CN111204586A - 一种搬运治具及搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池搬运技术领域，尤其涉及一种搬运治具及搬运装置。本发明提供的搬运治具，包括主框架和吸盘组件，主框架包括第一固定部和第二固定部，第一固定部和第二固定部垂直连接并形成容纳空间，第一固定部上设置有吊环，吊环被配置为与机械手的运动端相连接；吸盘组件设置在第二固定部上且与容纳空间位于第二固定部的同侧，用于吸取待转移物。该搬运治具，一方面，通过吸盘组件吸附软包电池的正面，能够降低待转移物在搬运过程中的掉落风险；另一方面，通过容纳空间的设置，能够避免搬运治具与待转移物的两个侧面以及背面发生干涉，提高搬运治具的操作性，提高搬运效率。

Description

一种搬运治具及搬运装置

技术领域

本发明涉及电池搬运技术领域，尤其涉及一种搬运治具及搬运装置。

背景技术

软包电池是新能源电动汽车动力电池的主要选择之一，具有能量密度大，重量轻，成本低等优点。在软包电池生产制造过程中，通常需要人工将生产线上搬运至地面的周转托盘上。频繁的人工搬运不仅劳动强度较大，而且存在污染磕碰产品的隐患，特别是在节凑较快的流水线上，对某些有空间限制和外形不便人工搬运的产品，员工的劳动强度非常大。由于软包电池的两侧面有加强筋和托盘限位装置限制，且其背面为盲面，因此仅能利用软包电池的正面进行吊装。而现有的软包电池的正上面的塑料盖板为卡扣连接，承受不了整个软包电池的重量，在吊装软包电池的正面进行搬运时，存在软包电池本体与其盖板脱离的风险。

因此，亟待需要一种搬运治具以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种搬运治具，以解决现有技术中存在的机械手搬运软包电池安全系数较低的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种搬运装置，通过应用上述搬运治具，能够降低搬运过程中软包电池掉落风险，提高搬运效率。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一方面，提供了一种搬运治具，包括：

主框架，包括第一固定部和第二固定部，所述第一固定部和所述第二固定部垂直连接并形成容纳空间，所述第一固定部上设置有吊环，所述吊环被配置为与机械手的运动端相连接；

吸盘组件，设置在所述第二固定部上且与所述容纳空间位于所述第二固定部的同侧，所述吸盘组件包括吸盘，用于吸取待转移物。

作为搬运治具的优选方案，所述吸盘组件还包括吸盘安装板，所述吸盘安装在所述吸盘安装板上，所述吸盘安装板与所述第二固定部转动连接，以使所述吸盘带动所述待转移物转动。

作为搬运治具的优选方案，所述吸盘安装板的一端与所述第二固定部的下端转动连接，所述吸盘安装板具有与所述第一固定部相垂直的第一位置和与所述第一固定部相平行的第二位置，且当所述吸盘安装板位于所述第一位置时，所述吸盘安装板位于所述容纳空间内。

作为搬运治具的优选方案，所述吸盘安装板上的第一凸起部与所述第二固定部上的第一铰接位转动连接，且当所述吸盘安装板位于所述第一位置时，所述吸盘安装板上远离所述吸盘的一面能够与所述第二固定部的立面相抵接；当所述吸盘安装板位于所述第二位置时，所述吸盘安装板上远离所述吸盘的一面能够与所述第二固定部的下端面相抵接。

作为搬运治具的优选方案，所述搬运治具还包括转动驱动件，所述转动驱动件能够驱动所述吸盘安装板转动至所述第一位置和所述第二位置。

作为搬运治具的优选方案，所述转动驱动件可转动地设置在所述吸盘安装板上，其运动端与所述第二固定部上的第二铰接位转动连接，所述第二铰接位位于所述第一铰接位的上方，所述转动驱动件的运动端能够伸长或缩短，以使所述吸盘安装板向下转动或向上转动。

作为搬运治具的优选方案，所述第二固定部上设置有避让槽，当所述吸盘安装板位于所述第一位置时，所述转动驱动件能够容置在所述避让槽内。

作为搬运治具的优选方案，所述转动驱动件的数量为若干个，所述第二铰接位为转轴，若干个所述转动驱动件的运动端与所述转轴转动连接，且若干个所述转动驱动件相互平行设置。

作为搬运治具的优选方案，所述转动驱动件为气缸，所述气缸的气缸直径为d₁，所述气缸的气杆直径为d₂，所述气缸直径d₁和所述气杆直径d₂的关系为：

当所述待转移物位于水平状态，即所述吸盘安装板位于所述第二位置时，d₁ ²-d₂ ²≧4*F₁/p*π，以及F₁≧G*A/(m*B*sinα)；当所述待转移物位于竖直状态，即所述吸盘安装板位于所述第一位置时，d₁ ²-d₂ ²≧4*F₂/p*π，以及F₂≧G*A/(m*B*sinβ)；其中，G为重力，F1为待转移物水平状态时气缸的拉力，F2为待转移物为竖直状态时气缸的拉力，A为重心与旋转中心力臂长度，B为翻转拉力点与翻转中心力臂长度，m为所述气缸的数量，α为所述待转移物处于水平状态时所述气缸与水平方向倾角，β为所述待转移物处于竖直状态时所述气缸与竖直方向倾角。

作为搬运治具的优选方案，所述吸盘的直径D的取值范围为：

其中，k为安全系数，m为所述待转移物的质量，g为重力加速度，π为圆周率，n为吸盘的数量，u为所述吸盘与所述待转移物表面之间的摩擦因数，p为真空发生器真空值。

另一方面，提供了一种搬运装置，包括如上所述的搬运治具，所述搬运装置还包括机械手，所述机械手的运动端与所述主框架上的吊环相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的搬运治具，包括主框架和吸盘组件，主框架包括第一固定部和第二固定部，第一固定部和第二固定部垂直连接并形成容纳空间，第一固定部上设置有吊环，吊环被配置为与机械手的运动端相连接；吸盘组件设置在第二固定部上且与容纳空间位于第二固定部的同侧，用于吸取待转移物。本发明提供的搬运治具，一方面，通过吸盘组件吸附软包电池的正面，能够降低待转移物在搬运过程中的掉落风险；另一方面，通过容纳空间的设置，能够避免搬运治具与待转移物的两个侧面以及背面发生干涉，提高搬运治具的操作性，提高搬运效率。

本发明提供的搬运装置，通过应用上述搬运治具，能够降低搬运过程中软包电池掉落风险，提高搬运效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种搬运治具的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种搬运治具中的吸盘控制原理图；

图3为本发明实施例提供的第二种搬运治具的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种搬运治具中的吸盘控制原理图；

图5为本发明实施例提供的搬运装置的结构示意图。

附图标记：

100-机械手；200-软包电池；

1-主框架；11-第一固定部；111-吊环；12-第二固定部；

2-吸盘；

3-吸盘安装板；31-第一凸起部；32-第二凸起部；

4-转动驱动件；

5-真空发生器；

6-球阀；

7-气源；

8-节流阀；

9-五位三通气控换向阀。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或是本产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，或者用于区分不同结构或部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供了一种搬运治具，包括主框架1和吸盘组件，主框架1包括第一固定部11和第二固定部12，第一固定部11和第二固定部12垂直连接并形成容纳空间，第一固定部11上设置有吊环111，吊环111被配置为与机械手100的运动端相连接；吸盘组件设置在第二固定部12上且与容纳空间位于第二固定部12的同侧，吸盘组件包括吸盘2，用于吸取待转移物。该搬运治具，一方面，通过吸盘2吸附软包电池200的正面，能够降低待转移物在搬运过程中的掉落风险；另一方面，通过容纳空间的设置，能够避免搬运治具与待转移物的两个侧面以及背面发生干涉，提高搬运治具的操作性，提高搬运效率。

需要说明的是，待转移物可以是软包电池200，也可以是其他不便于搬运的矩形产品。为了便于描述，本实施例以待转移物为软包电池200进行说明。

可选地，如图1所示，可将吸盘2直接安装在第二固定部12上，此时，该搬运治具仅能吸附竖直放置的软包电池200，并将软包电池200竖直放置在托盘上。

如图2所示，本实施例提供的第一种搬运治具还包括真空发生器5、球阀6和气源7，真空发生器5与吸盘2相连接，气源7与真空发生器5之间通过球阀6相连接，球阀6用于控制通向吸盘2的气流的开闭，以控制吸盘2吸取待转移物或将待转移物放置到目的地。

如图3所示，本实施例提供的第二种搬运治具，其中，吸盘组件还包括吸盘安装板3，吸盘2安装在吸盘安装板3上，吸盘安装板3与第二固定部12转动连接，以使吸盘2带动待转移物转动，从而能够根据需要实现水平或竖直搬运或放置软包电池200。

示例性地，在生产线上，软包电池200竖直放置，搬运治具通过吸盘2吸附软包电池200的正面，当需要将软包电池200水平放置在托盘时，通过转动吸盘安装板3使软包电池200处于水平状态，然后将软包电池200放置在托盘上。同理，当软包电池200水平放置在生产线上时，可将吸盘安装板3转动至水平状态，然后吸取生产线上的软包电池200，并将软包电池200水平放置在托盘上，或当需要将软包电池200竖直放置在托盘上时，搬运治具吸取软包电池200后，再转动吸盘安装板3至竖直状态，进而带动软包电池200转动至竖直状态。

可选地，吸盘2的数量为若干个，若干个吸盘2安装在吸盘安装板3上。若干个指可以是一个、二个、三个、四个等任意数量，具体可根据需要进行设置，在此不再赘述。

优选地，吸盘安装板3的一端与第二固定部12的下端转动连接，吸盘安装板3具有与第一固定部11相垂直的第一位置和与第一固定部11相平行的第二位置，且当吸盘安装板3位于第一位置时，吸盘安装板3位于容纳空间内。

进一步地，如图3所示，吸盘安装板3上的第一凸起部31与第二固定部12上的第一铰接位转动连接，且当吸盘安装板3位于第一位置时，吸盘安装板3上远离吸盘2的一面与第二固定部12的立面相抵接；当吸盘安装板3位于第二位置时，吸盘安装板3上远离吸盘2的一面能够与第二固定部12的下端面相抵接。该搬运治具，通过在吸盘安装板3上设置第一凸起部31，一方面便于吸盘安装板3与第二固定部12转动连接，另一方面，便于吸盘安装板3的端部作为限位结构，与第二固定部12的下端面相抵接，使吸盘安装板3保持在第二位置上，即吸盘安装板3保持水平状态。

优选地，搬运治具还包括转动驱动件4，转动驱动件4能够驱动吸盘安装板3转动至第一位置和第二位置。

进一步地，转动驱动件4可转动地设置在吸盘安装板3上，其运动端与第二固定部12上的第二铰接位转动连接，第二铰接位位于第一铰接位的上方，转动驱动件4的运动端能够伸长或缩短，以使吸盘安装板3向下转动或向上转动。简而言之，转动驱动件4、吸盘安装板3与第二固定部12上的第一铰接位至第二铰接位之间的部分形成铰接三角形，其中，通过转动驱动件4的长度变化以使转动驱动件4和吸盘安装板3相对于第二固定部12转动。

具体而言，吸盘安装板3上突设有第二凸起部32，第二凸起部32与转动驱动件4的转动连接。

当吸盘安装板3位于第一位置时，即吸盘安装板3处于竖直状态时，通过转动驱动件4的运动端伸长能够使吸盘安装板3向下转动至第二位置时，直至吸盘安装板3端部上远离吸盘2的一面与第二固定部12的下端面相抵接，从而使吸盘安装板3保持在第二位置，即使吸盘安装板3保持水平状态。当吸盘安装板3位于第二位置时，即吸盘安装板3处于水平状态时，通过转动驱动件4的运动端缩短能够驱动吸盘安装板3向上转动至第一位置，直至吸盘安装板3的后停止。

需要说明的是，在吸盘安装板3转动过程中，主框架1的位置保持不变，转动驱动件4的运动端在伸长或缩短过程中，使吸盘安装板3相对于主框架1进行向下转动或向上转动，以调整吸盘2的朝向。

优选地，第二固定部12上设置有避让槽，当吸盘安装板3位于第一位置时，转动驱动件4能够容置在避让槽内，以防止转动驱动件4与第二固定部12相干涉。

进一步地，转动驱动件4的数量为若干个，且第二铰接位为转轴，若干个转动驱动件4的运动端与转轴转动连接，且若干个转动驱动件4相互平行设置。转动驱动件4的数量可根据软包电池200的重量进行选择，在此不再一一举例说明。

优选地，转动驱动件4为气缸，气缸的气缸直径为d₁，气缸的气杆直径为d₂，气缸直径d₁和气杆直径d₂的关系为：

当待转移物位于水平状态，即吸盘安装板3位于第二位置时，d₁ ²-d₂ ²≧4*F₁/p*π；F₁≧G*A/(m*B*sinα)；当待转移物位于竖直状态，即吸盘安装板3位于第一位置时，d₁ ²-d₂ ²≧4*F₂/p*π；F₂≧G*A/(m*B*sinβ)；其中，G为重力，F1为待转移物水平状态时气缸的拉力，F2为待转移物为竖直状态时气缸的拉力，A为重心与旋转中心力臂长度，B为翻转拉力点与翻转中心力臂长度，m为气缸的数量，α为待转移物处于水平状态时气缸与水平方向倾角，β为待转移物处于竖直状态时气缸与竖直方向倾角。

示例性地，软包电池200的重量15Kg，气缸个数为2个，力臂A为111mm，力臂B为261mm，要想使气缸能拉动产品翻转，α为8°，β为10°，压缩气体压力0.6MPa。进一步地，产品水平时F₁≧＝15*9.8*111/(2*261*sin8°)≈225N；产品竖直时F₂≧＝15*9.8*111/(2*261*sin10°)≈180N；则气缸缸径：d₁ ²-d₂ ²≧4*225/(0.6*3.14)≈477mm²或d₁ ²-d₂ ²≧4*180/(0.6*3.14)≈382mm²，则可选缸径d₁＝25mm，杆径d₂＝10mm的气缸。

优选地，吸盘2的直径D的取值范围为：

其中，k为安全系数，m为待转移物的质量，g为重力加速度，π为圆周率，n为吸盘2的数量，u为吸盘2与待转移物表面之间的摩擦因数，p为真空发生器真空值。

示例性地，软包电池200的质量为15Kg，软包电池200的外壳和吸盘2的材质均为橡胶塑料，两者之间的摩擦因数u为0.5，安全系数k为2，吸盘2个数为2，真空发生器真空值-88Kpa，则可得吸盘2的直径D大于65mm。即两个直径大于65mm的吸盘2即可满足侧面吸吊要求。

如图4所示，当转动驱动件4为气缸时，本实施例提供的第二种搬运治具还包括真空发生器5、球阀6、气源7、节流阀8和五位三通气控换向阀9，其中，一方面，真空发生器5与吸盘2相连接，气源7与真空发生器5之间通过球阀6相连接，球阀6用于控制通向吸盘2的气流的开闭；另一方面，五位三通气控换向阀9与两个转动驱动件4相连接，五位三通气控换向阀9和气源7之间通过节流阀8相连接，节流阀8用于控制通向转动驱动件4的气流的开闭。转动驱动件4与吸盘2共用一个气源7。

如图5所示，本实施例还提供了一种搬运装置，包括上述的搬运治具，搬运装置还包括机械手100，机械手100的运动端与主框架1上的吊环111相连接。该搬运装置，通过应用上述搬运治具，能够降低搬运过程中软包电池200掉落风险，提高搬运效率。

示例性地，机械手100为软索式机械手。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种搬运治具，其特征在于，包括：

主框架(1)，包括第一固定部(11)和第二固定部(12)，所述第一固定部(11)和所述第二固定部(12)垂直连接并形成容纳空间，所述第一固定部(11)上设置有吊环(111)，所述吊环(111)被配置为与机械手(100)的运动端相连接；

吸盘组件，设置在所述第二固定部(12)上且与所述容纳空间位于所述第二固定部(12)的同侧，所述吸盘组件包括吸盘(2)，用于吸取待转移物。

2.根据权利要求1所述的搬运治具，其特征在于，所述吸盘组件还包括吸盘安装板(3)，所述吸盘(2)安装在所述吸盘安装板(3)上，所述吸盘安装板(3)与所述第二固定部(12)转动连接，以使所述吸盘(2)带动所述待转移物转动。

3.根据权利要求2所述的搬运治具，其特征在于，所述吸盘安装板(3)的一端与所述第二固定部(12)的下端转动连接，所述吸盘安装板(3)具有与所述第一固定部(11)相垂直的第一位置和与所述第一固定部(11)相平行的第二位置，且当所述吸盘安装板(3)位于所述第一位置时，所述吸盘安装板(3)位于所述容纳空间内。

4.根据权利要求3所述的搬运治具，其特征在于，所述吸盘安装板(3)上的第一凸起部(31)与所述第二固定部(12)上的第一铰接位转动连接，且当所述吸盘安装板(3)位于所述第一位置时，所述吸盘安装板(3)上远离所述吸盘(2)的一面能够与所述第二固定部(12)的立面相抵接；当所述吸盘安装板(3)位于所述第二位置时，所述吸盘安装板(3)上远离所述吸盘(2)的一面能够与所述第二固定部(12)的下端面相抵接。

5.根据权利要求4所述的搬运治具，其特征在于，所述搬运治具还包括转动驱动件(4)，所述转动驱动件(4)能够驱动所述吸盘安装板(3)转动至所述第一位置和所述第二位置；

所述转动驱动件(4)可转动地设置在所述吸盘安装板(3)上，其运动端与所述第二固定部(12)上的第二铰接位转动连接，所述第二铰接位位于所述第一铰接位的上方，所述转动驱动件(4)的运动端能够伸长或缩短，以使所述吸盘安装板(3)向下转动或向上转动。

6.根据权利要求5所述的搬运治具，其特征在于，所述第二固定部(12)上设置有避让槽，当所述吸盘安装板(3)位于所述第一位置时，所述转动驱动件(4)能够容置在所述避让槽内。

7.根据权利要求6所述的搬运治具，其特征在于，所述转动驱动件(4)的数量为若干个，所述第二铰接位为转轴，若干个所述转动驱动件(4)的运动端与所述转轴转动连接，且若干个所述转动驱动件(4)相互平行设置。

8.根据权利要求7所述的搬运治具，其特征在于，所述转动驱动件(4)为气缸，所述气缸的气缸直径为d₁，所述气缸的气杆直径为d₂，所述气缸直径d₁和所述气杆直径d₂的关系为：

当所述待转移物位于水平状态，即所述吸盘安装板(3)位于所述第二位置时，d₁ ²-d₂ ²≧4*F₁/p*π，以及F₁≧G*A/(m*B*sinα)；当所述待转移物位于竖直状态，即所述吸盘安装板(3)位于所述第一位置时，d₁ ²-d₂ ²≧4*F₂/p*π，以及F₂≧G*A/(m*B*sinβ)；其中，G为重力，F₁为所述待转移物位于水平状态时所述气缸的拉力，F₂为所述待转移物位于竖直状态时所述气缸的拉力，A为重心与旋转中心力臂长度，B为翻转拉力点与翻转中心力臂长度，m为所述气缸的数量，α为所述待转移物处于水平状态时所述气缸与水平方向倾角，β为所述待转移物处于竖直状态时所述气缸与竖直方向倾角。

9.根据权利要求1-8任一项所述的搬运治具，其特征在于，所述吸盘(2)的直径D的取值范围为：

其中，k为安全系数，m为所述待转移物的质量，g为重力加速度，π为圆周率，n为吸盘(2)的数量，u为所述吸盘(2)与所述待转移物表面之间的摩擦因数，p为真空发生器真空值。

10.一种搬运装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的搬运治具，所述搬运装置还包括机械手(100)，所述机械手(100)的运动端与所述主框架(1)上的吊环(111)相连接。

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