CN107298307A - 铅酸蓄电池的抓取机械手 - Google Patents

Abstract

铅酸蓄电池的抓取机械手，包括机架、夹具、控制夹具运动的三向运动机构；三向运动机构设置在机架上，夹具设置在三向运动机构的下方；夹具包括夹具定板、夹具动板组件、以及连接板；夹具定板固定在连接板的一端，夹具动板组件可滑动的设置在连接板上；夹具动板组件包括滑块、与滑块连接的若干夹爪、控制滑块带动整个夹具动板组件相对夹具定板滑动的动板电机、以及控制每个夹爪在滑块上相对夹具定板滑动的伸缩机构。在酸环境下，采用该机械手抓取电池安全稳定，夹具动板通过动板电机的一次定位，以及夹紧气缸的二次定位夹紧，使得每个电池的夹紧力一致，避免了在抓取过程中电池脱落。

Description

铅酸蓄电池的抓取机械手

技术领域

本发明涉及一种自动化设备，尤其是一种用于铅酸蓄电池化成时抓取电池的机械手。

背景技术

目前铅酸蓄电池装配灌酸后，灌酸结束后会发热，需立即进入水槽中冷却，经过初冷却后由人工从输送线移至化成水浴槽内进行化成，化成结束后，在化成槽的另一端移上输送线送至后道工序，由于灌酸结束后电池发热，人工搬运不安全，所以采用机械手抓取电池，机械手包括机架，设置在机架上的夹具三向运动机构、设置在夹具三向运动机构下方的夹具，夹具由一块定板和一块动板组成，动板根据电池的大小调节位置，在抓取电池时，以电池组为单位来抓取，由于电池的大小存在差异，夹紧力不一致，导致在抓取的过程中某个电池脱落。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铅酸蓄电池的抓取机械手，包括机架、夹具、控制夹具运动的三向运动机构；三向运动机构设置在机架上，夹具设置在三向运动机构的下方；夹具包括夹具定板、夹具动板组件、以及连接板；夹具定板固定在连接板的一端，夹具动板组件可滑动的设置在连接板上；夹具动板组件包括滑块、与滑块连接的若干夹爪、控制滑块带动整个夹具动板组件相对夹具定板滑动的动板电机、以及控制每个夹爪在滑块上相对夹具定板滑动的伸缩机构。

优点是：动板电机对夹具动板组件进行初步定位，再通过伸缩机构对夹爪二次定位夹紧，使得每个电池的夹紧力一致，增强了抓取的稳定性，避免了在抓取过程中电池的脱落。

作为一种优选的方案，夹具动板组件还包括一根丝杆，动板电机通过丝杆控制滑块的滑动。

作为一种优选的方案，伸缩机构为与夹爪数量相同的夹紧气缸，每个夹紧气缸控制一个夹爪的伸缩。

作为一种优选的方案，还包括设置在机架上的电池阻挡机构，电池阻挡机构通过阻挡支架与机架连接，包括长气缸、阻挡摆臂；长气缸固定端通过气缸尾座与阻挡支架连接；阻挡摆臂铰接在阻挡支架上，一端与长气缸活塞杆的连接，另一端设置阻挡板；阻挡摆臂与阻挡支架铰接的摆臂中心轴垂直于电池输送线的运动方向。

作为一种优选的方案，气缸尾座与长气缸之间设置短气缸，短气缸一端设置在气缸尾座上，短气缸另一端与长气缸固定端相连。

优点是，本发明中的阻挡机构在非工作状态，随长气缸收缩而提起，处于高位，不影响输送线上的电池向前输送，在工作状态，长气缸伸出，阻挡摆臂向下摆动，位于阻挡摆臂上的阻挡板即可阻挡电池，而且阻挡摆臂与阻挡支架铰接的轴垂直于电池输送线的运动方向，使得阻挡更加稳定；在长气缸的上方设置短气缸，当夹具带动电池组上升时，由于电池边缘具有突起物，短气缸收缩，使得阻挡摆臂微微摆动，避免刮碰电池；

作为一种优选的方案，夹具上设置电池间距控制机构，电池间距控制机构包括设置在夹具上的第一旋转中心轴；第一旋转中心轴上固定设置一对摆杆，两摆杆之间设置探棒；第一旋转中心轴上还固定设置感应臂，探棒接触到电池后，摆杆带动第一旋转中心轴转动，第一旋转中心轴带动感应臂摆动，夹具上还设置检测感应臂摆动的接近开关。

优点是：电池间距控制机构是控制电池组摆放间距的机构，若接近开关感应到感应臂摆动，说明夹具在放下电池组的接触到前一组电池，在酸环境下，通过机械运动转换判断是否接触到前一组电池比通过光电感应更可靠；

作为一种优选的方案，夹具上还设置电池空档检测机构，电池空档检测机构包括安装在夹具上的第二旋转中心轴和伸缩气缸；第二旋转中心轴上固定设置一个支撑臂和一对上下摆臂，支撑臂与伸缩气缸相连；夹具定板的底边和两侧边设置探测障碍板；探测障碍板的两侧边均设置上长腰孔和下长腰孔，上长腰孔内设置连接上下摆臂的上下销，下长腰孔内设置导向销，上下销带动上下摆臂在上长腰孔内上下活动；电池空档检测机构还包括设置在夹具上检测探测障碍板位移的感应开关。

优点是，水浴槽中相邻两组电池组之间的区域称为电池空档区，电池空档检测机构在非工作状态时，伸缩气缸伸出，伸缩气缸带动支撑臂摆出，支撑臂带动第二旋转中心轴转动，第二旋转中心轴带动上下摆臂向上摆动，探测障碍板随上下摆臂上移；电池空档检测机构在工作状态时，伸缩气缸收缩，伸缩气缸带动支撑臂摆回，支撑臂带动第二旋转中心轴转动，第二旋转中心轴带动上下摆臂向下摆动，探测障碍板随上下摆臂下移；在夹具下降夹取电池的过程中，若感应开关感应到探测障碍板上移，说明障碍探测板压到电池，即夹具定板不在电池组空档区。在酸环境下，通过机械运动转换判断是否碰到障碍物比通过光电感应更可靠；

本发明的机械手，在酸环境下，通过夹具抓取电池安全可靠，可以定位不同型号的电池，本机械手还包括在非工作状态不影响电池输送的阻挡机构，以及控制电池在水浴槽中摆放间距的机构和检测夹具定板是否在两组电池空档区域的机构，自动化程度高。

附图说明

图1、铅酸蓄电池的抓取机械手立体图

图2、铅酸蓄电池的抓取机械手局部放大图

图3、夹具立体图

图4、夹具前视图

图5、夹具动板侧视图

图6、阻挡机构立体图

图7、阻挡机构侧视图

图8、电池间距控制机构立体图

图9、电池间距控制机构前视图

图10、电池间距控制机构侧视图

图11、电池空档检测机构立体图

图12、电池空档检测机构前视图

图13、电池空档检测机构侧视图

1.机架 2.行走横梁 3.输送线 4.水浴槽 5.安装板 6.夹具上下电机 7.滚珠丝杆 8.夹具9.电池间距控制机构 10.电池空档检测机构 11.夹具平移电机 12.阻挡机构13.行走滚轮 14.旋转轴 15.行走电机 16.连接板 17.动板电机 18.夹具定板 19.滑块20.夹具动板组件 21.丝杆 22.夹紧气缸 23.夹爪 24.阻挡支架 25.气缸尾座 26.短气缸27.长气缸 28.摆臂中心轴 29.阻挡摆臂 30.阻挡板 31.支座 32.旋转中心轴 33.感应臂34.接近开关 35.摆杆 36.探棒 37.伸缩气缸 38.探测障碍板 39.支撑臂 40.上下摆臂41.上长腰孔 42.下长腰孔 43.上下销 44.导向销 45.感应开关 46.夹爪支架

具体实施方式

控制电池摆放间距的机械手包括机架1、设置在机架上的三向运动机构，夹具三向运动机构包括夹具X轴运动机构，夹具Y轴运动机构,夹具Z轴运动机构。

夹具X轴运动机构为设置在机架横梁2上的两对行走滚轮13，每对行走滚轮13通过轴连接，轴上设置行走电机15；

夹具Y轴运动机构包括设置在机架1上的安装板5，设置在安装板5下方的夹具平移电机11、设置在安装板5底部与夹具平移电相11啮合的齿条；

夹具Z轴运动机构设置在安装板5上的夹具上下电机6、一端与夹具上下电机6相连，另一端与夹具相连的滚珠丝杆7；

设置在夹具8上的电池间距控制机构9和电池空档检测机构10、设置在机架1上的阻挡机构12；

夹具8包括夹具定板18和夹具动板组件20，还包括连接夹具定板18与夹具动板组件20的连接板16，连接板与丝杆7相连，连接板16上设置动板电机17，夹具定板18和夹具动板组件之间设置丝杠，动板电机17控制丝杠转动，丝杠带动夹具动板组件20在连接板16下方滑动，夹具动板组件20包括与连接板连接的滑块19、与滑块19滑动连接的若干个夹爪23，以及若干个分别控制每个夹爪23滑动的夹紧气缸22，夹紧气缸22收缩带动夹爪滑动，夹爪23外侧设置夹爪支架4，以支撑夹紧气缸22和夹爪23。

阻挡机构12包括阻挡支架24、设置在阻挡支架24上的气缸尾座25、与气缸尾座25连接的短气缸26、设置在短气缸26下端的长气缸27、通过摆臂中心轴28铰接在阻挡支架24底部的阻挡摆臂29，阻挡摆臂的一端与长气缸27活塞杆连接，另一端部设置阻挡板30；

电池间距控制机构9包括设置在夹具定板18上的第一支座、穿过第一支座的第一旋转中心轴、固定设置在第一旋转中心轴上的感应臂33、设置在连接板16上的接近开关34、固定设置在第一旋转中心轴端部的一对摆杆35，还包括连接两摆杆35的探棒36。

电池空档检测机构10包括设置在夹具定板18上的第二支座、穿过第二支座的第二旋转中心轴、包覆在夹具定板18***的探测障碍板38、设置在连接板16上的伸缩气缸37、一端固定设置在第二旋转中心轴另一端连接伸缩气缸37的支撑臂39、一端固定设置在第二旋转中心轴另一端连滑动接探测障碍板38的一对上下摆臂40、设置在连接板16上与探测障碍板38相对的感应开关45，探测障碍板38上设置有上长腰孔41和下长腰孔42，上长腰孔41内设置连接上下摆臂40的上下销43，下长腰孔42内设置导向销44。

第一支座和第二支座可以为同一支座，如本实施例附图中的支座31；第一旋转中心轴和第二旋转中心轴可以为同一中心轴，如本实施例附图中的旋转中心轴32。

本实施例中电池组包括六个电池，电池组通过皮带输送线3输送，由于电池的大小存在差异，因此夹具动板组件20由六块夹爪23组成，夹爪的数量和电池的数量相同，每个夹爪分别与夹紧气缸22相连，夹爪的数量和夹紧气缸22的数量相同，这样可以保证每个电池上的夹紧力是一致的，夹具动板组件定位时是一个整体，夹紧气缸单独动作，增强夹具夹取电池的稳定性，避免了使用一块动板时，由于电池的大小差异，而导致在抓取的过程中某个电池脱落。

抓取电池进水浴槽的过程：

(1)启动行走电机15，使得行走滚轮13在行走横梁2上旋转移动，带动夹具移至水浴槽4位置，行走制动；

(2)阻挡机构在非工作状态时，长气缸27收缩，阻挡摆臂29随长气缸27向上提起；阻挡机构工作时，长气缸27伸出，阻挡摆臂29向下摆动，阻挡板30接触到电池后，夹具上下电机6启动，通过滚珠丝杆传动方式，使得夹具8下降，此时夹具动板组件20定位在较大开档位置，避免刮碰到输送线3上的电池；

(3)夹具8下降到位后，夹具平移电机11通过齿轮齿条传动方式使得夹具8平移，夹具定板18平移靠近并接触电池，动板电机17通过丝杆传动方式使得夹具动板组件20靠近电池，夹具动板组件20与电池之间的距离预留30mm左右，此时夹紧气缸22伸出，夹具动板组件20继续向电池靠近并夹紧，夹紧气缸22的行程为40mm；

(4)完成夹紧动作之后，夹具8上升，夹具8向水浴槽4移动，到达水浴槽4位置夹具8下降到水浴槽高度，夹具8继续向前平移，若探棒36带动中心轴32向后摆动，固定在中心轴32上的感应臂33向前摆动，则接近开关34感应到感应臂33移动，说明探棒36碰到前一排电池组，此时夹紧气缸22松开，动板电机17带动夹具动板组件20定位到较大开档位置，放下电池，夹具8上升并平移至输送线3位置，开始下一循环。

抓取电池出水浴槽的过程：

(1)启动行走电机15，使得行走滚轮13在行走横梁2上旋转，带动夹具移至水浴槽位置，行走制动，电池到位后，夹具上下电机6启动，通过滚珠丝杆传动方式，使得夹具8下降，此时夹具动板组件20定位在较大开档位置，夹具8下降到电池高度时降速，低于电池高度后恢复正常速度；

(2)电池空档检测机构10在非工作状态时，伸缩气缸37伸出，第一摆臂39随伸缩气缸37向外摆出，第二摆臂40向上运动至探测障碍板38的上长腰孔41的顶部，上下销43卡住探测障碍板38；在工作状态时，伸缩气缸37收缩，第一摆臂39随伸缩气缸37同步收回，第二摆臂40下移，探测障碍板38同步下降，若探测障碍板38碰到电池，则探测障碍板38向上移动，感应开关45感应到探测障碍板38位移，说明在夹具8在下降的过程中碰到障碍，即检测出夹具定板18不在两组电池空档区，这时夹具8停止下降；

(3)夹具8上升到电池高度上约20mm，夹具8向输送线3方向平移约10mm,再下降，如果还是检测到障碍，则夹具8上升，报警，人工处理前一排电池组以保持两组电池组的间距，然后夹具8下降到水浴槽高度，探测障碍的动作可重复1至3次，以减少人工干预机率；

(4)夹具8在电池组空档区域之后，动板电机17通过丝杆21传动使得夹具动板组件20定位到与电池长度对应的位置，夹紧气缸22动作，夹紧电池组，夹具8上升，并平移至输送线3位置，夹具8下降到输送线3高度，夹紧气缸22松开，放下电池，动板电机定位在较大开档位置，同时夹具8平移，使夹具定板18距离电池边缘约20mm，夹具8上升，并平移至水浴槽46位置，开始下一循环。

Claims (7)

1.铅酸蓄电池的抓取机械手，包括机架、夹具、控制夹具运动的三向运动机构；三向运动机构设置在机架上，夹具设置在三向运动机构的下方；其特征在于，所述的夹具包括夹具定板、夹具动板组件、以及连接板；夹具定板固定在连接板的一端，夹具动板组件可滑动的设置在连接板上；所述夹具动板组件包括滑块、与滑块连接的若干夹爪、控制滑块带动整个夹具动板组件相对夹具定板滑动的动板电机、以及控制每个夹爪在滑块上相对夹具定板滑动的伸缩机构。

2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的抓取机械手，其特征在于，所述夹具动板组件还包括一根丝杆，所述动板电机通过丝杆控制滑块的滑动。

3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的抓取机械手，其特征在于，所述伸缩机构为与夹爪数量相同的夹紧气缸，每个夹紧气缸控制一个夹爪的伸缩。

4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的抓取机械手，其特征在于，还包括设置在机架上的电池阻挡机构，所述电池阻挡机构通过阻挡支架与机架连接，包括长气缸、阻挡摆臂；长气缸固定端通过气缸尾座与阻挡支架连接；阻挡摆臂铰接在阻挡支架上，一端与长气缸活塞杆的连接，另一端设置阻挡板；所述阻挡摆臂与阻挡支架铰接的摆臂中心轴垂直于电池输送线的运动方向。

5.根据权利要求4所述的铅酸蓄电池阻挡机械手，其特征在于，所述的气缸尾座与长气缸之间设置短气缸，短气缸一端设置在气缸尾座上，短气缸另一端与长气缸固定端相连。

6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的抓取机械手，其特征在于，所述的夹具上设置电池间距控制机构，所述的电池间距控制机构包括设置在夹具上的第一旋转中心轴；所述的第一旋转中心轴上固定设置一对摆杆，两摆杆之间设置探棒；所述的第一旋转中心轴上还固定设置感应臂，探棒接触到电池后，摆杆带动第一旋转中心轴转动，第一旋转中心轴带动感应臂摆动，所述的夹具上还设置检测感应臂摆动的接近开关。

7.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的抓取机械手，其特征在于，所述的夹具上还设置电池空档检测机构，电池空档检测机构包括安装在夹具上的第二旋转中心轴和伸缩气缸；所述的第二旋转中心轴上固定设置一个支撑臂和一对上下摆臂，支撑臂与伸缩气缸相连；所述夹具定板的底边和两侧边设置探测障碍板；所述探测障碍板的两侧边均设置上长腰孔和下长腰孔，上长腰孔内设置连接上下摆臂的上下销，下长腰孔内设置导向销，上下销带动上下摆臂在上长腰孔内上下活动；所述的电池空档检测机构还包括设置在夹具上检测探测障碍板位移的感应开关。