一种电池包半自动化抓取装置的制作方法

本实用新型涉及一种抓取装置，尤其涉及一种电池包半自动化抓取装置，用于电池包成品下线，属于新能源锂动力电池技术领域。

背景技术：

新能源电池主要分为三大核心过程：电芯、电池模组、电池包，目前新能源厂家单款电池包大概为数万台的产量，随着未来产量的不断提高，电池包部分工位也必须实现自动化，否则会大幅增加人工成本，并且安全事故发生的概率大。

新能源电池包设计的一大难题就是电池续航问题，基于目前的电芯技术，唯一的办法就是增加电池包的比能量，而为了增加比能量，势必会导致电池包的设计非常紧凑，电池包的重量增加。常见的电池包重量大概250～300公斤，目前低端的做法是用电葫芦吊运，人机工程学太差。所以，很有必要开发出一款更高自动化的电池包下线抓取装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：电池包半自动化抓取与搬运，开发一款电池包下线抓取装置，不仅能够解决产量问题，还能解决在有限空间内的搬运问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电池包半自动化抓取装置，包括：

四套气动夹紧机构，每两套气动夹紧机构分成同一组，两组气动夹紧机构能够相向移动；

控制系统，用于控制和显示气动夹紧机构的工作状态；

框架结构，用于承载气动夹紧机构与控制系统；

旋转机构，安装在框架结构中部；旋转机构由依次连接的旋转组件、分离组件和承拉组件组成。

进一步地，旋转组件包括轴座、轴承、连接法兰，连接法兰与轴承的外圈过盈配合，轴座上的轴与轴承的内圈过盈配合，这样连接法兰能够相对于轴座旋转。

进一步地，分离组件包括能够分离的上分离部、下分离部和一个垫片，上分离部安装在轴座下表面，下分离部安装在垫片的上表面。优选地，分离组件选用气动快速分离器。

进一步地，承拉组件包括安装板和四个连接柱，安装板固定在框架结构的中部，连接柱的上端采用可拆卸方式安装在轴座下表面，连接柱的下端也采用可拆卸的方式安装在安装板的上表面。

进一步地，气动夹紧机构包括：

导轨，固定在框架结构上；

滑块，滑动安装在导轨上；

夹抓座，固定在滑块上；

L形夹抓，通过连接部件连接至夹抓座；

气缸，与夹抓座连接并推动夹抓座沿着导轨方向移动。优选地，气缸选用自锁气缸。

进一步地，控制系统包括：

电磁阀，控制气缸气路的通断；

控制开关，控制电磁阀的开启与关闭；

控制指示灯，用于显示控制开关的工作状态。

进一步地，控制系统还包括行程开关，行程开关能够使控制开关失效。

进一步地，抓取装置还包括安装在框架结构边缘的扶手，控制开关安装在扶手上。

本实用新型的有益效果：

1.利用轴承旋转，巧妙设计夹紧抓取机构，保证在抓取过程中可以利用极限空间；

2.利用自锁气缸，在断电断气的情况下，自锁气缸能够抱死，防止掉落；

3.利用行程开关，电池包在搬运过程中，防止夹抓打开而使电池包掉落。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例中的电池包半自动化抓取装置的整体结构示意图；

图2是图1中所示抓取装置的侧视结构示意图；

图3是图1中所示抓取装置的另一视角的侧视结构示意图；

图4是图1中所示抓取装置的局部放大结构示意图；

图5是图1中所示抓取装置中的旋转机构的完整结构示意图；

图6是图1中所示抓取装置中的旋转机构的部分结构示意图；

图7是图1中所示抓取装置倒置状态的结构示意图；

图8是图7中所示抓取装置中的抓取机构的完整结构示意图；

上述各图中：

100 框架结构

110 主框架

111 外边框

112 主加固杆

113 次加固杆

114 连接片

115 三角加强件

120 限位件

121 限位板

122 限位杆

130 扶手

200 旋转机构

(210) 旋转组件

211 连接法兰

212 轴承

213 轴座

(220) 分离组件

221 上分离部

222 下分离部

223 垫片

(230) 承拉组件

231 安装板

232 连接柱

300 夹紧机构

310 气缸

320 夹抓座

330 L形夹抓

331 条形连接件

332 三角形加强筋

333 缓冲块

400 控制系统

410 控制开关

420 电磁阀

430 行程开关

440 控制指示灯

以上加()的数字是图中未表示出的。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

普通的抓取起吊装置一般只提供上下、前后、左右三个维度的平移，用于抓取数百公斤重的电池包不灵活。本实用新型在现有技术的基础上，为抓取装置再提供一个旋转运动，能够在有限的工作空间内更精确定位电池包。

如图1～图3、图7所示，本实用新型提供的电池包半自动化抓取装置，主要由框架结构100、旋转机构200、夹紧机构300、控制系统400四大部分组成。旋转机构200、夹紧机构300、控制系统400全部安装在框架结构100上，然后旋转结构200将整个抓取装置进一步安装到外部吊装装置上。

夹紧机构300采用比较常见的四套气动夹紧机构。每两套气动夹紧机构分成同一组，两组气动夹紧机构能够相向移动或反向移动。两者相向移动时，将电池包抓取；两者反向移动时，将电池包放下。

夹紧机构300的详细结构见图8。夹紧机构300主要由气缸310、夹抓座320、L形夹抓330组成。气缸310通过一个支架固定在框架结构100上。滑轨350固定在框架结构100上，滑块340可在滑轨350上顺畅滑行。夹抓座320的底部与滑块340固定，夹抓座320的侧部与气缸310的活塞连接，L形夹抓330通过条形连接件331与夹抓座320同步，L形夹抓330的折角内设置三角形加强筋332。气缸310工作时，推动夹抓座320连同夹抓330一起沿着滑轨340移动。气缸310全部使用自锁气缸，在抓取后的搬运过程中，即使断电断气，夹抓330仍能保持在原位，并牢牢抓着电池包，避免发生掉落危险。夹抓330内侧有可能接触到电池包的部位，全部加装软质弹性的缓冲块333，避免对电池包外壳体的磨损。

图4展示了框架结构100的细节特征。框架结构100的主框架110由型材加工，然后利用L形与T形的连接片114连接而成，连接处再使用三角加强件115加固。主框架110包括外边框111、主加固杆112、次加固杆113。外边框111是一个长方形，内部再使用四根主加固杆112，两根主加固杆112之间使用次加固杆113连接加固。由操作者握持的扶手130安装在主框架110的一侧边缘，其高度和倾斜度都经过特别设计，利于操作者舒适把控。框架还包括若干限位件120，分为限位板121和限位杆122两种形式，所有限位板121和限位杆122形成一个半开放的空间，对电池包进行抓取前的初步定位。

控制系统400用于控制和显示气动夹紧机构300的工作状态，整个控制系统400由控制开关410、电磁阀420、行程开关430和控制指示灯440构成。电磁阀420控制气缸310气路的通断。控制开关410控制电磁阀420的开启与关闭。控制指示灯440用于显示控制开关410的工作状态，为了便于操作者观察，控制指示灯倾斜安装，针对操作者的视线。抓取装置在没有抓取电池包时，夹紧机构330可以自由打开、关闭；而一旦抓取电池包提起以后，行程开关430动作，使得控制开关410的打开按钮失效而不能再打开；等到电池包放下后，行程开关430释放，控制开关410的打开按钮重新可以使用。控制开关410安装在扶手130上，便于操作者控制。

旋转机构200是本实用新型的重点。整个旋转机构200安装在框架结构100的中部，力学结构上是平衡稳定的。旋转机构200由依次连接的旋转组件、分离组件和承拉组件组成。该机构可以满足电池包位置度10mm的偏差，可以公差自适应。

如图5所示，旋转组件包括轴座213、轴承212、连接法兰211，其中轴承212可以有多个。连接法兰211与轴承212的外圈过盈配合，也可以采用其他的固定连接方式。轴座213的轴与轴承212的内圈过盈配合，也可以采用其他的固定连接方式。这样，连接法兰211能够相对于轴座213旋转。连接法兰211的上法兰盘上带有四个螺孔，通过螺钉将其固定在外部吊装装置上。如图6所示，分离组件包括能够分离的上分离部221和下分离部222，上分离部221安装在轴座213的下表面，下分离部222安装在垫片223的上表面。优选地，分离组件选用市售的气动快速分离器。

气动快速分离器本身可以承受一定的拉力，比如整个抓取装置的重量。但是，如果加上数百公斤重的电池包，它显然是无能为力的。因此，要减轻分离组件所受拉力，使用额外的承拉组件必不可少。承拉组件包括安装板231和四个连接柱232，每个连接柱232的上端通过四颗螺钉固定在轴座213，每个连接柱232的下端也通过四颗螺钉安装在安装板231。这样16颗螺钉分担抓取装置加上电池包的数百公斤重量，它们可以胜任。

本实施提供的电池包半自动化抓取装置的工作过程如下：

步骤一，在电池包抓取前，先对电池包特征快速定位，使电池包纳入由限位板121和限位杆122围成的限位空间内。接着，利用轴承旋转机构进行位置补偿，操作者手握扶手130，转动整个抓取装置，快速精确定位电池包，解决了在有限空间内的电池包快速抓取问题。

步骤二，操作者按动控制开关410的开启按钮，电磁阀420启动，气缸310相向移动，准备抓取电池包。当L形夹抓320刚接触电池包时，行程开关430动作，然后控制开关410的打开按钮可以正常使用，夹紧机构300可以夹紧。夹紧电池包后往上提取时，行程开关430释放，然后控制开关410的打开按钮无法正常使用，防止操作者在电池包正在搬运的过程中打开夹紧机构300，导致电池包掉落。

当需要抓取尺寸相差很大的电池包时，整个抓取装置的大部分须被替换，这需要承拉组件和分离组件的拆卸与分离。抓取装置更换过程如下：

步骤一，在夹紧机构空置的情况下，松开连接柱232上部的全部16颗螺钉。如果抓取装置在接近高于操作者头顶的位置，此时操作者面对的是如图7中安装板上的16颗螺钉，也可以将它们除去。此时，抓取装置的重量几乎完全由分离组件承担，需要根据此重量选择合适的启动快速分离器充当分离组件。

步骤二，控制分离组件，使其上分离部221和下分离部222完全脱离。这样旋转组件与整个抓取装置的其他部分就分开了。此时，上分离部221仍在旋转组件下方。选择已提前安装有同型号下分离部的抓取装置，使其与上分离部221靠紧结合。再拧回16颗螺钉，就完成了抓取装置的更换过程。

本实用新型公开的一种电池包半自动化抓取装置，能够在有限的装配空间内张开和夹紧夹具，利用基于轴承的旋转机构，能够快速定位电池包的抓取位置，在抓取过程中能够包容10mm的位置度偏差，并且在空载过程中一直保持夹具的垂直。抓取到位后，在移动过程中采取防摔落机构设计，安全保障重物在移载过程中的可靠性。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。