和所述夹爪机构32连接。其中，所述夹爪机构32包括对称设置的一对夹爪3221，所述夹爪321包括夹爪支架3211和设置在所述夹爪支架3211末端的多个爪牙3212，所述爪牙3212向内的一侧设置有坡口，所述基板1优选为矩形结构，所述夹爪支架3211优选沿所述基板1的长度方向平行设置。在本实施例中，所述夹爪机构32还可包括一辅助夹爪322，所述辅助夹爪322包括辅助夹爪支架和设置在所述辅助夹爪支架末端的多个辅助爪牙，所述辅助爪牙向内的一侧设置有坡口，所述辅助夹爪支架与一夹爪支架3211连接且平行设置。
参见图5，图5为本实用新型一实施例的压板机构结构示意图。本实施例中，所述压板机构4包括对称设置的一对压板41和压板驱动机构42，所述压板41的底端还设置有导柱43，导柱43的作用为在夹取放置锂电池时，通过导柱43与锂电池上定位孔的配合来精确定位锂电池位置，导柱43安装在压板41的底部，且无相对位移，所述压板41安装在所述基板1的下方并分别设置在所述吸头安装板21的两端，所述压板41的对称轴线优选与所述夹爪321的对称轴线垂直设置，所述压板驱动机构42安装在所述基板1的上方，所述压板驱动机构42分别与所述压板41及所述控制机构连接。
在本实用新型一实施例中，采用雅马哈水平多关节机器人实现整个手爪的驱动。根据机械手臂的长度和搬运重量雅马哈水平多关节机器人分为微型、小型、中型、大型四种类型的机器人，机械手臂长度范围：120mm～1200mm，最大搬运重量达到50kg。本实用新型优选小型水平多关节机器人YK1000（臂长1000mm，持重10kg）实现整个机械手的快速、稳定、可靠的移动。
本实用新型经过合理的机械结构承重计算，并通过上下提升的速度及重量计算优选SMC的CDQ2A20-30D型气缸作为取放机构2和压板机构4的驱动机构，能够保证稳定、可靠、快速的上下提升锂电池组的上下面板及压紧结构。经过对锂电池本身结构及材料的工艺分析，并通过机械机构的计算选择SMC公司的MHL2-25D1-M9BL型夹爪驱动气缸，并在可靠抓取的同时，选用POM材料（一般是指聚甲醛塑料，俗称赛钢）夹取锂电池，不但保证电池本身的薄膜不受损坏，并保证电池两端不发生短路，而且依据单体锂电池的结构特征，将夹爪设计成易于抓取的形状，夹爪抓取部位在电池中间部位，且在夹爪处设有坡口，目的是在电池定位不准的情况下也能准确、快速的抓取电池，并移载到相应位置，能够更加可靠的抓取、搬运和放置。
在锂电池装配过程中，整个装置由控制机构的主控PLC发送指令给机器人同时控制夹取机构3、压板机构4及取放机构2完成整体联动过程。其中：
车用锂电池的上下盖板装配：车用锂电池装配机械手由主控PLC发送命令通过水平多关节机器人移动至车用锂电池的上夹板位置，主控PLC发送信号给吸盘231，吸盘231将上夹板吸取后，由水平多关节机器人带动车用锂电池装配机械手将锂电池搬运到指定的锂电池组装配位置；
车用锂电池的电池本体装配：由主控PLC发送命令通过水平多关节机器人移动至电池原料位置，夹取机构3抓取单体锂电池，车用锂电池装配机械手通过水平多关节机器人移动将单体锂电池放入叠跺位置上，夹取机构3松开单体锂电池的同时通过压板机构4定位、压紧锂电池；同时车用锂电池装配机械手移动到下一个抓取电池的位置继续以上动作。
叠加数个单体锂电池后，取放机构2将中夹板放入叠加的锂电池上面，夹取机构3再继续抓取单体锂电池放于中夹板上面，叠加数个单体锂电池后，最后取放机构2将后夹板置于锂电池上面，完成整个锂电池的组装，在此过程中，每加入一个单体锂电池或一种夹板，都需要压板机构4定位、压紧。
在电池抓取过程中，整个装置由通过水平多关节机器人移动下放，通过标准导杆气缸上下驱动和真空吸盘的共同作用搬运锂电池组的上面板，通过夹取机构抓取电池，电池抓取后放入夹板模具6再通过气缸带动下的压板按压电池，机械手爪在水平多关节机器人的驱动下回到电池组位置，继续抓取电池，再次将电池放入相应夹板模具6上，通过压板按压，如此循环，直至将所有电池取出，最后再通过标准导杆气缸上下驱动和真空吸盘231的共同作用搬运锂电池组的下面板，完成整个动作流程。
本实用新型是一种集合了真空技术及气动传动技术联动控制而形成的用于移载锂电池的专用设备，可以将单体锂电池结合生产线节拍稳定、快速、安全的将电池按规律输送到生产线指定位置，可以准确快速定位锂电池组位置，用真空吸盘搬运锂电池组的上面板与下面板，用专用夹爪及驱动气爪抓取电池，通过气缸作用压板压紧电池，并通过以上所有元件的联动控制达到安全快速移载锂电池的目的。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于水平多关节机器人的车用锂电池装配机械手，安装在所述水平多关节机器人的机械手臂末端，其特征在于，所述车用锂电池装配机械手包括基板及安装在所述基板上的取放机构、夹取机构和压板机构，所述基板的上方设置有用于与所述机械手臂连接的连接机构，所述取放机构、夹取机构及所述压板机构均设置在所述基板的下方，所述取放机构、夹取机构及所述压板机构分别与所述水平多关节机器人的控制机构连接。
2.如权利要求1所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述连接机构包括连接轴座和连接板，所述连接轴座安装在所述连接板上，所述连接板包括顺序连接的第一连接面、第二连接面和第三连接面，所述连接轴座安装在所述第二连接面上，所述第一连接面和所述第三连接面分别与所述基板连接。
3.如权利要求1或2所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述取放机构包括吸头安装板、吸头驱动机构和吸头部件，所述吸头安装板安装在所述基板下方并与所述基板平行设置，所述吸头驱动机构安装在所述基板上方并分别与所述吸头安装板及所述控制机构连接，所述吸头部件安装在所述吸头安装板的下方。
4.如权利要求3所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述吸头部件包括吸盘和真空发生器，所述真空发生器安装在所述吸头安装板上，所述吸盘安装在所述真空发生器的末端，所述真空发生器与所述控制机构连接。
5.如权利要求1、2或4所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述夹取机构包括夹取驱动机构和夹爪机构，所述夹取驱动机构安装在所述基板的下方，所述夹取驱动机构分别与所述控制机构和所述夹爪机构连接。
6.如权利要求5所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述夹爪机构包括对称设置的一对夹爪，所述夹爪包括夹爪支架和设置在所述夹爪支架末端的多个爪牙，所述爪牙向内的一侧设置有坡口，所述基板为矩形结构，所述夹爪支架沿所述基板的长度方向平行设置。
7.如权利要求6所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述夹爪机构还包括一辅助夹爪，所述辅助夹爪包括辅助夹爪支架和设置在所述辅助夹爪支架末端的多个辅助爪牙，所述辅助爪牙向内的一侧设置有坡口，所述辅助夹爪支架与一夹爪支架连接且平行设置。
8.如权利要求3所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述吸头安装板上设置有用于所述夹取驱动机构穿过的孔，所述夹取驱动机构穿过所述吸头安装板的孔与所述基板连接。
9.如权利要求6、7或8所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述压板机构包括对称设置的一对压板和压板驱动机构，所述压板的底端还设置有导柱，所述压板安装在所述基板的下方并分别设置在所述吸头安装板的两端，所述压板的对称轴线与所述夹爪的对称轴线垂直设置，所述压板驱动机构安装在所述基板的上方，所述压板驱动机构分别与所述压板及所述控制机构连接。
10.如权利要求9所述的车用锂电池装配机械手，其特征在于，所述基板与所述吸头安装板均为矩形结构，所述吸头安装板的四个角上分别设置有吸头部件，所述吸头部件分别位于所述夹爪和所述压板之间。
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