电解液桶自动抓取装置及抓取电解液桶机械手的制作方法

2021-01-19 14:01:21|

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本发明涉及电解液桶自动抓取装置及抓取电解液桶机械手。

背景技术：

锂离子电池电解液主要由有机溶剂、添加剂及锂盐组成，目前电解液的存储和运输主要通过特制的电解液桶完成，在电解液自动灌装系统中，需要对电解液进行搬运和码垛，将灌装前的电解液桶从托盘通过龙门式机器人移至灌装线上，在灌装后将完成灌装的电解液桶从灌装线移至转运托盘上，龙门式机器人包括视觉识别系统和自动抓取机械手，通过视觉识别系统获取电解液桶的位置，自动抓取机械手通过钩挂电解液桶顶端内翻沿抓取电解液桶，将电解液桶吊装至指定位置，实际运行过程中由于电解液桶的规格不同，电解液桶的尺寸会发生变化，而视觉识别系统的精度有限，电解液桶重量较重，自动抓取机械手在抓取过程中难以改变电解液桶使电解液桶与机械手相适应，自动抓取机械手往往难以适应电解液桶不同的尺寸和较小的位置偏差，对电解液桶的尺寸和位置精度要求很高，电解液桶自动抓取装置需要另外设置高精度检测部件，造成整个电解液桶自动抓取装置的运行成本高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电解液桶自动抓取装置，以解决目前的电解液桶自动抓取装置转运电解液桶成本高的问题，另外，本发明的目的还在于提供一种抓取电解液桶机械手，以解决目前的抓取电解液桶机械手对电解液桶尺寸适应性差造成的成本高的问题。

为实现上述目的，本发明电解液桶自动抓取装置的技术方案为：电解液桶自动抓取装置包括安装座、设置在安装座上的升降机构、由升降机构带动升降的机械手，机械手包括：

升降座，用于与升降机构连接由升降机构带动升降；

机械爪，设置至少两个，活动装配在升降座上，机械爪具有用于伸入电解液桶上端口处钩挂电解液桶顶端内翻沿的钩挂部分；

机械手具有使各机械爪相互靠近与电解液桶分离的收回状态和使各机械爪相互远离钩挂电解液桶顶端内翻沿的张开状态；

机械爪驱动机构，设置在升降座上，带动机械爪在升降座上活动，实现机械手的张开和收回，机械爪驱动机构与机械爪一一对应且各机械爪驱动机构相互独立，机械手张开时，机械爪的钩挂部分移至电解液桶顶端内翻沿下方后停止相对升降座活动以适应不同位置电解液桶；

控制器，与机械爪驱动机构和升降机构控制连接，控制机械手的升降、张开和收回。

本发明的电解液桶自动抓取装置的有益效果：控制器用于在抓取电解液桶前机械爪到设定位置时控制机械爪驱动机构使机械手张开抓取电解液桶，在抓取电解液桶后机械爪到设定位置时控制机械爪驱动机构使机械手收回松开电解液桶，通过设置与机械爪一一对应的机械爪驱动机构，在使用时，电解液桶自动抓取装置移动至电解液桶上方，然后使升降座下降直到机械爪伸入电解液桶上端口，控制器控制机械爪驱动机构使机械手张开，由于各机械爪驱动机构与机械爪一一对应，机械手张开时，机械爪的钩挂部分移至电解液桶顶端内翻沿下方后停止相对升降座活动，每个机械爪的张开程度可以不一致，保证每个机械爪均能够钩挂住内翻沿，张开完成后，升起升降座，使机械爪的钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿钩挂配合，与目前的机械手相比，本发明的电解液桶自动抓取装置能够适应不同位置的电解液桶，实现电解液桶的自动找正，对电解液桶的位置要求小，解决了目前的机械爪无法适用不同位置电解液桶而对电解液桶位置精度要求高造成的电解液桶转移成本高的问题。

进一步的，为了提高抓取电解液桶机械手对电解液桶高度的适应，抓取电解液桶机械手还包括设置在升降座上与控制器信号连接的接近开关，接近开关用于检测钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿的垂直距离，并在机械爪的钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿垂直距离达到设定值时向控制器发送触发信号；控制器在抓取电解液桶前接收触发信号时控制机械爪驱动机构使机械手张开，在抓取电解液桶后接收触发信号时控制机械爪驱动机构使机械手收回。通过设置接近开关，保证不同电解液桶高度时，机械爪的钩挂部分均能够准确钩挂电解液桶的内翻沿。

进一步的，升降座上活动装配有用于与电解液桶顶端端面抵触的触板，触板在升降座升降过程中与电解液桶抵触时能够相对于升降座活动，触板上连接有与接近开关适配的感应件，触板相对升降座的活动行程中具有在机械爪的钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿垂直距离达到设定值时使感应件触发接近开关的触发位置，接近开关在触发后向控制器发送触发信号。通过触板直接与电解液桶接触，能够减少干扰，检测结果更稳定。

进一步的，机械爪驱动机构为驱动气缸或驱动液压缸，机械手张开时，机械爪的钩挂部分移至上端内翻沿下方并与电解液桶内壁抵触后停止相对升降座活动。相比设置电机驱动，电机驱动超载后容易损坏，电机驱动时需要设置传感器检测机械爪与电解液桶的相对位置，驱动气缸或者驱动液压缸在顶推机械爪与电解液桶抵触后可以停止伸长，简化结构。

进一步的，机械爪沿垂直于升降座升降方向导向滑动装配在升降座上，结构简单，方便安装。

进一步的，升降座上侧设有导杆，机械爪上端穿过升降座导向装配在导杆上，机械爪驱动机构设置在升降座的下侧。充分利用升降座上下两侧的空间，结构紧凑。

进一步的，所述升降座与安装座上下导向滑动配合。在抓起电解液桶后，能够保证升降座的稳定性。

为实现上述目的，本发明抓取电解液桶机械手的技术方案为：抓取电解液桶机械手包括：

升降座，用于与升降机构连接由升降机构带动升降；

机械爪，设置至少两个，活动装配在升降座上，机械爪具有用于伸入电解液桶上端口处钩挂电解液桶顶端内翻沿的钩挂部分；

机械手具有使各机械爪相互靠近与电解液桶分离的收回状态和使各机械爪相互远离钩挂电解液桶顶端内翻沿的张开状态；

机械爪驱动机构，设置在升降座上，带动机械爪在升降座上活动，实现机械手的张开和收回，机械爪驱动机构与机械爪一一对应且各机械爪驱动机构相互独立，机械手张开时，机械爪的钩挂部分移至电解液桶顶端内翻沿下方后停止相对升降座活动以适应不同位置电解液桶。

本发明的电解液桶自动抓取装置的有益效果：通过设置与机械爪一一对应的机械爪驱动机构，在使用时，电解液桶自动抓取装置移动至电解液桶上方，然后使升降座下降直到机械爪伸入电解液桶上端口，机械爪驱动机构使机械手张开，由于各机械爪驱动机构与机械爪一一对应，机械手张开时，机械爪的钩挂部分移至电解液桶顶端内翻沿下方后停止相对升降座活动，每个机械爪的张开程度可以不一致，保证每个机械爪均能够钩挂住内翻沿，张开完成后，升起升降座，使机械爪的钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿钩挂配合，与目前的机械手相比，本发明的抓取电解液桶机械手能够适应不同位置的电解液桶，实现电解液桶的自动找正，对电解液桶的位置要求小，解决了目前的机械爪无法适用不同位置电解液桶而对电解液桶位置精度要求高造成的电解液桶转移成本高的问题。

进一步的，抓取电解液桶机械手还包括设置在升降座上与控制器信号连接的接近开关，接近开关用于检测钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿的垂直距离，并在机械爪的钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿垂直距离达到设定值时向控制器发送触发信号使机械手收回或者张开。通过设置接近开关，保证不同电解液桶高度时，机械爪的钩挂部分均能够准确钩挂电解液桶的内翻沿。

作为对机械爪驱动机构的优化，机械爪驱动机构为驱动气缸或驱动液压缸，机械手张开时，机械爪的钩挂部分移至上端内翻沿下方并与电解液桶内壁抵触后停止相对升降座活动。相比设置电机驱动，电机驱动超载后容易损坏，电机驱动时需要设置传感器检测机械爪与电解液桶的相对位置，驱动气缸或者驱动液压缸在顶推机械爪与电解液桶抵触后可以停止伸长，简化结构。

附图说明

图1是本发明电解液桶自动抓取装置具体实施例中电解液桶自动抓取装置的结构示意图；

图2是本发明电解液桶自动抓取装置具体实施例中电解液桶自动抓取装置另一个视角的结构示意图；

图3是图1中机械手与导向套的装配结构示意图；

图4是图1中机械爪的结构示意图；

图5是图1中四个机械爪与驱动气缸的装配结构图；

图6是现有技术中电解液桶的结构示意图；

图7是本发明电解液桶自动抓取装置具体实施例中电解液桶自动抓取装置抓取电解液桶的状态图；

图8是图7的剖视图；

图中：1、安装座；11、座体；12、升降机构壳体；13、导向套；14、升降气缸；141、活塞杆；2、机械手；21、升降座；211、长孔；212、导杆；213、固定座；22、导向杆；23、机械爪；231、支撑杆；232、衬套；2321、固定法兰；233、挂钩；2331、固定凸块；24、驱动气缸；241、缸体；242、活塞杆；25、距离感应机构；251、触板；252、接近开关；253、感应件；254、接近开关安装座；255、触板导杆；3、电解液桶；31、桶体；32、桶盖；33、凸起；34、内翻沿。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的电解液桶自动抓取装置的具体实施例，如图1和图2所示，电解液自动抓取装置包括安装座1、设置在安装座1上的升降机构、由升降机构带动升降的机械手2，如图7和图8所示，升降机构为升降气缸14，安装座1包括座体11和固定在座体11上升降机构壳体12，升降气缸14设置在升降机构壳体12内，升降气缸14的缸体设置在升降机构壳体12上，升降气缸14的活塞杆141与机械手2连接带动机械手2升降。座体11为四边形板，升降机构设置在座体11中心处。其他实施例中，升降机构也可以采用电机带动丝杠螺母机构的驱动形式。

为了方便理解，下面对电解液桶的结构进行介绍，如图6所示，电解液桶3包括桶体31和桶盖32，桶盖32下沉设置，桶盖32中心设有外凸的凸起33，桶体上端口处形成有内翻沿34，供吊装件钩挂，转运过程中，电解液桶通常每三个或者四个一组，置于转运托盘上。

机械手2包括与升降气缸14的活塞杆141连接的升降座21，升降座21上侧设有导向杆22，座体11上设有与导向杆22导向滑动配合的导向套13，本实施例中，导向套13设置在座体11的四个角处，导向套13通过连接法兰固定在座体11的上侧面，导向杆22与导向套13一一对应。在电解液桶的中心轴线与升降机构轴线不重合时，导向杆22和导向套13能够保证电解液桶不偏斜。当然其他实施例中，也可以通过升降机构自身的作用保证电解液桶不偏斜，比如设置多个上下延伸的气缸带动升降座升降。其他实施例中，也可以在升降座上设置导向套，在座体上设置导向杆，但是此时导向杆可能需要穿过升降座。当然，其他实施例中，升降座也可以是其他的导向形式，比如座体上设置上下延伸的导向槽，在升降座上设置导向块。

升降座21上沿垂直于升降座21升降方向导向滑动装配有机械爪23，即机械爪23沿水平方向导向滑动装配在升降座21上，机械爪23竖向延伸，上端穿过升降座21，升降座21上设有与供机械爪23穿过的长孔211，升降座21上侧设有与机械爪23导向滑动配合的导杆212，长孔211的两端设有固定导杆212的固定座213，导杆212两端固定在固定座213上。其他实施例中，机械爪顶端也可以导向滑动装配在升降座的下侧。本实施例中，导杆212和长孔211设置在相邻导向杆22之间的位置，使升降座21上的布局更紧凑，减小体积。

如图3和图4所示，机械爪23上端导向滑动装配在导杆212上，机械爪23包括上下延伸的支撑杆231、固定在支撑杆231上端的衬套232、固定在支撑杆231下端的挂钩233，支撑杆231上端设有供衬套232插入的衬套232安装孔，衬套232一端设有固定法兰2321，衬套232通过固定法兰2321固定在支撑杆231上端。衬套232套装在导杆212上用于与导杆212导向滑动配合。支撑杆231下端设有固定槽，挂钩233上设有与固定槽适配的固定凸块2331，固定槽的槽底设有固定挂钩233的固定孔，挂钩233螺栓固定在支撑杆231上。挂钩233构成机械爪23上用于伸入电解液桶上端口处钩挂电解液桶顶端内翻沿的钩挂部分。本实施例中挂钩与支撑杆分体设置，方便加工，其他实施例中，挂钩可以与支撑杆一体设置。

如图3和图5所示，本实施例中的机械爪23设置有四个，四个机械爪23以升降座21中心周向均匀设置，本实施例中的升降座21为四边形，其中升降座21的对角线垂直于底座相对的两边，机械爪23沿升降座21的对角线延伸方向导向滑动，四个机械爪23中，沿升降座21对角线设置的两个机械爪23的挂钩233相背设置，以保证钩挂电解液桶顶端内翻沿。其他实施例中，机械爪的数量可以根据需要进行调整，比如可以是两个以上的任意数量。

机械手2具有使机械爪23相互靠近与电解液桶分离的收回状态和使各机械爪23相互远离钩挂电解液桶顶端内翻沿的张开状态。

本实施例中，升降座21下侧设有驱动机械爪23导向滑动的驱动气缸24，驱动气缸24包括吊装固定在升降座21下侧的缸体241和与机械爪23的支撑杆231中部固定的活塞杆242，驱动气缸24设置有四个并与机械爪23一一对应，并且各驱动气缸24相互独立。驱动气缸24成对设置，成对的两个驱动气缸24的轴线重合。

机械手2张开时，机械爪23的挂钩233移至电解液桶顶端内翻沿下方后停止相对升降座活动以适应不同位置电解液桶；每一个机械爪23均由一个驱动气缸24驱动，使用时，各机械爪23的移动距离可以不同，驱动气缸24的活塞杆242伸出的距离可以不同，在驱动气缸24驱动机械爪23与电解液桶内壁接触后，驱动气缸24的驱动力不足以推动电解液桶，活塞杆242不再继续伸出，每一个机械爪23均在于电解液桶抵触后不再相对升降座21移动。驱动气缸24形成了设置在升降座21上的机械爪驱动机构，其他实施例中，机械爪驱动机构也可以使用液压缸，或者使用丝杠螺母机构，使用丝杠螺母机构时由电机带动，为了防止电机超载损坏，此时应当在挂钩上设置检测器，当挂钩在水平方向上与电解液桶接触被触发后，电机停止，此时机械爪移动到位。其他实施例中，机械爪也可以摆动装配在升降座上，原理与上述平动的方式类似，此时驱动机械爪的驱动气缸一端铰接在升降座上，另一端铰接在机械爪上。

驱动气缸24由控制器控制，本实施例中，控制器为plc控制器，控制器与驱动气缸24和升降机构控制连接，控制机械手2的升降，同时控制机械手2的张开和收回，其中驱动气缸24和升降机构的升降气缸14的动作均通过控制电磁阀实现。升降座21上设有与控制器信号连接的距离感应机构25，利用距离感应机构25与挂钩233垂直高度差，检测挂钩233与电解液桶顶端内翻沿的距离，本实施例中，距离感应机构25包括用于与电解液桶顶端端面抵触的触板251和与触板251连接的感应件253，触板251在升降座21升降过程中与电解液桶抵触时能够相对于升降座21上下导向滑动。

如图7所示，距离感应机构25还包括固定在升降座21上的接近开关安装座254和设置在接近开关安装座254上与控制器信号连接的接近开关252，接近开关252与感应件253适配，在接近开关252与感应件253距离达到设定值时接近开关252被触发。具体的，本实施例中的接近开关252选用涡流式接近开关，触板251通过触板导杆255上下导向滑动装配在接近开关安装座254上，感应件253为与涡流式接近开关适配的导电块。

触板251相对升降座21的活动行程中具有在机械爪23的钩挂部分与电解液桶顶端内翻沿垂直距离达到设定值时使感应件253触发接近开关252的触发位置，本实施例中，在感应件253向上移动至与接近开关252同一高度时，接近开关252被触发产生触发信号，接近开关252与控制器信号连接，将产生的触发信号发送至控制器。其他实施例中，接近开关可以是其他类型的接近开关，比如光电式接近开关、电容式接近开关等，设置为光电式接近开关时，可以不需要感应件，比如可以直接感应电解液桶的顶端端面。其他实施例中，触板可以摆动装配在升降座上，随着升降座的下降，触板的摆动角度变大，直到触板上的感应件靠近接近开关将接近开关触发。

为了保证触板251与电解液桶抵触的稳定性，本实施例中，升降座21上设有用于对触板251施加使触板251压紧电解液桶的弹力的弹簧（图中未示出），在触板251与电解液桶分离后，在弹簧作用下触板251向下移动复位。其他实施例中，触板也可以在重力作用下保持与电解液桶的抵紧，并在于电解液桶分离后，在重力作用下复位。

在距离感应机构25与电解液桶顶端端面接触时，此时挂钩233与电解液桶顶端内翻沿的垂直距离为使挂钩233钩住内翻沿的最佳距离，接近开关252发送触发信号；控制器在抓取电解液桶前接收触发信号时控制驱动气缸24使机械手2张开，在抓取电解液桶后接收触发信号时控制驱动气缸24使机械手2收回。本实施例中，驱动气缸24的活塞杆收回到位后，机械手2处于收回状态。其他实施例中，触板也可以是其他结构形式，比如可以是与电解液桶中部的凸起配合的方形板或者横杆等。

为了方便电解液桶的设置，其他实施例中电解液桶自动抓取装置还可以设置视觉识别系统，用于识别电解液桶的位置，当然，其他实施例中，也可以将视觉识别系统设置在承载电解液桶的托盘和输送线上，其他实施例中，也可以设置传感器感应电解液桶的位置；在电解液桶位置变化不大的情况下，比如在两点之间转运电解液桶，此时可以电解液桶预先置于设定点，此时不需要设置视觉识别系统，电解液桶自动抓取装置通过轨道到达设定点上方后通过升降机构下降，此时可以通过距离感应机构完成自动抓取；在电解液桶规格统一且没有变形时，距离感应机构也可以省掉，此时可以预先设定升降机构的升降距离，根据设定的程序，升降机构下降至使挂钩与电解液桶顶端内翻沿的垂直距离为使挂钩钩住内翻沿的最佳距离时，控制器在抓取电解液桶前接收触发信号时控制驱动气缸24使机械手2张开，在抓取电解液桶后接收触发信号时控制驱动气缸24使机械手收回，也就是说自动抓取装置的行程均提前设定好，此时控制器控制驱动气缸24、升降机构等部件的动作顺序，不需要距离感应机构和视觉识别系统，此时适用于电解液桶的规格一致的情形。

为了适应较大的范围，本实施例中的触板251为吊装在升降座21下方的横板，横板的两端吊装在升降座21水平方向上相对的两侧，横板的长度大于升降座21的宽度，本实施例中的升降座21为正方形。

电解液桶自动抓取装置使用时安装在龙门式机器人上，通过控制器控制龙门式机器人带动电解液桶移动至设定位置。

本实施例中的电解液桶自动抓取装置使用过程：使电解液桶自动抓取装置移至待抓取电解液桶上方，升降机构带动升降座21下降，直到升降座21下侧的触板251与电解液桶的顶端端面接触，此时接近开关252被触发，升降机构停止下降，接近开关252将触发信号发送至控制器，控制器根据机械手2状态启动驱动气缸24，使机械手2张开，需要说明的是，初始状态下，为了避免机械手2与电解液桶上端口内翻沿干涉，机械手2处于收回状态。机械爪23在驱动气缸24作用下被顶推至与电解液桶内侧壁抵触，在驱动气缸24的作用下保持与电解液桶内壁抵触，由于驱动气缸24功率较小，不足以推动电解液桶，先接触的驱动气缸24不会推动电解液桶移动，先接触的驱动气缸24推力达到额定值后不再增加，待其余电解液气缸与电解液桶内壁接触后，电解液气缸对电解液桶的作用力平衡。启动升降机构使机械爪23的挂钩与电解液桶的内翻沿钩挂配合，之后升降机构带动升降座21继续上升，电解液桶被吊起，移动电解液桶自动抓取装置至设定位置。

电解液桶的放下情况与抓取情况原理相同，将电解液桶自动抓取装置移动至设定位置后，下降升降座21，直到电解液桶底部与放置位置接触，继续下降升降座21，使机械爪23的挂钩233与电解液桶顶端内翻沿脱离，直到触板251再次与电解液桶顶端端面接触，接近开关252再次被触发，控制器根据机械手2的状态启动驱动气缸24使驱动气缸24带动机械手2收回，机械手2回到初始状态，升降机构带动升降座21上升，完成电解液桶的放下。

本发明的抓取电解液桶机械手的具体实施例，本实施例中的抓取电解液桶机械手的结构与上述电解液桶自动抓取装置的具体实施例中的机械手的结构相同，具体不再赘述。

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