一种带变距功能的电芯上料抓手及使用方法与流程

1.本发明属于动力电池软包模组自动化组装生产领域，具体为一种带变距功能的电芯上料抓手及使用方法。


背景技术：

2.近年以来，电动汽车的市场迎来爆发性的增长，电动汽车取代燃油车已成大势。各车企和电池厂家迫切需求提升模组、pack的产能。
3.而在软包电芯模组组装过程中，从料框中抓取电芯大多采用吸盘侧吸，一次取单片电芯的方式生产。此种方式缺点明显：1、效率低、产能不足；2、如果吸盘的姿态有些偏差，真空吸盘抓取方式存在破真空的风险造成电芯掉落，损伤产品。
4.另外，现存的技术方案有些还有采用夹取的方式生产，但因料框中电芯放置比较紧凑，为满足后续自动化生产，往往需要拉开每个电芯的距离，因此多电芯抓手抓取后还需要放置于专门的变距机构进行二次变距，然后再次抓取放置于后端生产线，因此，现在急需一种带变距功能的电芯上料抓手来解决上述出现的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种带变距功能的电芯上料抓手，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明结构合理，可根据具体产能需要设置多个电芯抓取组件以提高抓取效率；采用的导杆气缸加连杆机构实现变距功能，更加简单稳定。
6.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种带变距功能的电芯上料抓手，包括用于和多轴机械手臂安装连接的抓手基板；
7.所述抓手基板的底部设置有电芯抓取组件，所述电芯抓取组件包括多个设置在抓手基板下方的夹爪，所述夹爪的一端设置有平行夹紧气缸，所述平行夹紧气缸的另一端设置有夹爪安装板，多个所述夹爪安装板之间设置有变距连杆组件，其中一个所述夹爪安装板上设置有l型固定板，所述夹爪安装板通过l型固定板与抓手基板固定连接；
8.所述抓手基板上设置有用于驱动电芯抓取组件变距的导杆气缸，所述导杆气缸的动力轴上设置有气缸连接板，所述气缸连接板的一侧与l型固定板相邻的所述夹爪安装板连接；
9.所述抓手基板上还设置有用于限制导杆气缸导杆伸出和缩回位置的硬限位组件，所述硬限位组件包括两个设置在气缸连接板两侧的固定板，所述固定板上设置有调节螺栓。
10.进一步地，所述抓手基板的底部设置有用于多个夹爪安装板滑动导向的滑动组件，所述滑动组件包括滑块和滑轨，所述滑轨设置在抓手基板的底部，所述滑块设置在夹爪安装板上，所述滑块与滑轨相匹配。
11.进一步地，所述抓手基板上贯穿开设有活动槽，所述气缸连接板贯穿活动槽，所述固定板分别设置在活动槽的两端。
12.进一步地，所述固定板上贯穿开设螺纹孔，所述调节螺栓螺纹贯穿螺纹孔，所述调节螺栓的长度小于相邻两个固定板之间的间距。
13.进一步地，所述抓手基板上设置有线缆拖链，所述抓手基板上设置有用于和多轴机械手臂连接的机械手臂安装法兰，所述抓手基板的底部还设置有用于校准多轴机械手臂的tcp校准棒。
14.进一步地，所述夹爪安装板的底部设置有用于电芯抓取组件在夹取动作后检测是否取到电芯的光电开关，所述夹爪安装板的底部设置有悬臂销。
15.进一步地，所述变距连杆组件为平行四边形变距连杆，所述平行四边形变距连杆的一个活动端与悬臂销同轴连接。
16.本发明的另一目的在于提供一种带变距功能的电芯上料抓手的使用方法，包括如下步骤：
17.步骤s1、四轴机械手臂或者六轴机械手臂的末端通过机械手臂安装法兰与抓手基板固定连接，光电开关通过导线并穿过线缆拖链连接外源plc，导杆气缸、平行夹紧气缸通过气源导管并穿过线缆拖链连接外部气源；
18.步骤s1-1、机械手臂通过tcp校准棒校准抓取位置，根据需要夹取软包电芯的厚度，调节螺栓旋转调节，使气缸连接板的活动间距与软包电芯厚度相同；
19.步骤s2、机械手臂通过带动抓手基板进而带动夹爪移动至已经定位好的且放置了软包电芯的料框上方；
20.步骤s3、机械手臂带动夹爪下降至软包电芯达夹取位置，导杆气缸通气伸长，导杆气缸推动变距连杆组件打开，夹爪之间的间距变大至软包电芯的厚度；
21.步骤s3-1、平行夹紧气缸通气，平行夹紧气缸由张开变为闭合状态，驱动夹爪夹紧软包电芯两侧；
22.步骤s4、光电开关检测软包电芯是否位于夹爪内部，并将信号传输至外源plc，若光电开关检测到软包电芯未在夹爪内部，光电开关将信号传输至外源plc，外源plc报警提示；
23.步骤s5、当光电开关检测软包电芯全部位于夹爪内部，所有的软包电芯夹取成功后，机械手臂带动夹爪上升，将软包电芯搬运至下个工位。
24.进一步地，步骤s5中，软包电芯搬运至下个工位后，平行夹紧气缸放气，平行夹紧气缸张开，放置软包电芯。
25.本发明的有益效果：
26.1、现有的技术方案侧面吸盘吸取，因其料框电芯排布紧凑，吸盘吸取的方式只能从料框端部空间加较的地方下降逐个吸取电芯，本发明的技术方案改成由料框正上方下降夹取的方式，因其夹爪厚度较薄结构紧凑，可实现多电芯取料，产能效率大大提升；
27.2、对于现有多电芯取料的方案，都需要将比较紧凑的电芯拉开一定的距离然后继续下面的处理工艺，现有的技术方案都是将取出的电芯放置在后面单独的变距机构进行变距，而本发明将变距功能集成在本机构中，在搬运抓取过程进行多电芯间的变距，不仅提高了生产效率，而且大大降低了设备成本；
28.3、本发明的机械手臂安装法兰的安装的接口丰富，更改其安装法兰其移动平台可改成伺服模组达成的三轴机械手臂、六轴机械手臂、四轴机械手臂等等，灵活方便；
29.4、本发明变距功能采用导杆气缸加平行四边形变距连杆实现变距，其变距的距离通过硬限位组件调节，结构紧凑、稳定，大大节约成本。
附图说明
30.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
31.图1为本发明一种带变距功能的电芯上料抓手的结构示意图；
32.图2为本发明一种带变距功能的电芯上料抓手的结构示意图；
33.图3为本发明一种带变距功能的电芯上料抓手中电芯抓取组件的结构示意图；
34.图4为本发明一种带变距功能的电芯上料抓手的仰视图；
35.图中：1-机械手臂安装法兰、2-抓手基板、21-活动槽、3-导杆气缸、4-硬限位组件、41-固定板、42-调节螺栓、5-电芯夹爪组件、6-线缆拖链、7-软包电芯、8-气缸连接板、9-l型固定板、10-变距连杆组件、11-光电开关、12-滑动组件、121-滑轨、122-滑块、13-tcp校准棒、14-悬臂销、15-夹爪、16-夹爪安装板、17-平行夹紧气缸。
具体实施方式
36.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
37.请参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：一种带变距功能的电芯上料抓手，包括用于和多轴机械手臂安装连接的抓手基板2，抓手基板2上设置有线缆拖链6，用于导杆气缸3、平行夹紧气缸17的气管，以及光电开关11的传感器线缆提供运动保护；抓手基板2上设置有用于和多轴机械手臂连接的机械手臂安装法兰1，抓手基板2的底部还设置有用于校准多轴机械手臂的tcp校准棒13。
38.本发明的抓手基板2的底部设置有电芯夹爪组件5，电芯夹爪组件5包括多个设置在抓手基板2下方的夹爪15，夹爪15的一端设置有平行夹紧气缸17，平行夹紧气缸17的另一端设置有夹爪安装板16，多个夹爪安装板16之间设置有变距连杆组件10，其中一个夹爪安装板16上设置有l型固定板9，夹爪安装板16通过l型固定板9与抓手基板2固定连接；电芯夹爪组件5通过平行夹紧气缸17驱动，夹持电芯两侧，实现抓取的目的；
39.变距连杆组件10，由平行四边形变距连杆和悬臂销14组成，以l型固定板相邻的夹爪安装板16作为第一点施加动力，通过l型固定板9固定的夹爪安装板16为第二点作为支点，驱动另外的作为第三点、第四点
……
第n点的夹爪安装板16。
40.本发明的抓手基板2上设置有用于驱动电芯夹爪组件5变距的导杆气缸3，导杆气缸3的动力轴上设置有气缸连接板8，抓手基板2上贯穿开设有活动槽21，气缸连接板8贯穿活动槽21，气缸连接板8的一侧与l型固定板9相邻的夹爪安装板16连接。
41.本发明的抓手基板2上还设置有用于限制导杆气缸3导杆伸出和缩回位置的硬限位组件4，硬限位组件4包括两个设置在气缸连接板8两侧的固定板41，固定板41上设置有调节螺栓42，固定板41分别设置在活动槽21的两端，调节螺栓42的长度小于相邻两个固定板41之间的间距，根据需要夹取软包电芯7的厚度，调节螺栓42旋转调节，这时气缸连接板8的活动间距与软包电芯7厚度相同。
42.本发明的抓手基板2的底部设置有用于多个夹爪安装板16滑动导向的滑动组件12，滑动组件12包括滑块122和滑轨121，滑轨121设置在抓手基板2的底部，滑块122设置在夹爪安装板16上，滑块122与滑轨121相匹配。
43.本发明的夹爪安装板16的底部设置有用于电芯夹爪组件5在夹取动作后检测是否取到电芯的光电开关11。
44.本发明的工作原理为：首先四轴机械手臂或者六轴机械手臂的末端通过机械手臂安装法兰1与抓手基板2固定连接，光电开关11通过导线并穿过线缆拖链6连接外源plc，导杆气缸3、平行夹紧气缸17通过气源导管并穿过线缆拖链6连接外部气源；然后机械手臂通过tcp校准棒13校准抓取位置，根据需要夹取软包电芯7的厚度，调节螺栓42旋转调节，使气缸连接板8的活动间距与软包电芯7厚度相同，完成准备工作；
45.初始状态时，导杆气缸3处于缩回状态，各个电芯夹爪组件5还处于合并状态，随后机械手臂通过带动抓手基板2进而带动夹爪15移动至已经定位好的且放置了软包电芯7的料框上方；
46.随后机械手臂带动夹爪15下降至软包电芯7达夹取位置，导杆气缸3通气伸长，导杆气缸3推动变距连杆组件10打开，夹爪15之间的间距变大至软包电芯7的厚度；然后平行夹紧气缸17通气，平行夹紧气缸17由张开变为闭合状态，驱动夹爪15夹紧软包电芯7两侧；
47.然后通过光电开关11检测软包电芯7是否位于夹爪15内部，并将信号传输至外源plc，若光电开关11检测到软包电芯7未在夹爪15内部，光电开关11将信号传输至外源plc，外源plc报警提示；
48.当光电开关11检测软包电芯7全部位于夹爪15内部，所有的软包电芯7夹取成功后，机械手臂带动夹爪15上升，将软包电芯7搬运至下个工位；软包电芯7搬运至下个工位后，平行夹紧气缸17放气，平行夹紧气缸17张开，放置软包电芯7。
49.本发明可根据具体产能需要设置更多的电芯夹爪组件5以提高抓取效率；本技术还集成了夹爪15的变距功能，因其采用的导杆气缸3加连杆机构实现变距功能，成本更加低廉稳定。
50.另外，本发明提供一种带变距功能的电芯上料抓手的使用方法，包括如下步骤：
51.步骤s1、四轴机械手臂或者六轴机械手臂的末端通过机械手臂安装法兰1与抓手基板2固定连接，光电开关11通过导线并穿过线缆拖链6连接外源plc，导杆气缸3、平行夹紧气缸17通过气源导管并穿过线缆拖链6连接外部气源；
52.步骤s1-1、机械手臂通过tcp校准棒13校准抓取位置，根据需要夹取软包电芯7的厚度，调节螺栓42旋转调节，使气缸连接板8的活动间距与软包电芯7厚度相同；
53.步骤s2、机械手臂通过带动抓手基板2进而带动夹爪15移动至已经定位好的且放置了软包电芯7的料框上方；
54.步骤s3、机械手臂带动夹爪15下降至软包电芯7达夹取位置，导杆气缸3通气伸长，导杆气缸3推动变距连杆组件10打开，夹爪15之间的间距变大至软包电芯7的厚度；
55.步骤s3-1、平行夹紧气缸17通气，平行夹紧气缸17由张开变为闭合状态，驱动夹爪15夹紧软包电芯7两侧；
56.步骤s4、光电开关11检测软包电芯7是否位于夹爪15内部，并将信号传输至外源plc，若光电开关11检测到软包电芯7未在夹爪15内部，光电开关11将信号传输至外源plc，
外源plc报警提示。
57.步骤s5、当光电开关11检测软包电芯7全部位于夹爪15内部，所有的软包电芯7夹取成功后，机械手臂带动夹爪15上升，将软包电芯7搬运至下个工位；
58.步骤s5-1、软包电芯7搬运至下个工位后，平行夹紧气缸17放气，平行夹紧气缸17张开，放置软包电芯7。
59.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
60.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种带变距功能的电芯上料抓手，其特征在于：包括用于和多轴机械手臂安装连接的抓手基板(2)；所述抓手基板(2)的底部设置有电芯夹爪组件(5)，所述电芯夹爪组件(5)包括多个设置在抓手基板(2)下方的夹爪(15)，所述夹爪(15)的一端设置有平行夹紧气缸(17)，所述平行夹紧气缸(17)的另一端设置有夹爪安装板(16)，多个所述夹爪安装板(16)之间设置有变距连杆组件(10)，其中一个所述夹爪安装板(16)上设置有l型固定板(9)，所述夹爪安装板(16)通过l型固定板(9)与抓手基板(2)固定连接；所述抓手基板(2)上设置有用于驱动电芯夹爪组件(5)变距的导杆气缸(3)，所述导杆气缸(3)的动力轴上设置有气缸连接板(8)，所述气缸连接板(8)的一侧与l型固定板(9)相邻的所述夹爪安装板(16)连接；所述抓手基板(2)上还设置有用于限制导杆气缸(3)导杆伸出和缩回位置的硬限位组件(4)，所述硬限位组件(4)包括两个设置在气缸连接板(8)两侧的固定板(41)，所述固定板(41)上设置有调节螺栓(42)。2.根据权利要求1所述的一种带变距功能的电芯上料抓手，其特征在于：所述抓手基板(2)的底部设置有用于多个夹爪安装板(16)滑动导向的滑动组件(12)，所述滑动组件(12)包括滑块(122)和滑轨(121)，所述滑轨(121)设置在抓手基板(2)的底部，所述滑块(122)设置在夹爪安装板(16)上，所述滑块(122)与滑轨(121)相匹配。3.根据权利要求2所述的一种带变距功能的电芯上料抓手，其特征在于：所述抓手基板(2)上贯穿开设有活动槽(21)，所述气缸连接板(8)贯穿活动槽(21)，所述固定板(41)分别设置在活动槽(21)的两端。4.根据权利要求3所述的一种带变距功能的电芯上料抓手，其特征在于：所述固定板(41)上贯穿开设螺纹孔，所述调节螺栓(42)螺纹贯穿螺纹孔，所述调节螺栓(42)的长度小于相邻两个固定板(41)之间的间距。5.根据权利要求2所述的一种带变距功能的电芯上料抓手，其特征在于：所述抓手基板(2)上设置有线缆拖链(6)，所述抓手基板(2)上设置有用于和多轴机械手臂连接的机械手臂安装法兰(1)，所述抓手基板(2)的底部还设置有用于校准多轴机械手臂的tcp校准棒(13)。6.根据权利要求1所述的一种带变距功能的电芯上料抓手，其特征在于：所述夹爪安装板(16)的底部设置有用于电芯夹爪组件(5)在夹取动作后检测是否取到电芯的光电开关(11)，所述夹爪安装板(16)的底部设置有悬臂销(14)。7.根据权利要求1所述的一种带变距功能的电芯上料抓手，其特征在于：所述变距连杆组件(10)为平行四边形变距连杆，所述平行四边形变距连杆的一个活动端与悬臂销(14)同轴连接。8.基于权利要求1-7任意一项所述的一种带变距功能的电芯上料抓手的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1、四轴机械手臂或者六轴机械手臂的末端通过机械手臂安装法兰(1)与抓手基板(2)固定连接，光电开关(11)通过导线并穿过线缆拖链(6)连接外源plc，导杆气缸(3)、平行夹紧气缸(17)通过气源导管并穿过线缆拖链(6)连接外部气源；步骤s1-1、机械手臂通过tcp校准棒(13)校准抓取位置，根据需要夹取软包电芯(7)的
厚度，调节螺栓(42)旋转调节，使气缸连接板(8)的活动间距与软包电芯(7)厚度相同；步骤s2、机械手臂通过带动抓手基板(2)进而带动夹爪(15)移动至已经定位好的且放置了软包电芯(7)的料框上方；步骤s3、机械手臂带动夹爪(15)下降至软包电芯(7)达夹取位置，导杆气缸(3)通气伸长，导杆气缸(3)推动变距连杆组件(10)打开，夹爪(15)之间的间距变大至软包电芯(7)的厚度；步骤s3-1、平行夹紧气缸(17)通气，平行夹紧气缸(17)由张开变为闭合状态，驱动夹爪(15)夹紧软包电芯(7)两侧；步骤s4、光电开关(11)检测软包电芯(7)是否位于夹爪(15)内部，并将信号传输至外源plc，若光电开关(11)检测到软包电芯(7)未在夹爪(15)内部，光电开关(11)将信号传输至外源plc，外源plc报警提示；步骤s5、当光电开关(11)检测软包电芯(7)全部位于夹爪(15)内部，所有的软包电芯(7)夹取成功后，机械手臂带动夹爪(15)上升，将软包电芯(7)搬运至下个工位。9.根据权利要求8所述的一种带变距功能的电芯上料抓手的使用方法，其特征在于：步骤s5中，软包电芯(7)搬运至下个工位后，平行夹紧气缸(17)放气，平行夹紧气缸(17)张开，放置软包电芯(7)。

技术总结
本发明提供一种带变距功能的电芯上料抓手及使用方法，属于动力电池软包模组自动化组装生产领域，该带变距功能的电芯上料抓手包括用于和多轴机械手臂安装连接的抓手基板，抓手基板的底部设置有电芯抓取组件，抓手基板上设置有用于驱动电芯抓取组件变距的导杆气缸，抓手基板上还设置有用于限制导杆气缸导杆伸出和缩回位置的硬限位组件，解决了以往进行电芯生产过程中夹取效果较差的问题，本发明结构合理，可根据具体产能需要设置多个电芯抓取组件以提高抓取效率；采用的导杆气缸加连杆机构实现变距功能，更加简单稳定。更加简单稳定。更加简单稳定。


技术研发人员：徐茂 秦海军 陈正华 张益汉 岳金锤 吴飞 贺亚辉 孙凌龙 黄迪
受保护的技术使用者：曼弗莱德智能制造（江苏）有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2022/5/25