一种圆柱电池的全自动上下料机械手

技术领域

本申请涉及电池制造技术领域，尤其是一种圆柱电池的全自动上下料机械手。

背景技术

圆柱电池因其具有容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电、电化学稳定性能、使用安全、工作温度范围宽、对环境友好等诸多优点而被广泛应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型等领域。

在圆柱电池的生产过程中，电池上下料的效率直接影响到整条生产线的生产效率。以电池干燥段为例：传统上分有人工上下料和机械手抓取机构上下料两种：人工上下料速度慢，效率低下，不适合现代化的大规模生产模式；现有生产过程中通常以机械手抓取机构上下料方式替代人工，机械手将产品将来料盘中的多个圆柱电池抓取并转运至电池干燥周转托盘中，圆柱电池需要与电池干燥周转托盘的电池安放孔一一对应放置，随后将电池干燥周转托盘送入干燥箱内进行干燥工作。

传统机械手抓取机构中，为了提高移栽转运效率通常包括多个夹爪，多个夹爪工作以同时抓取多个圆柱电池。对多个电池同时抓取并移栽时，夹爪夹持圆柱电池时可能导致圆柱电池歪斜，进而经常出现电池对不上电池干燥周转托盘上电池安放孔的问题，需要反复停机对机构中的电池进行定心调整，严重影响电池的移栽转运效率。

发明内容

为了改善现有技术中机械手同时移栽多个电池时需要反复停机调节而导致效率低的问题，

本申请提供的一种圆柱电池的全自动上下料机械手采用如下的方案：

一种圆柱电池的全自动上下料机械手，包括：

顶板；

滑移板，可升降的竖向滑移安装在所述顶板下方，所述滑移板上设置有多个夹爪；

定心限位件，竖向可滑移地安装在所述滑移板下方，用于对圆柱电池定位以便于所述夹爪夹持圆柱电池；

所述定心限位件包括第一限位板、第二限位板以及用于抵触限位圆柱电池侧壁的定心限位条，所述第一限位板与第二限位板的数量均为多块且交错布置，所述第一限位板与所述第二限位板均水平可滑移的安装于所述滑移板上；所述第一限位板与所述第二限位板上一一对应地间隔布置有多个定心限位条，所述第一限位板上相邻的两个定心限位条与所述第二限位板上对应的两个定心限位条之间形成有定心空间，所述第一限位板与所述第二限位板水平滑移而扩张或缩小所述定心空间，所述定心空间与所述夹爪一一对应的同轴布置。

通过采用上述方案，设置有定心限位件对圆柱电池定位，以便于夹爪实现对圆柱电池的精准夹持。圆柱电池的电池干燥工序中，需要将圆柱电池由来料盘移栽至电池干燥周转托盘中，然而将电池干燥周转托盘送入干燥箱内进行干燥工作。实际工况中，为了保证干燥箱的干燥效率，通常来料盘的圆柱电池密度小于电池干燥周转托盘；传统技术方案中，对多个电池同时抓取并移栽时，夹爪夹持圆柱电池时可能导致圆柱电池歪斜，进而经常出现电池对不上电池干燥周转托盘上电池安放孔的问题，需要反复停机定心调整电池，导致移栽效率较低。本申请技术方案中，第一限位板与第二限位板水平滑移而将圆柱电池夹持限位于定心空间内，从而进行初步定心，夹爪夹紧圆柱电池进行再次定心，随后机械手整体向正上方运动，待电池刚刚脱离来料盘时，电池定心限位件向下运动，进行电池的轴端定心限位从而有效地防止圆柱电池歪斜。本申请技术方案能够快速实现对圆柱电池与夹爪之间的定心，提升了对圆柱电池的夹持精准度，有效地减少了需要停机校正的问题，从而提升了移栽转运的效率。

可选的，所述定心限位件包括升降座，所述升降座竖向滑移安装于滑移板底部；所述升降座上水平滑移安装有第一连接座以及第二连接座，所述第一限位板间隔均匀的布置于所述第一连接座上，所述第二限位板间隔均匀的布置于所述第二连接座上。

通过采用上述方案，设置有第一连接座和第二连接座，并将第一限位板均安装于第一连接座上，第二限位安均安装于第二连接座上。在一些技术方案中，每个定心限位条是单独运动的，需要根据不同型号的圆柱电池而调节定心空间尺寸时，则控制定心限位条单独运动，才能实现对每个定心限位条的调节，调节较为不便。本申请技术方案中，所以的第一限位板均安装于第一连接座上同步运动，第二限位板均安装于第二连接座上同步运动，从而能够同时调节多个定心空间的大小，效率较高。

可选的，所述升降座上设置有与所述第一连接座传动连接的第一气缸和与所述第二连接座传动连接的第二气缸，所述第一气缸与所述第二气缸同步运动以扩张或缩小所述定心空间。

通过采用上述方案，第一气缸与第二气缸同步工作。在一些技术方案中，当定心空间进行缩放时，定心空间的竖向中轴线难免会有所偏移，导致定心空间无法正对夹爪，导致被夹持于定心空间中的圆柱电池定心效果较差。传统技术方案中通常是通过后续定心空间上方的夹爪配合同步相机，夹爪水平滑移以调节对准定心空间，以便于夹持圆柱电池；然而该种技术方案需要调节夹爪位置，效率较低。本申请技术方案中，夹爪始终保持不动即可，第一气缸与第二气缸同步工作，使得第一限位板与第二限位板同步相互靠近或同步相互远离，从而保证定心空间的中轴线始终保持不变而与夹爪对正，从而无需后续调节夹爪，进一步提升了效率。

可选的，所述顶板侧缘设置有槽型光电传感器，所述滑移板上设置有正对所述槽型光电传感器的挡光板，所述槽型光电传感器用于检测到挡光板时阻止所述滑移板上升。

通过采用上述方案，在顶板上设置槽型光电传感器，并在滑移板上对应的设置有挡光板，防止滑移板上升时与顶板之间产生碰撞，槽型光电传感器检测到挡光板时即表示滑移板与顶板之间距离过近，以阻止滑移板继续上升，起到防撞的效果。

可选的，所述滑移板上竖向设置有滑移杆，所述滑移杆与所述顶板之间连接有缓冲弹簧，所述滑移板下降而压缩所述缓冲弹簧。

通过采用上述方案，设置有滑移杆和缓冲弹簧。在一些技术方案中，滑移板下降而夹持圆柱电池的过程中，可能会因为下降超出预设行程而导致圆柱电池被压坏。本申请技术方案中，通过缓冲弹簧起到缓冲的效果，能够防止滑移板整体下降太多而导致产品被硬性压坏的问题。

可选的，所述夹爪包括固定安装于滑移板底部的手指气缸和两块与所述手指气缸传动连接的侧板，两块所述侧板相对设置，所述手指气缸工作以驱动两块所述侧板相互靠近或相对远离；所述滑移板上设置有气控组件，所述气控组件与所述手指气缸之间连接有气流管道，所述滑移板上贯穿开设有多个连通孔，气流管道由滑移板上方穿过所述连通孔并与所述手指气缸相连通。

通过采用上述方案，在滑移板上贯穿开设多个连通孔，夹爪安装于滑移板底部，气流管道由连通孔上方穿设至下方并与夹爪的手指气缸相连通。在一些技术方案中，由于夹爪分布密集，气路需要在多个手指气缸之间绕行，理线困难且杂乱。本申请技术方案中，气流管道由滑移板上方直接穿设连通至对应的手指气缸，从而有效地提升了布线的便捷度。

可选的，所述侧板内侧设置有用于夹持圆柱电池的夹持片，所述夹持片底部具有导引部，所述导引部向下逐渐倾斜远离所述夹爪的中轴线。

通过采用上述方案，在侧板内侧设置有用于夹持圆柱电池的夹持片，并在夹持片底部设置有导引部，导引部倾斜的布置以便于圆柱电池被导向而顺势插入夹爪中，进一步提升夹持的便捷度。

可选的，所述侧板内侧还设置有挡板，所述挡板水平布置于所述夹持片上方。

通过采用上述方案，侧板上方具有挡板。在一些技术方案中，圆柱电池插入夹爪后，多个圆柱电池高低不齐，不便于后续的转运和移栽。本申请技术方案通过在侧板上设置有挡板，能够对圆柱电池顶部进行抵触限位，保证多个圆柱电池被夹持时的高度一致性。

可选的，所述定心限位条与所述第一限位板通过螺栓可拆式连接，所述定心限位条与所述第二限位板之间通过螺栓可拆式连接。

通过采用上述方案，定心限位件条与第一限位板通过螺栓可拆式连接，以便于拆装更换。在一些技术方案中，定心限位条固定安装于第一限位板和第二限位板上，对于不同信号的圆柱电池，通过缩放来实现对圆柱电池的夹持。然而，实际工况中，仅仅通过缩放定心空间难以适配于不同尺寸直径的圆柱电池。本申请技术方案中，定心限位条通过螺栓可拆式安装，能够拆卸更换不同形状的定心限位条，以进一步的适配于多种不同尺寸型号的圆柱电池，适配性较强。

可选的，所述滑移板上开设有导向孔，所述顶板上竖向设置有适配于所述导向孔形状的导向柱，所述导向柱可滑移的插接于所述导向孔内。

通过采用上述方案，在滑移板上开设导向孔，并在顶板上竖向设置有导向柱，有效地对滑移板的运动起到导向的作用，保证了运动的稳定性。

综上所述，本申请包括至少以下有益技术效果：

1. 设置有定心限位件对圆柱电池定位，以便于夹爪实现对圆柱电池的精准夹持。圆柱电池的电池干燥工序中，需要将圆柱电池由来料盘移栽至电池干燥周转托盘中，然而将电池干燥周转托盘送入干燥箱内进行干燥工作。实际工况中，为了保证干燥箱的干燥效率，通常来料盘的圆柱电池密度小于电池干燥周转托盘；传统技术方案中，对多个电池同时抓取并移栽时，夹爪夹持圆柱电池时可能导致圆柱电池歪斜，进而经常出现电池对不上电池干燥周转托盘上电池安放孔的问题，需要反复停机定心调整电池，导致移栽效率较低。本申请技术方案中，第一限位板与第二限位板水平滑移而将圆柱电池夹持限位于定心空间内，从而进行初步定心，夹爪夹紧圆柱电池进行再次定心，随后机械手整体向正上方运动，待电池刚刚脱离来料盘时，电池定心限位件向下运动，进行电池的轴端定心限位从而有效地防止圆柱电池歪斜。本申请技术方案能够快速实现对圆柱电池与夹爪之间的定心，提升了对圆柱电池的夹持精准度，有效地减少了需要停机校正的问题，从而提升了移栽转运的效率；

2. 第一气缸与第二气缸同步工作。在一些技术方案中，当定心空间进行缩放时，定心空间的竖向中轴线难免会有所偏移，导致定心空间无法正对夹爪，导致被夹持于定心空间中的圆柱电池定心效果较差。传统技术方案中通常是通过后续定心空间上方的夹爪配合同步相机，夹爪水平滑移以调节对准定心空间，以便于夹持圆柱电池；然而该种技术方案需要调节夹爪位置，效率较低。本申请技术方案中，夹爪始终保持不动即可，第一气缸与第二气缸同步工作，使得第一限位板与第二限位板同步相互靠近或同步相互远离，从而保证定心空间的中轴线始终保持不变而与夹爪对正，从而无需后续调节夹爪，进一步提升了效率；

3. 定心限位件条与第一限位板通过螺栓可拆式连接，以便于拆装更换。在一些技术方案中，定心限位条固定安装于第一限位板和第二限位板上，对于不同信号的圆柱电池，通过缩放来实现对圆柱电池的夹持。然而，实际工况中，仅仅通过缩放定心空间难以适配于不同尺寸直径的圆柱电池。本申请技术方案中，定心限位条通过螺栓可拆式安装，能够拆卸更换不同形状的定心限位条，以进一步的适配于多种不同尺寸型号的圆柱电池，适配性较强。

附图说明

图1是本申请实施例整体结构的示意图；

图2是本申请实施例定心限位件的结构示意图；

图3是本申请实施例整体结构的另一角度示意图。

附图标记说明：

1、顶板；11、导向柱；12、槽型光电传感器；13、缓冲弹簧；

2、滑移板；21、升降气缸；22、滑移孔；23、挡光板；24、滑移杆；25、承载座；26、抵接座；27、气控组件；28、连通孔；

3、夹爪；31、手指气缸；311、缸筒；312、滑移爪；32、侧板；33、夹持片；331、导引部；34、挡板；

4、定心限位件；41、第一限位板；42、第二限位板；43、定心限位条；431、定心空间；432、抵接面；44、升降座；45、第一连接座；46、第二连接座；47、第一气缸；48、第二气缸。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以下结合附图，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种圆柱电池的全自动上下料机械手。

参照图1和图2，一种圆柱电池的全自动上下料机械手，其包括：顶板1；顶板1下方竖向滑移安装有滑移板2，滑移板2上设置有多个夹爪3；滑移板2下方竖向可滑移的安装有用于定位圆柱电池的定心限位件4。定心限位件4包括第一限位板41、第二限位板42以及用于抵触限位圆柱电池侧壁的定心限位条43，第一限位板41与第二限位板42的数量均为多块且交错布置，第一限位板41与第二限位板42均水平可滑移的安装于滑移板2上。第一限位板41与第二限位板42上一一对应地间隔布置有多个定心限位条43，第一限位板41上相邻的两个定心限位条43与第二限位板42上对应的两个定心限位条43之间形成有定心空间431，第一限位板41与第二限位板42水平滑移而扩张或缩小定心空间431，定心空间431与夹爪3始终一一对应的同轴正对布置。

参照图1和图2，顶板1与外界机器人驱动装置传动连接，外界机器人驱动装置工作以通过顶板1带动该机械手整体在来料盘与电池干燥周转托盘之间运动。顶板1与滑移板2通过气缸（图中未示出）传动连接，气缸工作以驱动滑移板2升降。滑移板2上还设置有用于驱动定心限位件4的升降气缸21，升降气缸21与定心限位件4传动连接，升降气缸21工作以驱动定心限位件4升降。在电池的干燥工序中，该机械手整体运动至来料盘上方，升降气缸21工作以使得定心限位件4整体下降至来料盘，定心限位件4工作而缩小定心空间431并初步夹持定心圆柱电池；随后定心空间431上方的夹爪3工作而夹紧圆柱电池，进行再次定心；后机械手整体向正上方运动，待圆柱电池脱离来料盘时，定心限位件4向下运动，进行圆柱电池的轴端定心限位。最后，整个机械手机构通过外界机器人驱动装置快速移动到更高容纳密度的电池干燥周转托盘正上方；机械手下探至圆柱电池的底部放入到电池干燥周转托盘上的电池安放孔内时，定心限位件4工作而将定心空间431张开并向上运动，以便于夹爪3穿过定心空间431继续下探，直到圆柱电池底部进入电池安放孔内，夹爪3松开，从而完成了对圆柱电池的移栽工作。

滑移板2上开设有导向孔，顶板1上竖向设置有适配于导向孔形状的导向柱11，导向柱11可滑移的插接于导向孔内。顶板1侧缘设置有槽型光电传感器12，滑移板2上设置有正对该槽型光电传感器12的挡光板23，槽型光电传感器12用于检测到挡光板23时阻止滑移板2上升。本申请实施例中，还设置有与槽型光电传感器12电性连接的控制器（图中未示出），滑移板2上升至挡光板23插入槽型光电传感器12时，槽型光电传感器12向控制器发送报警信号，控制器接收该报警信号并阻止滑移板2继续上升，防止碰撞。

参照图1和图2，滑移板2上竖向设置有滑移杆24，滑移杆24底部通过螺栓固定安装于滑移板2上。滑移杆24与顶板1之间通过缓冲弹簧13相连，滑移板2下降而压缩该缓冲弹簧13。具体的，顶板1上贯穿开设有滑移孔22，滑移杆24经由该滑移孔22而穿设至顶板1上方，滑移板2底部固定设置有承载座25，承载座25盖合于滑移孔22下方并环绕滑移杆24布置；滑移杆24顶部设置有抵接座26，缓冲弹簧13的一端抵触于承载座25，另一端抵接于抵接座26；滑移板2下降时，抵接座26对缓冲弹簧13下压而压缩该缓冲弹簧13，从而起到缓冲的效果，防止滑移板2带动夹爪3下降太多而硬性碰撞损坏圆柱电池。

参照图2和图3，定心限位件4包括升降座44，升降座44与滑移板2上的升降气缸21的活塞杆相连，以使得升降座44竖向滑移安装于滑移板2的底部。升降气缸21工作以驱动升降座44升降，本申请实施例中，升降气缸21与升降座44的数量均为两个且在竖直方向上一一对应布置，两个升降气缸21分别设置于滑移板2上相对的两侧缘。每个升降座44上水平滑移安装有一个第一连接座45与一个第二连接座46，第一滑移座与第二滑移座的滑移方向平行。第一限位板41间隔均匀的架设于两个第一连接座45上，第二限位板42间隔均匀的架设于两个第二连接座46上。每个升降座44上设置有与第一连接座45传动连接的第一气缸47以及与第二连接座46传动连接的第二气缸48，第一气缸47用与第一连接座45之间连接有第一连接板，第二气缸48与第二连接座46之间固定连接有第二连接板。第一气缸47与第二气缸48相背布置，第一气缸47与第二气缸48同步工作运动，以驱动第一滑移座与第二滑移座同步的相互靠近或相互远离，从而能够扩张或缩小该定心空间431。值得一提的是，该定心空间431的竖向中轴线始终与夹爪3正对，以保证圆柱电池能够与夹爪3正对。

参照图2和图3，具体的，多个定心限位条43沿第一限位板41长度方向间隔均匀的布置，且定心限位条43通过螺栓可拆式安装在第一限位板41上；多个定心限位条43沿第二限位板42长度方向间隔均匀的布置，且定心限位条43通过螺栓可拆式安装在第二限位板42上。每个定心限位条43上具有两个朝向定心空间431中部的抵接面432，以使得每个定心空间431水平的周向上环绕有四个抵接面432，四个抵接面432能够同时抵触圆柱电池的周向，从而实现对圆柱电池的初步定心。

参照图2和图3，夹爪3包括固定安装于滑移板2底部的手指气缸31，手指气缸31包括缸筒311以及两个以缸筒311中轴线对称布置于缸筒311底部的滑移爪312，两个滑移爪312滑移安装于缸筒311底部，缸筒311工作以驱动两个滑移爪312相互靠近或相对远离。夹爪3还包括两块与手指气缸31传动连接的侧板32，每块侧板32一一对应的竖向固定安装于一块滑移爪312上，手指气缸31工作以驱动两块侧板32相互靠近或相对远离。侧板32内侧固定安装有用于夹持圆柱电池的夹持片33，夹持片33底部具有向下逐渐倾斜远离夹爪3中轴线的导引部331，以便于圆柱电池插入两块侧板32之间而被夹持。侧板32内侧还设置有挡板34，挡板34水平布置于夹持片33上方。值得一提的是，本申请实施例中，每块侧板32内侧设置有两块夹持片33。

参照图1和图2，滑移板2上设置有气控组件27，气控组件27与手指气缸31之间连接有气流管道（图中未示出），滑移板2上贯穿开设有多个连通孔28，气流管道由滑移板2上方穿过所述连通孔28并与手指气缸31相连通。本申请实施例中气孔组件包括电磁阀以及分气块，其结构在此不做赘述。

本申请实施例一种圆柱电池的全自动上下料机械手的实施原理为：第一限位板41与第二限位板42水平滑移而将圆柱电池夹持抵接限位于定心空间431内，从而进行夹爪3与圆柱电池之间的初步定心，夹爪3夹紧圆柱电池进行再次定心，随后机械手整体向正上方运动，待电池刚刚脱离来料盘时，电池定心限位件4向下运动，进行电池的轴端定心限位从而有效地防止圆柱电池歪斜；快速实现了对圆柱电池与夹爪3之间的定心，提升了对圆柱电池的夹持精准度。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。