抓取机构间距调节装置以及物流输送线的制作方法

1.本发明涉及物料输送领域，具体涉及一种抓取机构间距调节装置以及物流输送线。


背景技术：

2.新能源行业蓬勃发展，而其中的锂电池技术相对成熟、发展前景较好。在锂电池电芯生产过程中，锂电池电芯的抓手作为全自动化生产线中最为重要的转运载体，其重要性不言而喻。
3.为了满足全自动锂电池生产线高能高效的要求，锂电池电芯的抓手大多情况都会采用一具多抓的形式，即采用一个装置同时抓取多个电芯。在锂电池电芯流转的过程中由于不同工艺工位的需要，统一夹具上的不同电芯的间距也会有不同要求，那么锂电池电芯抓取前后各个夹具之间的间距变化就成为一个常规需求。
4.相关技术中，调节间距的驱动形式分为两种：电动驱动、气动驱动。电动驱动采用电机带动丝杠等形式的直线运动结构，控制上相对复杂，并且电机驱动器的控制线需要经过机械臂转接到抓具前端，布线比较费劲。气动驱动为剪式叉结构或者多间隙拉杆结构，剪式叉结构在多级变距的时候由于间隙及变形，两端的组件稳定性较差，刚性不足。多间隙拉杆结构电芯的变距过程运动不均匀，且不能以抓具中心对称移动。
5.发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：目前尚无机构可以实现夹具的间距的精准调节。


技术实现要素：

6.本发明提出一种抓取机构间距调节装置以及物流输送线，用以精确调节抓取机构的间距。
7.本发明实施例提供了一种抓取机构间距调节装置，包括：
8.支撑座，被构造为提供支撑；
9.驱动件，可转动地安装于所述支撑座；
10.至少两个变距传动部件，各个所述变距传动部件的一端分别与所述驱动件可转动连接，以及
11.至少两个连接件，各个所述连接件均可直线移动地安装于所述支撑座；所述连接件与所述变距传动部件一一对应，且所述连接件驱动连接于所述变距传动部件的另一端；各个所述连接件被配置为安装抓取机构。
12.在一些实施例中，所述驱动件与所述支撑座在铰点处铰接；各个所述变距传动部件对称布置于所述驱动件的铰点的两侧。
13.在一些实施例中，所述驱动件与所述支撑座在铰点处铰接，位于所述驱动件的铰点同一侧的两根所述变距传动部件的长度满足以下函数关系：l1/l2＝a1/a2；其中，l1为第一根所述变距传动部件的长度，l2为第二根所述变距传动部件的长度；a1为第一根所述变
距传动部件的一端与所述驱动件的铰点的距离；a2为第二根所述变距传动部件的一端与所述驱动件的铰点的距离。
14.在一些实施例中，抓取机构间距调节装置还包括：
15.驱动机构，安装于所述支撑座；所述驱动机构与所述驱动件或者其中一个所述变距传动部件或者其中一个所述连接件驱动连接，以带动所述连接件相对于所述支撑座直线移动。
16.在一些实施例中，所述驱动机构包括：
17.伸缩缸，包括缸体和活塞杆；所述缸体与所述支撑座固定连接；以及
18.固定件，与所述活塞杆固定连接；所述固定件固定于其中一个所述连接件；所述活塞杆伸缩运动以通过所述固定件带动所述连接件相对于所述支撑座直线移动。
19.在一些实施例中，抓取机构间距调节装置还包括：
20.限位机构，安装于所述支撑座，以限制所述连接件相对于所述支撑座的位移量。
21.在一些实施例中，抓取机构间距调节装置还包括：
22.导引机构，安装于所述支撑座；所述导引机构被配置为使得连接件直线移动。
23.在一些实施例中，所述导引机构包括：
24.导轨，固定于所述支撑座；
25.至少两个滑块，均可滑移地设置于所述导轨；每个所述连接件连接有至少一个所述滑块。
26.在一些实施例中，所述导引机构包括间隔布置的两套，所述连接件位于两套所述导引机构之间。
27.本发明实施例还提供一种物流输送线，包括本发明任一技术方案所提供的抓取机构间距调节装置。
28.在一些实施例中，物流输送线还包括：
29.机械臂，所述支撑座安装于所述机械臂。
30.在一些实施例中，物流输送线还包括：
31.抓取机构，安装于所述连接件；所述抓取机构被构造为抓取物料。
32.在一些实施例中，所述抓取机构与所述连接件一一对应。
33.上述技术方案提供的抓取机构间距调节装置，具有支撑座、驱动件、至少两个变距传动部件以及至少两个连接件。支撑座是承载部件，在调节连接件的间距过程中，支撑座不需要移动。并且，各个连接件的运动通过各个变距传动部件分别进行驱动和传动，这样使得各个连接件之间没有连接关系。所以，在其中一个连接件的移动出现误差时，该误差不会传递至其他的连接件，其他连接件的移动并不会因此而出现误差。可见，上述技术方案提供的抓取机构间距调节装置使得各个连接件单独配置有变距传动部件，各个连接件的移动误差不会相互累计，实现了连接件间距的精准控制。而连接件用于安装抓取机构，连接件的间距调整后，抓取机构的间距也得以精准调整，使得后续采用抓取机构夹持物料时，能够平稳、可靠地夹住物料。
附图说明
34.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
35.图1为本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置的立体结构示意图。
36.图2为本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置的的剖视结构示意图。
37.图3为本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置的的另一角度的剖视结构示意图。
38.图4为本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置的调节原理示意图。
39.附图标记：
40.1、支撑座；2、驱动件；3、变距传动部件；4、连接件；5、驱动机构；6、限位机构；7、导引机构；
41.51、伸缩缸；52、固定件；
42.511、缸体；512、活塞杆；
43.71、导轨；72、滑块。
具体实施方式
44.下面结合图1～图4对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
45.在新能源电池的制作过程中，电芯生产线是其中最为重要的生产线之一。电芯生产所涉及的工序繁多，电芯半成品、成品需要在多个工序之间有序穿梭，以完成注液、封装等各个步骤。电芯的包括壳体以及装在壳体中的电极组件。根据电极组件的极片结构的不同，电极组件分为叠片式电极组件、卷绕式电极组件两种。叠片式电极组件自身结构为长方体的，相应地，采用长方体形状的壳体来盛装叠片式电极组件，最终得到的是长方体形状的电芯。卷绕式电极组件的形状为圆柱形的，对应地，采用圆柱形的壳体来盛装卷绕式电极组件，最终得到的是圆柱形的电芯。需要说明的是，上述解释是以其中一种实现方式为例，而不代表电芯的电极组件的形状和壳体的形状有必然的对应关系。
46.当需要将电芯在不同工位之间移动时，采用机械臂带动抓取机构7夹持电芯，以移动电芯的位置。抓取机构7具体比如为夹具、端拾器等。端拾器利用气动负压实现吸附抓取。后文以采用夹具为例进行说明。为了提高电芯移动、进而提高后续加工电芯的效率，可以同时移动多个电芯。具体来说，一个机械臂安装有多个抓取机构7，每个抓取机构7对应一个电芯。这些抓取机构7可以同步驱动，也可以单独驱动。如果采用同一套机构驱动全部的抓取机构7夹持、松开电芯，这样可以减少所需要的驱动部件的数量、增加各个抓取机构7动作的同步性。如果每个抓取机构7采用单独的驱动部件来夹持、松开电芯，这样可以降低驱动部件控制系统的复杂程度，降低控制难度，提高控制的可靠性。
47.可以理解的是，不同形状的电芯所采用的抓取机构7的结构不相同，以保证抓取操作的可靠性。
48.由于电芯生产线比较复杂，如果每个型号的电芯都单独设置物流输送线，这无疑会大大增加电芯的生产制造成本，降低物流生产线的使用效率。所以，较佳的方式是采用同一套物流输送线来满足不同型号电芯、间距不同的多个电芯的输送要求，以降低电芯的制造成本，提高物流输送线的使用效率。
49.本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置，用于实现多个抓取机构7之间间距的调整，以满足不同型号电芯的输送要求，也可以满足不同间距电芯的输送需求。举例来
说，型号a的电芯、型号b的电芯、型号c的电芯尺寸大小不相同，采用本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置，既可以运输型号a的电芯，也可以运输型号b和型号c的电芯。再举例来说，对于型号a的电芯，在m工位要求相邻两个型号a的电芯的间距为m1，在n工位要求相邻两个型号a的电芯的间距为n1，m1不等于n1，采用采用本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置，可以从m工位夹起间距为m1的多个型号a电芯，然后在n工位将型号a的电芯以n1间距放下。
50.本文将详细介绍如何调节抓取机构7的间距，至于抓取机构7的结构，本文不加以限定。另外，虽然本文是以电芯为例进行的说明，但是本发明实施例的方案，不仅仅适用于电芯，还适用于其他具有类似结构的箱子等物料的输送操作。
51.参见图1和图2，本发明实施例提供一种抓取机构间距调节装置，包括支撑座1、驱动件2、至少两个变距传动部件3以及至少两个连接件4。支撑座1被构造为提供支撑。驱动件2可转动地安装于支撑座1。各个变距传动部件3的一端分别与驱动件2可转动连接。各个连接件4可直线移动地安装于支撑座1。连接件4与变距传动部件3一一对应，且连接件4可转动地连接于变距传动部件3的另一端。各个连接件4被配置为安装抓取机构。
52.支撑座1是支撑部件，用于支撑驱动件2、各个变距传动部件3以及各个连接件4。支撑座1用于和后文介绍的机械臂固定连接。在一些实施例中，支撑座1采用平板或者多块板材拼凑形成的结构。
53.继续参见图1和图2，驱动件2比如采用杆件。驱动件2铰接于支撑座1。驱动件2的长度与多需要设置的连接件4的数量正相关。所需要设置的连接件4数量越多，驱动件2的长度越长；反之，驱动件2的数量越短。驱动件2的作用是通过驱动件2相对于支撑座1的转动，来带动各个变距传动部件3同步转动，各个变距传动部件3转动则会带动连接件4相对于支撑座1直线移动。连接件4具有相对于支撑座1直线移动的自由度，不具有其他方向运动的自由度。连接件4可以借助直线导轨71等结构实现上述运动，也可以将连接件4、支撑座1设置为特殊的配合结构，以实现上述运动。
54.驱动件2的动力来源有很多种，一种可能的方式是将转动动力直接施加至驱动件2；另一种可能的方式是将直线动力施加至其中一个变距传动部件3或者其中一个连接件4。
55.以直线动力施加至其中一个变距传动部件3为例，那么该变距传动部件3由于自身安装关系的限制作用，变距传动部件3将直线动力转换为自身的转动，并且该变距传动部件3的转动会带动驱动件2也绕着驱动件2和支撑座1的可转动连接点转动。驱动件2转动后则会带动其他的各个变距传动部件3都转动，这就实现了通过一个变距传动部件3动作、带动其余所有的变距传动部件3动作。变距传动部件3转动会带动连接件4相对于支撑座1直线移动。
56.以直线动力施加至其中一个连接件4为例，那么由于自身自由度的关系，该连接件4只能相对于支撑座1直线移动。连接件4直线移动会导致与该连接件4连接的变距传动部件3转动，该变距传动部件3的转动会带动驱动件2也绕着驱动件2和支撑座1的可转动连接点转动。驱动件2转动后则带动其他的各个变距传动部件3都转动，这实现了通过一个连接件4杆动作、带动其余所有的连接件4动作。
57.由于各个连接件4在直线运动时，各个连接件4之间没有连接关系，相互是独立的，相互之间不存在联动、所以不会造成位移量误差累积。剪叉机构的误差累计的分析过程如
下：剪叉机构可以简化为多个并排铰连的平行四边形矩形。变距的过程就是各个平行四边形改变夹角的过程。由于平行四边形铰连在一起，当其中一个铰点出现变距误差时，由于误差是通过铰点位置改变体现的，所以这就会导致其他铰点也受到影响。这样就相当于一个铰点的误差会影响其他所有铰点，这会导致难以精准变距，后续还会造成抓取机构不能稳固夹持物料。采用本发明实施例的技术方案，则可以克服上述缺点，实现精准变距。
58.变距传动部件3用于实现动力传递，变距传动部件3的结构比如为直杆。变距传动部件3的一端与驱动件2铰接，变距传动部件3的另一端于连接件4铰接。每个连接件4对应一个变距传动部件3。各个变距传动部件3铰接于驱动件2长度方向的不同位置。距离驱动件2与支撑座1的铰点o距离不相同的各个变距传动部件3的长度不相同。距离驱动件2与支撑座1的铰点o距离相同的各个变距传动部件3的长度相同。位于驱动件2与支撑座1的铰点o一侧的各个连接件4均位于驱动件2长度方向的一侧；位于驱动件2与支撑座1的铰点o另一侧的各个连接件4均位于驱动件2长度方向的另一侧。即，在一些实施例中，驱动件2的铰点o与支撑座1可转动连接；各个变距传动部件3对称布置于驱动件2的铰点o的两侧。在一些实施例中，铰点o位于驱动件2的长度方向的中点。
59.下面结合图4，介绍本发明实施例提供的抓取机构间距调节装置的动作原理。以具有四个变距传动部件3、四个连接件4为例。
60.参见图4所示，图4中的o点对应了驱动件2与支撑座1的铰点。f1对应驱动件2的其中一个端点，f2对应驱动件2的另一个端点。e1a对应了第一根变距传动部件3，a所在的点为该第一根变距传动部件3与第一个连接件4铰点。bf1对应了第二根变距传动部件3，b所在的点为该第二根变距传动部件3与第二个连接件4铰点。e2c对应了第三根变距传动部件3，c所在的点为该第三根变距传动部件3与第三个连接件4铰点。f2d对应了第四根变距传动部件3，d所在的点为该第四根变距传动部件3与第四个连接件4铰点。
61.连接件4的间距调节的过程是改变a、b、c、d四个点距离o点的距离。
62.变距过程是f1f2绕着o点相对于支撑座1转动至f1'f2'的过程。在f1f2转动过程中，ae1随着转动至a'e1'、同时bf1随着转动至b'f1'、e2c随着转动至e2'c'、f2d随着转动至f2'd'。
63.由于各个连接件4被限位，a、b、c、d四个点只能在图4所示意的中心线上移动，即，变距前的abcd四个点所在的直线和变距后a'b'c'd'四个点所在的直线重合。
64.点a和点b之间的距离对应变距前图4中左侧两个连接件4各自铰点的间距，点a和点c之间的距离对应变距前图4中中间两个连接件4各自铰点的间距，点c和点d之间的距离对应变距前图4中最右侧两个连接件4各自铰点的间距，这三个间距相等。
65.点a'和点b'之间的距离对应变距后图4中左侧两个连接件4各自铰点的间距，点a'和点c'之间的距离对应变距后图4中中间两个连接件4各自铰点的间距，点c'和点d'之间的距离对应变距后图4中最右侧两个连接件4各自铰点的间距，这三个间距也是相等。
66.在一些实施例中，位于驱动件2的铰点o同一侧的两根变距传动部件3的长度满足以下函数关系：l1/l2＝a1/a2；其中，l1为第一根变距传动部件3的长度，l2为第二根变距传动部件3的长度；a1为第一根变距传动部件3的一端与驱动件2的铰点o的距离；a2为第二根变距传动部件3的一端与驱动件2的铰点o的距离。
67.仍然以采用四个变距传动部件3、四个连接件4为例，参见图4，ae1对应第一根变距
传动部件3的长度，即l1；bf1对应第二根变距传动部件3的长度，即l2。oe1为第一根变距传动部件3的一端与驱动件2的铰点o的距离，即a1；of1为第二根变距传动部件3的一端与驱动件2的铰点o的距离，即a2。oa和oc的距离相等，ac和ba相等，那么0a的长度为oa长度的1/3，根据相似三角形的函数关系可知，ae1对应的变距传动部件3的长度bf1所对应的变距传动部件3的长度的1/3。
68.采用上述函数关系，通过控制各个变距传动部件3的长度和铰点的位置，就能够更加精准地控制变距距离，使得变距前后，任意两个相邻连接件4之间的间距都相等，并且控制精准、操作简单可靠。
69.连接件4是用于安装抓取机构的部件。连接件4的结构、尺寸以所要夹持的物料的种类、尺寸相关。在一些实施例中，连接件4为多块板拼凑形成的长方体以及类似形状，每个连接件4可以为安装于该连接件4的抓取机构提供稳固的支撑。每个连接件4可以安装一个抓取机构，一个抓取机构用于夹持、释放一个物料。物料比如为电池、机械零部件以及具有类似需求的产品。
70.参见图1和图2，下面介绍如何驱动连接件4移动，以实现连接件4的间距调整。
71.在一些实施例中，抓取机构间距调节装置还包括驱动机构5，驱动机构5安装于支撑座1。驱动机构5与驱动件2或者其中一个变距传动部件3或者其中一个连接件4驱动连接，以带动连接件4相对于支撑座1直线移动。
72.比如，驱动机构5为回转电机。支撑座1和驱动件2通过转轴实现可转动连接，回转电机通过驱动该转轴转动，来实现驱动件2相对于支撑座1的转动。回转电机直接提供转动动力，转动动力不需要转换就可以驱动上述的驱动件2相对于支撑座1转动。比如，驱动机构5为马达，马达驱动上述的驱动件2相对于支撑座1的转动。当然，驱动机构5也可以采用提供直线动力的机构，由于驱动件2具有转动自由度，不具有直线移动的自由度，所以，即便是对支撑座1施加直线动力，驱动件2也会相对于支撑座1转动。
73.继续参见图1和图2，在一些实施例中，驱动机构5包括伸缩缸51以及固定件52。伸缩缸51包括缸体511和活塞杆512；缸体511与支撑座1固定连接。固定件52与活塞杆512固定连接；固定件52固定于其中一个连接件4；活塞杆512伸缩运动以通过固定件52带动连接件4相对于支撑座1直线移动。
74.伸缩缸51具体比如为油缸、气缸、液压缸等使用各种工作介质的伸缩缸。伸缩缸51动作形式简单，并且伸缩缸51的伸出、回缩长度都可以通过plc等工业控制器进行精准的控制。抓取机构间距调节装置的间距调节操作和后文介绍的机械臂的转场操作都是独立的。可以在机械臂转场运输过程中，同时进行变距操作；也可以先将连接件4之间的间距调节为目标值，采用再启动机械臂的转场运输；也可以先采用机械臂转场运输，使得物料移动到目标位置，然后启动调节各个连接件4的位置，以实现连接件4之间的间距调整。
75.固定件52比如为块状结构，参见图1，在一些实施例中，固定件52与其中一个连接件4固定连接。固定件52与活塞杆512固定连接，所以固定件52与活塞杆512同步伸、缩，进而带动连接件4直接移动，连接件4直线移动会带动与该连接件4连接的变距传动部件3相对于驱动件2运动，从而使得驱动件2相对于支撑座1转动，最终通过驱动件2带动其余的变距传动部件3以及与这些变距传动部件3连接的连接件4运动，以实现各个连接件4之间的间距调整。
76.继续参见图1和图2，在一些实施例中，抓取机构间距调节装置还包括限位机构6，限位机构6安装于支撑座1，以限制连接件4相对于支撑座1的位移量。限位机构6不需要移动，限位机构6比如为块状结构。在一些实施例中，限位机构6包括安装块以及抵顶轴，两者固定连接。安装块固定安装于支撑座1，抵顶轴固定安装于装块，并且抵顶轴位于伸缩缸51的活塞杆512的直线移动路径上。当活塞杆512伸出到极限位置，将会顶在抵顶轴上，直接抵顶或者通过上文介绍的固定件52抵顶均可，活塞杆512不能进一步伸出。上述技术方案通过限位机构6，限制了活塞杆512伸出的最大距离。活塞杆512伸出最大距离时，连接件4之间的间距最大，相应地，抓取机构之间的间距也最大。当活塞杆512完全回缩至缸体511内时，连接件4之间的间距最小，相应地，抓取机构之间的间距也最小。
77.下面介绍如何实现连接件4可直线移动地安装于支撑座1。其可能的实现方式有很多，比如通过连接件4和支撑座1的结构配合来实现连接件4只能相对于支撑座1直线移动，或者采用具有导向功能的机构或者上述两者方式同时采用。下面给出一些具体的实现方式。
78.参见图1和图2，在一些实施例中，抓取机构间距调节装置还包括导引机构7，导引机构7安装于支撑座1；导引机构7被配置为使得连接件4直线移动。导引机构7起到导向、定位的作用，使得连接件4相对于支撑座1直线移动，而不转动。导引机构7比如采用直线导轨、导轨滑块配合机构、导轨和行走轮配合机构等。
79.继续参见图1和图2，在一些实施例中，导引机构7包括导轨71以及至少两个滑块72。导轨71固定于支撑座1。各个滑块72均可滑移地设置于导轨71；滑块72与连接件4连接，每个连接件4固定连接一个或者多个滑块72。每个连接件4都安装有至少一个滑块72。当然，在只有一个导轨71的前提下，每个连接件4也可以设置两个甚至更多个滑块72，这些滑块72在导轨71的长度方向上并排设置，以实现更加精准的导向作用。
80.继续参见图1和图2，为了使得连接件4的直线移动更加稳固、不晃动，在一些实施例中，导引机构7包括间隔布置的两套，连接件4位于两套导引机构7之间。各个连接件4的一端与其中一套导引机构7的滑块72固定连接，各个连接件4的另一端与另一套导引机构7的滑块72固定连接。各个连接件4的中部与各自对应的变距传动部件3的另一端铰接。上述技术方案，抓取机构间距调节装置采用相对于两个导轨71的中线对称的对称式的结构，使得每个连接件4设置有和两个导轨71都配合的滑块72，这样使得连接件4的直线移动更加平稳，提高了抓取机构夹取电芯操作的可靠性。通过导引机构7的导向作用，使得活塞杆512的伸缩方向更加精确地沿着连接件4的间隙所在的方向，而活塞杆512不会晃动。并且，导引机构7导向精度高，实现了小间隙、平稳、同步的变距功能。
81.本发明实施例还提供一种物流输送线，包括本发明任一技术方案所提供的抓取机构间距调节装置。
82.物流输送线可以输送的物料包括电芯、类似结构的机械零部件等。
83.在一些实施例中，物流输送线还包括机械臂，支撑座1安装于机械臂。机械臂用于带动抓取机构间距调节装置在各个位置之间移动。
84.在一些实施例中，物流输送线还包括抓取机构，抓取机构安装于连接件4；抓取机构被构造为抓取物料。抓取机构安装于连接件4；抓取机构被构造为抓取物料。抓取机构可以采用已有的结构。抓取机构具体可以采用可拆卸连接的方式与连接件4连接。在需要夹持
不同的物料时，通过更换抓取机构来满足多样化的需求。
85.在一些实施例中，抓取机构与连接件4一一对应。每个抓取机构安装于一个连接件4，这样通过相邻连接件4之间间距的调节，就实现了抓取机构之间间距的调节。
86.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
87.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。