一种电池模组自动化抓取装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种电池模组自动化抓取装置，至少包括：夹紧机构，依靠摩擦力抓取电池模组；第一气缸，第一气缸推动夹紧机构利用杠杆原理，发生膨胀变形并与电池模组接触产生摩擦力；基板，用于安装夹紧机构和第一气缸。本实用新型专利技术利用杠杠原理巧妙设计出很紧凑的抓取机构，保证在抓取过程中可以利用极限空间。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。对中机构保证在抓取重物前能够包容所有的模组尺寸及形位公差，并且在空载情况下夹具能够自动对中。防掉落机构防止电池模组在快速运动过程中掉落。

An automatic grabbing device for battery module

The utility model provides an automatic grasping device for battery modules, which at least includes: a clamping mechanism, which relies on friction to grasp the battery modules; a first cylinder, a first cylinder driving clamping mechanism, which uses the lever principle to expand and deform, and generates friction with the battery modules; a base plate, which is used to install the clamping mechanism and the first cylinder driving clamping mechanism. A cylinder. The utility model ingeniously designs a very compact grasping mechanism by using the bars principle to ensure that the limit space can be used in the grasping process. With self locking cylinder, the self locking cylinder can be locked to avoid falling when the power is cut off. The alignment mechanism ensures that all module size and shape tolerances can be accommodated before grabbing heavy objects, and the fixture can automatically align in no-load condition. The anti dropping mechanism prevents the battery modules from falling during rapid movement.

【技术实现步骤摘要】
一种电池模组自动化抓取装置
本技术涉及一种抓取装置，尤其涉及一种电池模组自动化抓取装置，用于电池模组在电池包内的自动化入箱，属于新能源锂动力电池

技术介绍
新能源电池主要分为三大核心制造过程：电芯、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，基数较小，一个电池包对应数十个模组，而一个模组对应几十个电芯，所以模组和电芯的数量极大，并且电芯和模组的安装环境严苛，所以都已经大部分实现无人化的全自动生产。而电池包数量小，安装环境要求低，几乎还处于人工化装配和手推生产线阶段。随着未来产量的不断提高，所以电池包部分工位也必须实现全自动化，否则会大大增加人工成本，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，导致模组排布非常密集，其他各部件排列也很紧密。所以自动化设备开发也异常困难。一种典型的电池包壳体有安装有32个模组，模组分为两种，安装孔位间距相差1mm。目前市场上模组多为这种标准化模组，并且每个电池包都有20个以上的模组。平均每个模组大概重约10公斤，目前低端的做法是用人工搬运，则人机工程学太差，另一种稍微先进点的则是辅助臂，但是半自动化精确对位很困难。因此，开发出一款全自动化模组抓取搬运装置很有必要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：实现电池模组的自动化抓取搬运，以及在电池包内的自动化入箱。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种电池模组自动化抓取装置，至少包括：夹紧机构，依靠摩擦力抓取电池模组；第一气缸，第一气缸推动夹紧机构由于杠杆原理发生膨胀变形，并与电池模组接触产生摩擦力；基板，用于安装夹紧机构和第一气缸。优选地，电池模组的四条纵棱处各设有一个抓取孔；抓取装置共有四套夹紧机构和四个第一气缸，每个夹紧机构和第一气缸与一个抓取孔配合使用，夹紧机构在抓取孔内发生膨胀变形后与抓取孔的内壁产生摩擦力。进一步地，夹紧机构包括：夹具主体，夹具主体的上部设有空腔，中部设有竖直通孔，下部设有圆形阶梯孔；传动杆，能够在空腔内上下运动；杠杆件，杠杆件的上部设有倾斜通孔，中部镶嵌在阶梯孔内，下部是摩擦端。顶轴，固定在传动杆的末端，且分别穿过竖直通孔和条状通孔。进一步地，在基板靠近传动杆的部位纵向安装用于侦测传动杆的上下运动的第一位移传感器和第二位移传感器。进一步地，自动化抓取装置还包括：对中机构和对中支架，对中机构通过对中支架安装于基板；对中机构由对中孔板和顶丝组成，对中孔板中部开有对中通孔，对中通孔的内直径大于夹具主体的外直径，夹具主体穿入对中通孔内并与顶丝接触，夹具主体的外壁设有限制顶丝的头部活动范围的纵向凹槽。进一步地，传动杆位于对中支架和夹具主体之间的部分套装有回位弹簧。进一步地，自动化抓取装置还包括：防掉落组件和旋转机构；防掉落组件由半包围框架、防掉落底板和旋转轴组成；旋转机构由第二气缸、滑槽、齿轮和齿条组成，第二气缸和滑槽安装在基板，齿轮固定在旋转轴，齿条安装滑槽内，第二气缸的活塞带动齿条滑动，进而带动齿轮及防掉落组件绕着旋转轴转动。进一步地，基板安装有用于侦测防掉落组件的转动幅度的角度传感器。进一步地，自动化抓取装置还包括用于定位抓取孔位置的视觉系统，视觉系统由照相装置和照明装置组成。进一步地，基板上部安装有用于将抓取装置连接至机器人手臂的连接法兰。本技术的有益效果：1.利用杠杠原理巧妙的设计很紧凑的抓取机构，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.浮动对中机构保证在抓取重物前能够包容所有的模组尺寸及形位公差，并且在空载情况下夹具能够自动对中；4.防掉落机构主要作用是为了机器人在快速运动中防止模组掉落。附图说明图1是本技术的自动化抓取装置适合抓取的电池模组的结构示意图；图2是本技术的一个较佳实施例中的自动化抓取装置的前上视角结构示意图；图3是图2中所示自动化抓取装置的前下视角结构示意图；图4是图2中所示自动化抓取装置的倒置结构示意图；图5是图2中所示自动化抓取装置的左侧结构示意图；图6是图2中虚线椭圆圈出部分的放大结构示意图；图7是图6中的夹具主体的单体结构示意图；图8是图6中的杠杆件的单体结构示意图；图9是图6中的传动杆的单体结构示意图；图10是自动化抓取装置的对中机构的结构示意图；图11是自动化抓取装置的视觉系统对电池模组孔位的定位补偿原理图。图12是自动化抓取装置的杠杆件的受力示意图；图13是图2中所示自动化抓取装置抓取电池模组后的示意图。上述各图中：100主框架结构110基板120连接法兰200抓取功能模块210气缸220夹紧机构221传动杆221a顶轴222夹具主体222a竖直通孔222b阶梯孔222c凹槽222d夹具头223杠杆件223a倾斜通孔223b嵌入部223c摩擦端224位移传感器225位移传感器230对中机构231对中孔板232顶丝233回位弹簧300视觉系统310照像装置320照明组件400防掉落功能模块410防掉落组件411L形框架412防掉落底板413旋转轴420旋转机构421齿轮422齿条423气缸424传动板具体实施方式以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。图1是一种常见的电池模组，呈长方体形状。电池模组500的四条纵棱处各有一个抓取孔510。为了使电池包内的电池模组尽可能安装紧凑，这四个抓取孔510设计得较为细小，不占用太多空间。如图2所示，为了实现上述电池模组500的自动化抓取，本实施例提供了一种自动化抓取装置，主要由四个模块构成：主框架结构100、抓取功能模块200、视觉系统300和防掉落功能模块400。主框架结构100主要包括基板110、连接法兰120以及大大小小的各个其他连接件。主框架结构100起到承重、连接等作用。基板110是一块长方形的厚金属板，其上是一个连接法兰120。连接法兰120的下法兰盘通过螺母固定在基板110上表面的螺孔中，上法兰盘同样通过螺母固定于机器人手臂(图中未示出)。被抓取的电池模组500在产线上，此抓取装置由上至下降落，靠近电池模组500。因此，抓取功能模块200、视觉系统300均安装在基板110的四周，使它们的作用方向朝下，针对电池模组500实现各自功能。防掉落功能模块400吊装在基板110的下方。如图3所示，抓取功能模块包括气缸210、夹紧机构220、对中机构230等。气缸210和夹紧机构220竖直对接，气缸210的作用力可以完全释放。整个自动化抓取装置机构复杂，电池模组相互紧密布置，所以气缸210选型尽量选取小气缸。本实施例中，按照设计尺寸大小选取SMC的直径为16mm的小型气缸，SMC为世界级的气动元件研发、制造、销售商。气缸的负载率按照0.8计算，工业气源压力为0.4～0.6MPa，设计时选取中间值0.5MPa，θ值为85度。夹紧机构220是自动化抓取装置的核心部件，也是本技术中最重要的创新点，如图5和图6所示，其中图5是图6中用虚线椭圆圈出的区域A的放大图。夹紧机构220主要由传动杆221、夹具主体222、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池模组自动化抓取装置，其特征在于，至少包括：夹紧机构，依靠摩擦力抓取电池模组；第一气缸，推动所述夹紧机构由于杠杆原理产生膨胀变形并与所述电池模组接触产生所述摩擦力；基板，用于安装所述夹紧机构和所述第一气缸。

【技术特征摘要】
1.一种电池模组自动化抓取装置，其特征在于，至少包括：夹紧机构，依靠摩擦力抓取电池模组；第一气缸，推动所述夹紧机构由于杠杆原理产生膨胀变形并与所述电池模组接触产生所述摩擦力；基板，用于安装所述夹紧机构和所述第一气缸。2.根据权利要求1所述的一种电池模组自动化抓取装置，其特征在于，所述电池模组的四条纵棱处各设有一个抓取孔，所述抓取装置共有四套所述夹紧机构，所述夹紧机构在所述抓取孔内发生膨胀变形后与所述抓取孔的内壁产生所述摩擦力。3.根据权利要求2所述的一种电池模组自动化抓取装置，其特征在于，所述夹紧机构包括：夹具主体，所述夹具主体的上部设有空腔，中部设有竖直通孔，下部设有圆形阶梯孔；传动杆，能够在所述空腔内上下运动；杠杆件，所述杠杆件的上部设有倾斜通孔，中部镶嵌在所述阶梯孔内，下部是摩擦端；顶轴，固定在所述传动杆的末端，且分别穿过所述竖直通孔和所述条状通孔。4.根据权利要求3所述的一种电池模组自动化抓取装置，其特征在于，在所述基板靠近所述传动杆的部位纵向安装用于侦测所述传动杆的上下运动的第一位移传感器和第二位移传感器。5.根据权利要求3所述的一种电池模组自动化抓取装置，其特征在于，还包括：对中机构和对中支架，所述对中机构通过所述对中支架安装于所述基板；所述对中机构由对中孔板...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文骏，刘铭，黄高博，傅亮，熊士银，王陶，王锋，
申请(专利权)人：上汽时代动力电池系统有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32