柱形锂电池插装机械手的制作方法

本发明涉及夹持物体的机械手，具体涉及一种柱形锂电池插装机械手。

背景技术：

柱形锂电池在工作时，会产生大量的热量，为了保证锂电池的产生的快速地散出，目前常采用的方式是：在组装电池模组时，在散热板上开设多个柱形(圆柱形或方形柱)散热孔，并将柱形锂电池一颗一颗地插装在柱形散热孔中，其工作时通过散热孔实现锂电池的散热，由于一个电池模组由多颗柱形锂电池组成，使得生产电池模组时，工人劳动强度大，同时组装效率还低。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种能够替代工人手工插装柱形锂电池的柱形锂电池插装机械手。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种柱形锂电池插装机械手，其包括支撑架和夹持装置，支撑架安装在带动其旋转的旋转动力装置上，支撑架在其水平方向安装有带动夹持装置在水平方向移动的水平动力装置，夹持装置固定在水平动力装置上；

支撑架在其竖直方向安装有带动水平动力装置在竖直方向运动的竖向动力装置；夹持装置包括夹持手爪和带动夹持手爪开合的动力部件，夹持手爪包括一对手指连杆和一对v型手指；动力部件包括安装在水平动力装置上的电机支座和安装在电机支座上的夹持电机；

夹持电机的输出轴上安装有第一滚珠丝杆；一对手指连杆的一端安装在第一滚珠丝杆的第一丝杆螺母上，其另一端与v型手指通过转轴连接，v型手指未与手指连杆连接处通过转轴安装在电机支座上。

本发明的有益效果为，本方案通过旋转动力装置、水平动力装置和竖向动力装置的相互配合，能够带动夹持手爪在竖直方向和水平及以水平动力装置为半径的圆周面上任意运动形成一个圆柱形的作业区域，使得夹持手爪具有较大范围的作业面积；通过夹持电机、v型手指和手指连杆的相互配合，可以控制v型手指的开合，以实现多种型号柱形锂电池及不同规模的电池组的组装。

附图说明

图1为柱形锂电池插装机械手的立体图。

图2为柱形锂电池插装机械手去除第一壳体和第二壳体后的立体图。

图3为柱形锂电池插装机械手进行局部剖后的主视图。

图4为图3中a-a方向的剖视图。

图5为柱形锂电池插装机械手进行局部剖后的侧视图。

图6为柱形锂电池插装机械手去除第一壳体和第二壳体后的后视图。

图7为图6中a部的放大图。

图8为电机支座的立体图。

图9为横向安装板的立体图。

其中，1、支撑架；11、上底板；12、下底板；121、套筒；13、支撑柱；131、导轨；14、角件；2、夹持装置；21、夹持手爪；211、手指连杆；212、v型手指；22、动力部件；221、电机支座；2211、安装孔；2212、延伸块；222、夹持电机；223、第一滚珠丝杆；224、第一丝杆螺母；225、转轴；

3、旋转动力装置；31、旋转电机；32、谐波减速器；33、键；34、销；35、电机支撑座；36、固定座；4、水平动力装置；41、第三滚珠丝杆；42、滑块；43、横向安装板；431、上板体；432、滑槽；433、槽体；44、横向电机；45、丝杆支撑座；46、第三丝杆螺母；47、第二连接件；471、凸块；48、伸缩臂；481、定位孔；

5、竖向动力装置；51、竖向电机；52、电机安装座；53、第二滚珠丝杆；54、第二丝杆螺母；55、第一连接件；56、中间底板；6、第一壳体。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图2至图7所示，柱形锂电池插装机械手包括支撑架1和夹持装置2，实施时，本方案优选支撑架1包括上底板11和下底板12及两根连接上底板11和下底板12的支撑柱13；支撑柱13上安装有用于安装水平动力装置4的导轨131。具体地，两根支撑柱13的上下端均通过多个角件14连接，以保证支撑柱13的稳定性。

支撑架1安装在带动其旋转的旋转动力装置3上，旋转动力装置3能够带动支撑架1上的所有部件在平面内旋转；支撑架1在其水平方向安装有带动夹持装置2在水平方向移动的水平动力装置4，夹持装置2固定在水平动力装置4上，水平动力装置4能够带动夹持装置2靠近或远离支撑架1，以调整夹持装置2在水平面的作业半径。

支撑架1在其竖直方向安装有带动水平动力装置4在竖直方向运动的竖向动力装置5；夹持装置2包括夹持手爪21和带动夹持手爪21开合的动力部件22，夹持手爪21包括一对手指连杆211和一对v型手指212；动力部件22包括安装在水平动力装置4上的电机支座221和安装在电机支座221上的夹持电机222。

夹持电机222的输出轴上安装有第一滚珠丝杆223；一对手指连杆211的一端安装在第一滚珠丝杆223的第一丝杆螺母224上，若是第一丝杆螺母224上安装有连接件，手指连杆211也可以安装在连接件上；手指连杆211的另一端与v型手指212通过转轴225连接，v型手指212未与手指连杆211连接处通过转轴225安装在电机支座221上。

夹持装置2夹紧柱形锂电池时，启动夹持电机222正转，夹持电机222带动第一滚珠丝杆223转动，进而带动第一丝杆螺母224沿着其向下运动，由于v型手指212通过转轴225固定在电机支座221上，第一丝杆螺母224向下运动时，使得手指连杆211在水平面上的投影长度增长，以带动v型手指212绕固定在电机支座221的转轴225转动，以实现缩小v型手指212之间的距离，达到柱形锂电池的夹紧。

夹持装置2松开柱形锂电池时，启动夹持电机222反转，夹持电机222带动第一滚珠丝杆223转动，进而带动第一丝杆螺母224沿着其向上运动，使得手指连杆211在水平面上的投影长度减小，以带动v型手指212绕固定在电机支座221的转轴225转动，以增大v型手指212之间的距离，达到松开柱形锂电池的目的。

实施时，本方案优选第一丝杆螺母224运动到最低端时，手指连杆211与水平面的夹角为25°；所述第一丝杆螺母224运动到最高端时，手指连杆211与水平面的夹角为40°。

如图8所示，电机支座221由三块相互垂直、且两两连接的壁体组成，电机支座221顶部的壁体上开设有供夹持电机222的输出轴穿过的安装孔2211；电机支座221高度方向的两个壁体高度不相等，且高度较大的壁体与水平动力装置4连接，高度较小的壁体的下端具有两块延伸块2212，每根v型手指212通过一转轴225安装在一块延伸块2212上。

电机支座221设置成三面结构后，其在保证夹持电机222、水平动力装置4和v型手指212的正常安装的同时，还能够降低电机支座221的重量，可以一定程度上减少电能使用量。

再次参考图2至图7，旋转动力装置3包括旋转电机31，旋转电机31通过联轴器与谐波减速器32的输入轴连接，谐波减速器32的输出轴与支撑架1固定连接。

为了保证旋转动力装置3与支撑架1间的稳定连接，在下底板12的底面上具有向下延伸的套筒121，谐波减速器32的输出轴穿入套筒121与下底板12进行固定，并通过键33、销34对谐波减速器32的输出轴进行定位。键33、销34对谐波减速器32的输出轴分别起到圆周方向和轴向定位。

在本发明的一个实施例中，竖向动力装置5包括安装在上底板11上的竖向电机51，具体地，可以在上底板11上安装一个呈“匚”字形的电机安装座52，竖向电机51安装在电机安装座52的顶板上，其输出轴穿出电机安装座52的顶板。

竖向电机51的输出轴通过联轴器与穿过上底板11的第二滚珠丝杆53连接，具体地，第二滚珠丝杆53位于上底板11内部分通过轴承固定在上底板11上。

第二滚珠丝杆53的第二丝杆螺母54上安装有第一连接件55，水平动力装置4固定安装在第一连接件55上；两根支撑柱13的中下部通过角件14安装有中间底板56，第二滚珠丝杆53的另一端通过轴承固定在中间底板56上。

夹持装置2需要在竖直方向运动时，启动竖向电机51正转或反转，竖向电机51带动第二滚珠丝杆53旋转，以进一步带动第二丝杆螺母54上下移动，达到通过第一连接件55带动水平动力装置4上下运动的目的。

如图2、图6和图9所示，水平动力装置4包括第三滚珠丝杆41和通过滑块42卡装在导轨131的横向安装板43，横向安装板43固定在竖向动力装置5上，具体地固定在竖向动力装置5的第一连接件55上；横向安装板43上固定安装有横向电机44；

第三滚珠丝杆41通过丝杆支撑座45固定在横向安装板43上，第三滚珠丝杆41的一端通过联轴器与横向电机44的输出轴固定；第三滚珠丝杆41的第三丝杆螺母46上安装有第二连接件47，第二连接件47上安装有与夹持装置2连接的伸缩臂48。

采用上述水平动力装置4后，水平动力装置4的工作原理为：

启动横向电机44正转或反转，其带动第三滚珠丝杆41旋转，以带动第三丝杆螺母46上的第二连接件47在水平方向运动，由于夹持装置2安装在固定于第二连接件47上的伸缩臂48上的，伸缩臂48通过远离横向安装板43或靠近横向安装板43以调整夹持装置2相对支撑架1的距离，以达到夹持装置2作业半径的调整。

如图9所示，横向安装板43呈“匚”字形，横向电机44和丝杆支撑座45安装在横向安装板43的上板体431上；第二连接件47具有向下延伸的凸块471，上板体431上开设有供凸块471滑动的滑槽432；伸缩臂48安装在横向安装板43的槽体433内，其端部固定在凸块471上。

横向安装板43采用上述结构后，其中的滑槽432可以对伸缩臂48的滑动进行限位，以使伸缩臂48仅朝水平方向运动，以避免伸缩臂48晃动，保证了伸缩臂48带动夹持装置2工作时的稳定性。

伸缩臂48安装在横向安装板43的槽体433内，槽体433可以对伸缩臂48滑移进行导向，可以进一步提高伸缩臂48运动的稳定性。

为了使夹持装置2工作时的作业半径有较大的调整范围，可以在伸缩臂48位于槽体433的一端等间距地开设多个定位孔481，通过第二连接件47与不同的定位孔481的配合，实现夹持装置2作业半径的调整，以最终达到不同排列方式及规模的柱形锂电池的插装。

如图1所示，支撑架1、水平动力装置4和竖向动力装置5安装于第一壳体6内，其中的伸缩臂48部分延伸出第一壳体6。其中旋转动力装置3的旋转电机31安装在电机支撑座35上，在电机支撑座35上安装有对谐波减速器32进行支撑的固定座36，旋转电机31的输出轴穿过电机支撑座35、通过联轴器与谐波减速器32输入轴连接，谐波减速器32的输出轴穿过固定座36再延伸至套筒121。

综上所述，本方案采用电力作为动力源，清洁无污染，负载能力强，安全可靠；从结构上讲，本方案结构简单、紧凑，动作简洁，而且制作方便，成本低廉，适用于多种型号柱形锂电池及不同规模的电池组。