CN203652772U - 堆叠旋转顶升装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种堆叠旋转顶升装置，包括：机器人抓取单元、堆叠模块、升降模块、顶升模块和旋转模块；堆叠模块包括相互垂直设置的升降台面支撑板和夹具托盘，待组装物品单元放置在两者形成的拐角内，升降模块连接堆叠模块，带动其沿夹具托盘高度方向升降运动，旋转模块与堆叠模块连接，旋转模块带动堆叠模块绕轴旋转，顶升模块连接堆叠模块和旋转模块，带动堆叠模块和旋转模块升降。本实用新型通过设置堆叠模块，能够实现待组装物品单元串联或并联组合叠加作业，进一步可由旋转模块将组合单元由纵向放置转换成横向放置，降低产品不安全因素、产线工人劳动负荷，提高产线自动化建设程度，优化产线资源配置，为产线实现自动化提供了可行性。

Description

堆叠旋转顶升装置

技术领域

本实用新型涉及搬运装置，特别是涉及一种堆叠旋转顶升装置。

背景技术

在动力电池封装（Pack）生产过程中，先把电池单体组装成若干小单元，再把小单元组成模组，本实用型机构涉及到一种堆叠旋转顶升装置的模组装配工作平台，主要解决多个单无串联或并联组合叠加作业方式及组合装配完成的模组在翻转、搬运过程中的产品不安全因素，降低产线工人劳动负荷，提高产线自动化建设程度，优化产线资源配置。

目前国内Pack模组装配主要以手工线为主，常用两种方式：

横向堆叠模组装配：装配工人在已分选好单元的缓存区或在小单元组装工位，将对应模组所需的单元数量分组放置在小推车上转运至模组装配工位。模组装配工位需二人配合操作，一工人负责从转运车上拾取单元按工艺要求横向排列堆叠，另一工人扶持已堆叠单元防止倾倒。堆叠完成一工人用力推压模组两端使其锁紧螺栓伸出模组端面，锁紧螺母由另一工人套上预拧紧，然后采用非标标尺限位将其模组锁紧。

纵向堆叠模组装配：装配工人在已分选好单元的缓存区或在小单元组装工位，将对应模组所需的单元数量分组放置在小推车上转运至模组装配工位。工人从转运车上拾取单元按工艺要求纵向放置于模组装配型腔，堆叠完成工人向下推压模组上端使其锁紧螺栓伸出模组端面，同时套上锁紧螺母预拧紧，然后采用非标标尺限位将其模组锁紧。装配完成将模组搬出型腔横向放置，模组较重时需二人配合放置。

从国内模组装配线方案中的两种装配方式只适合研发阶段的试制生产线，电池单元采用人工转运，模组装配纯属手工操作，模组翻转完全借助于人工完成。在模组装配的所有工艺过程中时间上有很大的浪费，非常的不经济，生产效率低、工人劳动强度大，产品质量、安全上存在隐患。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种堆叠旋转顶升装置，其包括：机器人抓取单元、堆叠模块、升降模块、顶升模块和旋转模块；所述堆叠模块包括相互垂直设置的升降台面支撑板和夹具托盘，待组装物品单元放置在升降台面支撑板和夹具托盘形成的拐角内，所述升降模块连接所述堆叠模块，带动其沿所述夹具托盘高度方向升降运动，所述旋转模块与堆叠模块连接，旋转模块的旋转轴平行于升降台面支撑板和夹具托盘的连接线，旋转模块带动堆叠模块绕旋转轴旋转，所述顶升模块连接堆叠模块和旋转模块，带动堆叠模块和旋转模块升降。

其中，所述升降模块包括：由升降机构机板围成的升降仓，安装在升降仓内且与所述升降台面支撑板连接的梯形丝杆，与梯形丝杆连接的升降电机，安装在升降仓内且与所述升降台面支撑板相匹配的导轨，由升降电机驱动升降台面支撑板沿导轨升降。

其中，所述旋转模块包括：旋转电机，与旋转电机输出轴连接的旋转链条单元，安装在所述升降机构机板上的第一旋转固定板，所述旋转轴安装在所述第一旋转固定板上且与旋转链条单元通过张紧轮连接，以由所述旋转电机通过旋转链条单元、张紧轮和旋转轴带动升降机构机板翻转。

其中，所述顶升模块具有两组，堆叠模块和升降模块设置在两组顶升模块之间，两组顶升模块都包括：顶升底板，其上安装旋转模块；顶升丝杆和顶升导柱，穿过顶升底板安装在堆叠旋转顶升装置的机构底板上，顶升丝杆连接顶升底板；其中一组顶升模块还包括：顶升电机，安装在顶升丝杆顶端，驱动顶升丝杆转动以带动顶升底板升降；顶升链条，连接两组顶升模块中的顶升丝杆。

其中，每组顶升模块还包括：直线轴承，安装在顶升导柱上；支撑杆，底端固定在机构底板，顶端支撑顶升电机；涡轮减速机，设置在顶升电机和顶升丝杆之间；所述支撑杆上设置有多个顶升限位开关，对顶升电机带动顶升底板移动进行限位。

其中，所述机器人抓取单元包括：设置在顶升底板上的机械手支撑板，安装在机械手支撑板上的抓取机械手，设置在抓取机械手上的吸盘，与抓取机械手连接的抓取气缸，以及与抓取气缸连接的单轴机器人。

其中，所述升降模块还包括：升降安装面板，与升降台面支撑板、梯形丝杆和导轨分别连接。

其中，所述堆叠模块还包括：定位气缸，安装在升降台面支撑板上。

其中，所述旋转链条单元包括：第一旋转链条，连接旋转电机输出轴和第一连接齿轮；第二旋转链条，连接第一连接齿轮和第二连接齿轮；第三旋转链条，连接第二连接齿轮，并通过张紧轮连接所述旋转轴。

其中，所述旋转模块还包括：第二旋转固定板和第三旋转固定板，固定在所述顶升底板上，其上分别安装第一连接齿轮和第二连接齿轮。

（三）有益效果

上述技术方案所提供的堆叠旋转顶升机构，通过设置堆叠模块，能够实现待组装物品单元串联或并联组合叠加作业，进一步可由旋转模块将组合单元由纵向放置转换成横向放置，降低产品不安全因素、产线工人劳动负荷，提高产线自动化建设程度，优化产线资源配置，为产线实现自动化提供了可行性。

附图说明

图1是本实用新型实施例堆叠旋转顶升装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例堆叠旋转顶升装置的局部放大图；

图3是本实用新型实施例堆叠旋转顶升装置的工作流程图。

其中，1：机构底板；2：顶升底板；3：顶升电机；4：涡轮减速机；5：顶升导柱；6：直线轴承；7：顶升丝杆；8：顶升链条；9：顶升限位开关；10：吸盘；11：抓取机械手；12：抓取气缸；13：单轴机器人；14：机械手支撑板；15：堆叠旋转机构；16：机构底座脚杯；17：夹具托盘；18：导轨；19：升降安装面板；20：梯形丝杆；21：升降台面支撑板；22：定位气缸；23-1：第一旋转固定板；23-2：第二旋转固定板；23-3：第三旋转固定板；24-1：第一旋转链条；24-2：第二旋转链条；24-3：第三旋转链条；25：升降电机；26：张紧轮；27：旋转电机；28：旋转轴；29：升降机构机板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1和图2所示，本实施例堆叠旋转顶升装置主要包括五大部分：机器人抓取单元、堆叠模块、升降模块、顶升模块和旋转模块；其中，机器人抓取单元包括：吸盘10、抓取机械手11、抓取气缸12、单轴机器人13和机械手支撑板14；堆叠模块包括：夹具托盘17、定位气缸22和升降台面支撑板21；升降模块包括：导轨18、升降安装面板19、梯形丝杆20、升降电机25和升降机构机板29；顶升模块包括：顶升底板2、顶升电机3、涡轮减速机4、顶升导柱5、直线轴承6、顶升丝杆7、顶升链条8和顶升限位开关9；旋转模块包括：第一旋转固定板23-1、第二旋转固定板23-2、第三旋转固定板23-3、第一旋转链条24-1、第二旋转链条24-2、第三旋转链条24-3、张紧轮26、旋转电机27和旋转轴28。图1所示的结构中，还标示出了整个装置的机构底板1和支撑机构底板1的机构底座脚杯16，以及堆叠旋转机构15。

其中，所述机器人抓取单元中，机械手支撑板14设置在顶升底板2上，抓取机械手11安装在机械手支撑板14上，吸盘10设置在抓取机械手11上，抓取气缸12与抓取机械手11连接，单轴机器人13与抓取气缸12连接。单轴机器人13移动带动抓取机械手11移动，抓取气缸12工作能够开启或释放真空，使吸盘10抓取或释放待组装物品单元。

所述堆叠模块中，升降台面支撑板21和夹具托盘17相互垂直设置的，待组装物品单元放置在升降台面支撑板21和夹具托盘17形成的拐角内，旋转模块的旋转轴28平行于升降台面支撑板21和夹具托盘17的连接线，旋转模块带动堆叠模块绕旋转轴28旋转，定位气缸22安装在升降台面支撑板21上，对待组装物品单元起定位作用。其中夹具托盘17、升降台面支撑板21根据待组装物品单元的尺寸大小调整更换。

所述升降模块中，由升降机构机板29围成升降仓，梯形丝杆20安装在升降仓内且与所述升降台面支撑板21连接，升降电机25与梯形丝杆20连接，导轨18安装在升降仓内且与所述升降台面支撑板21相匹配，升降安装面板19与升降台面支撑板21、梯形丝杆20和导轨18分别连接。升降电机25通过梯形丝杆20带动升降安装面板19、升降台面支撑板21沿导轨18直线上下移运，移动过程中梯形丝杆20和导轨18起导向作用。

所述旋转模块中，旋转电机27输出轴连接第一旋转链条24-1，第一旋转链条24-1和第二旋转链条24-2之间通过第一连接齿轮连接，第二旋转链条24-2和第三旋转链条24-3之间通过第二连接齿轮连接，第三旋转链条24-3通过张紧轮26连接所述旋转轴28，第一旋转固定板23-1安装在升降机构机板29上，旋转轴28安装在第一旋转固定板23-1上，第二旋转固定板23-2和第三旋转固定板23-3固定在所述顶升底板2上，其上分别安装第一连接齿轮和第二连接齿轮。所述旋转电机27通过三根旋转链条、张紧轮26和旋转轴28带动升降机构机板29翻转。

所述顶升模块具有两组，堆叠模块和升降模块设置在两组顶升模块之间，两组顶升模块中，其中一组顶升模块包括顶升底板2，顶升底板2上开设有多个通孔，顶升导柱5、顶升丝杆7和支撑杆均穿过通孔安装在机构底板1上，顶升导柱5上设置有直线轴承6，顶升导柱5、顶升丝杆7和支撑杆顶端设置有支撑板；另一组顶升模块在上述结构的基础上，还包括设置在支撑板上的顶升电机3和涡轮减速机4，顶升丝杆7通过涡轮减速机4和顶升电机3连接，两根顶升丝杆7之间通过设置在机构底板1下方的顶升链条8连接，通过一个顶升电机3的动能，带动两个顶升丝杆7的转动；其中一个支撑杆上还设置有多个顶升限位开关9，对顶升电机3带动顶升底板2移动进行限位。顶升模块中，由顶升电机3-涡轮减速机4通过顶升丝杆7带动顶升底板2上下移动，移动过程中顶升导柱5和直线轴承6起导向作用，顶升链条8连接两根顶升丝杆7的底部，传递动能，将顶升丝杆7与其外部轴套间的螺旋运动转换为顶升底板2沿顶升丝杆7轴向的直线运动。顶升限位开关9的作用是控制顶升电机3带动顶升底板2向下移动时的极限位置、向上移动最高位置的限位、以及堆叠旋转机构工作位置。其中堆叠旋转机构工作位置设定可通过改变限位开关安装位置与程序调控。

参照图3所示，使用本实施例的堆叠旋转顶升装置进行电池模组封装，主要包括以下过程：根据不同型号模组所需的单元数量、模组的尺寸等信息赋予对应的软件存储在控制模块，当单元进入模组堆叠工位时启动该装置，升降电机工作驱动安装在梯形丝杆上的升降台面支撑板沿导轨向上升高至对应模组所需装配空间的平面高度，定位汽缸伸出升降台面支撑板进行定位，单轴机器人移动使抓取机械手到达单元正上方，抓取汽缸工作使吸盘与单元充分接触时开启真空，同时抓取汽缸停止工作，单轴机器人复位将单元送到模组堆叠区域，开启抓取汽缸使抓取机械手垂直下降，吸盘真空关闭释放单元，并关闭抓取汽缸使抓取机械手复位，同时升降电机工作使升降台面支撑板垂直下降一个单元空间。根据模组所需单元数量按工作流程图重复4至12步的工作完成模组堆叠，开启抓取汽缸使抓取机械手垂直下降充分接触模组，操作工人根据工艺要求锁紧模组，关闭抓取汽缸抬起抓取机械手。顶升电机工作时通过涡轮减速机带动固定在顶升丝杆上的顶升底板沿直线轴承向上提升，左侧的顶升丝杆是通过顶升链条进行传动，当顶升磁性开关检测到顶升底板，顶升电机停止工作，同时堆叠旋转机构开始工作，即堆叠旋转机构通过旋转电机上的第一旋转链条带动第二旋转链条、第三旋转链条进行传动将升降台面支撑板上的模组沿着旋转轴向后翻转90度，即模组放置方式由纵向放置转换为横向放置；然后关闭定位汽缸，同时启动升降电机带动安装在丝杆上的升降平台支撑板沿导轨方向水平推出模组放置在流水线上流入下道工序完成模组装配，随即所有执行机构复位。

由以上实施例可以看出，本实用新型通过设置堆叠模块，能够实现待组装物品单元串联或并联组合叠加作业，进一步可由旋转模块将组合单元由纵向放置转换成横向放置，降低产品不安全因素、产线工人劳动负荷，提高产线自动化建设程度，优化产线资源配置，为产线实现自动化提供了可行性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种堆叠旋转顶升装置，其特征在于，包括：机器人抓取单元、堆叠模块、升降模块、顶升模块和旋转模块；所述堆叠模块包括相互垂直设置的升降台面支撑板和夹具托盘，待组装物品单元放置在升降台面支撑板和夹具托盘形成的拐角内，所述升降模块连接所述堆叠模块，带动其沿所述夹具托盘高度方向升降运动，所述旋转模块与堆叠模块连接，旋转模块的旋转轴平行于升降台面支撑板和夹具托盘的连接线，旋转模块带动堆叠模块绕旋转轴旋转，所述顶升模块连接堆叠模块和旋转模块，带动堆叠模块和旋转模块升降。

2.如权利要求1所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述升降模块包括：由升降机构机板围成的升降仓，安装在升降仓内且与所述升降台面支撑板连接的梯形丝杆，与梯形丝杆连接的升降电机，安装在升降仓内且与所述升降台面支撑板相匹配的导轨，由升降电机驱动升降台面支撑板沿导轨升降。

3.如权利要求2所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述旋转模块包括：旋转电机，与旋转电机输出轴连接的旋转链条单元，安装在所述升降机构机板上的第一旋转固定板，所述旋转轴安装在所述第一旋转固定板上且与旋转链条单元通过张紧轮连接，以由所述旋转电机通过旋转链条单元、张紧轮和旋转轴带动升降机构机板翻转。

4.如权利要求3所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述顶升模块具有两组，堆叠模块和升降模块设置在两组顶升模块之间，两组顶升模块都包括：顶升底板，其上安装旋转模块；顶升丝杆和顶升导柱，穿过顶升底板安装在堆叠旋转顶升装置的机构底板上，顶升丝杆连接顶升底板；其中一组顶升模块还包括：顶升电机，安装在顶升丝杆顶端，驱动顶升丝杆转动以带动顶升底板升降；顶升链条，连接两组顶升模块中的顶升丝杆。

5.如权利要求4所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，每组顶升模块还包括：直线轴承，安装在顶升导柱上；支撑杆，底端固定在机构底板，顶端支撑顶升电机；涡轮减速机，设置在顶升电机和顶升丝杆之间；所述支撑杆上设置有多个顶升限位开关，对顶升电机带动顶升底板移动进行限位。

6.如权利要求4所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述机器人抓取单元包括：设置在顶升底板上的机械手支撑板，安装在机械手支撑板上的抓取机械手，设置在抓取机械手上的吸盘，与抓取机械手连接的抓取气缸，以及与抓取气缸连接的单轴机器人。

7.如权利要求2所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述升降模块还包括：升降安装面板，与升降台面支撑板、梯形丝杆和导轨分别连接。

8.如权利要求2所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述堆叠模块还包括：定位气缸，安装在升降台面支撑板上。

9.如权利要求4所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述旋转链条单元包括：第一旋转链条，连接旋转电机输出轴和第一连接齿轮；第二旋转链条，连接第一连接齿轮和第二连接齿轮；第三旋转链条，连接第二连接齿轮，并通过张紧轮连接所述旋转轴。

10.如权利要求9所述的堆叠旋转顶升装置，其特征在于，所述旋转模块还包括：第二旋转固定板和第三旋转固定板，固定在所述顶升底板上，其上分别安装第一连接齿轮和第二连接齿轮。

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