CN114435644B - 一种锂电池pack成品包装机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池PACK成品包装机构，主要涉及包装机械领域。一种锂电池PACK成品包装机构，包括汇集槽、若干输送料道、伺服位移装置、机械手、包装箱定位机构以及泡沫板压入机构，两端的输送料道分别与汇集槽、机械手相连接；所述伺服位移装置包括龙门式的框架、安装在所述框架上的X轴伺服位移系统、Z轴伺服位移系统以及Y轴位移系统，所述机械手设置在Y轴位移系统上；所述包装箱定位机构包括包装箱输送机与若干定位气缸，所述泡沫板压入机构包括设置在包装箱定位机构一侧的料仓、推料气缸、承载架以及压入气缸。本发明的有益效果在于：本发明能够完成球形移动电源的包装，自动化程度高，极大的节省了人力资源，降低了人工成本。

Description

一种锂电池PACK成品包装机构

技术领域

本发明主要涉及包装机械领域，具体是一种锂电池PACK成品包装机构。

背景技术

锂电池PACK主要分为为大型用电设备而生产的各类电池包以及作为临时电源的随身充电宝，其中充电宝通常采用数量较少(1-5颗)的电芯组合而成。作为锂电池PACK生产企业，几乎每天都要对生产出来的成品进行打包发货。常规形态(方形)的锂电池包比较容易处理，采用机械手码垛即可装箱发货，但是我们生产的小型的球形移动电源(精灵球、足球等)无法通过机械手精确的抓取，且抓取后机械爪会与泡沫板的凹槽发生干涉，无法准确的将球形的移动电源放入泡沫板材凹槽内。因而目前只能通过人工打包的方式为下游企业供货，这极大的占用了生产资源，无法解放人力从事更为重要的工作。限于该订单本身数量有限，若单独为其招聘打包人员，则无法在无该种订单的情况下解决该部分人员的岗位分配，造成了人力资源的浪费，因此急需一种专门用于该种移动电源的包装机械。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池PACK成品包装机构，它能够完成球形移动电源的包装，自动化程度高，极大的节省了人力资源，降低了人工成本。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种锂电池PACK成品包装机构，包括汇集槽、若干输送料道、伺服位移装置、机械手、包装箱定位机构以及泡沫板压入机构，所述输送料道呈圆弧形，所述输送料道端部彼此铰接，两端的输送料道分别与汇集槽、机械手相连接；所述伺服位移装置包括龙门式的框架、安装在所述框架上的X轴伺服位移系统、安装在所述X轴伺服位移系统上的Z轴伺服位移系统以及安装在所述Z轴伺服系统上的Y轴位移系统，所述机械手设置在Y轴位移系统上；所述机械手包括前置壳体以及后置壳体，所述前置壳体一侧设置间隔同步带系统，所述间隔同步带系统上设置向后置壳体斜下方倾斜的导板，所述前置壳体顶部设置与输送料道相对应的上开口，所述前置壳体底部设置与后置壳体相连通的下开口，所述后置壳体底部具有下料口，所述后置壳体内设置缓冲机构；所述包装箱定位机构包括包装箱输送机与若干定位气缸，所述定位气缸的气缸杆上设置定位板，所述泡沫板压入机构包括设置在包装箱定位机构一侧的料仓、推料气缸、承载架以及压入气缸，所述承载架底部通过扭簧铰接承载板，所述压入气缸设置在承载架上方。

所述汇集槽为具有一定角度的锥形槽，所述汇集槽的小直径一端为低点，前端的所述输送料道与汇集槽的小直径一端相连接。

所述输送料道呈一定角度向机械手斜下方倾斜。

所述X轴伺服位移系统包括设置在框架上的X轴滑轨、X轴同步带机构以及X轴伺服电机，所述Z轴伺服位移系统包括Z轴横杆、Z轴滑轨、Z轴同步带机构以及Z轴伺服电机，所述Z轴横杆与X轴滑轨滑动连接，所述X轴同步带机构与Z轴横杆一端相连接，所述X轴伺服电机通过驱动X轴同步带机构从而带动Z轴横杆沿X轴滑轨直线位移，所述Y轴位移系统包括Y轴滑座以及滑台气缸，所述Y轴滑座与Z轴滑轨滑动连接，所述Z轴同步带机构与Y轴滑座相连接，所述Z轴伺服电机通过驱动Z轴同步带机构从而带动Y轴滑座沿Z轴滑轨直线位移。

所述滑台气缸为多段行程气缸。

所述缓冲机构为沿后置壳体内腔圆周设置的多层缓冲胶片，所述后置壳体顶部设置顶推气缸，所述顶推气缸的气缸杆垂直朝向下方。

所述定位气缸包括设置在包装箱输送机上游的前挡气缸、设置在包装箱输送机下游的后挡气缸、设置在靠近压入机构一侧的后推气缸以及设置在远离泡沫板压入机构一侧的前推气缸，所述前挡气缸与后挡气缸的气缸杆上均设置垂直于包装箱输送机的挡板，所述后推气缸与前推气缸的气缸杆上均设置平行于包装箱输送机轴线的挡板。

所述包装箱输送机靠近泡沫板压入机构一侧设置压入平台，所述后推气缸与前推气缸交替伸缩，当所述后推气缸伸展、所述前推气缸收缩时，可将包装箱限位在包装箱输送机上，当所述后推气缸收缩、所述前推气缸伸展式，可将包装箱限位在压入平台上。

所述压入平台两侧分别设置与前挡气缸、后挡气缸上的挡板共面的限位边。

所述料仓底部设置槽口，所述料仓底面与承载板高度一致，所述推料气缸设置在料仓远离承载架一侧，所述压入气缸设置在承载架上方，所述压入气缸用于将泡沫板压入包装箱内。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明通过汇集槽与多个输送料道的组合为机械手喂料，机械手通过伺服位移装置找正移动电源的投送位置，可以准确的将球形移动电源置入准确的包装位置。包装箱定位机构完成包装箱的定位，泡沫板压入机构将移动电源的分割泡沫板精准的压入包装箱内，从而配合完成球形移动电源的自动化包装，效率高且人工参与程度低，极大的提高了工作效率，减少了人工成本。

附图说明

附图1是本发明第一立体视角结构示意图；

附图2是本发明第二立体视角结构示意图；

附图3是本发明俯视结构示意图；

附图4是本发明主视结构示意图；

附图5是本发明伺服位移装置主视状态局部剖视结构示意图；

附图6是本发明输送料道铰接结构示意图；

附图7是本发明A部局部放大结构示意图。

附图中所示标号：1、汇集槽；2、输送料道；3、伺服位移装置；4、机械手；5、包装箱定位机构；6、泡沫板压入机构；31、框架；32、X轴伺服位移系统；33、Z轴伺服位移系统；34、Y轴位移系统；321、X轴滑轨；322、X轴同步带机构；323、X轴伺服电机；331、Z轴横杆；332、Z轴滑轨；333、Z轴同步带机构；334、Z轴伺服电机；341、Y轴滑座；342、滑台气缸；41、前置壳体；42、后置壳体；43、间隔同步带系统；44、导板；45、缓冲机构；46、顶推气缸；51、包装箱输送机；52、前挡气缸；53、后挡气缸；54、后推气缸；55、前推气缸；61、料仓；62、推料气缸；63、承载架；64、压入气缸；65、承载板；66、压入平台。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-7所示，本发明所述一种锂电池PACK成品包装机构，包括汇集槽1、若干输送料道2、伺服位移装置3、机械手4、包装箱定位机构5以及泡沫板压入机构6。汇集槽1上游连接壳体压合工序或者打标检验工序的输送设备，输送设备将球形移动电源输送到汇集槽1处。汇集槽1为具有一定角度的锥形槽，所述汇集槽1的小直径一端为低点，球形移动电源在重力作用下即主动移动到低点，通过输送料道2向机械手4输送。本装置的伺服位移装置3、机械手4、包装箱定位机构5以及泡沫板压入机构6的电气元件均受到电气控制柜的控制，从而对各部分的动作进行协调。

所述输送料道2呈圆弧形，输送料道2的直径略大于球形移动电源的直径，所述输送料道2端部的底面彼此铰接，前端的所述输送料道2与汇集槽1的小直径一端相连接，后端的输送料道2与机械手4相连接。所述输送料道2整体呈一定角度向机械手4斜下方倾斜。输送料道2作为球形移动电源的递进输送道，通过重力的作用球形移动电源会依次被运送到机械手4处为其喂料。通过多输送料道2的铰接，可为机械手4随伺服位移装置3的移动提供余量。需指出的是，输送料道2的倾斜角度不超过5度，不会因为机械手4的移动而对其铰接状态造成干涉。更为具体的，为了满足输送料道2随着机械手4水平位移以及垂直升降两种状态时的衔接，相邻的两个输送料道2之间的铰接链两端垂直，即铰接链与一侧的输送料道2铰接轴平行于平面，而铰接链与另一侧的输送料道2铰接轴垂直于平面，从而可使彼此连接的输送料道2实现左右摆动以及上下摆动满足机械手4的位移需求。

为了实现机械手4准确的找正包装箱内泡沫板上的凹槽位置，伺服位移装置3是必不可少的构件。所述伺服位移装置3可采用丝杠传动系统或者同步带系统，由于本结构并不需要太高的精度，因而采用造价更低、更为轻便的同步带系统。

具体的，所述伺服位移装置3包括龙门式的框架31、安装在所述框架31上的X轴伺服位移系统32、安装在所述X轴伺服位移系统32上的Z轴伺服位移系统33以及安装在所述Z轴伺服系统33上的Y轴位移系统34，所述机械手4设置在Y轴位移系统34上。所述框架31作为各位移系统的安装位置，框架31横跨在包装箱定位机构5上方。所述X轴伺服位移系统32以及Z轴伺服位移系统33为在水平面内的位移，所述Y轴位移系统34为垂直方向的位移。本实施方式汇总，各位移系统的具体结构为：所述X轴伺服位移系统32包括设置在框架31上的X轴滑轨321、X轴同步带机构322以及X轴伺服电机323，所述Z轴伺服位移系统33包括Z轴横杆331、Z轴滑轨332、Z轴同步带机构333以及Z轴伺服电机334。所述X轴滑轨321通过沉头螺栓固定在框架31的两侧，所述Z轴横杆331通过底部安装的滑块与X轴滑轨321滑动连接。所述X轴同步带机构322与Z轴横杆331一端相连接，所述X轴伺服电机323螺钉安装在框架31一端，X轴伺服电机323与X轴同步带机构322的其中一个同步带轮通过联轴器或者键连接。所述X轴伺服电机323通过驱动X轴同步带机构322从而带动Z轴横杆331沿X轴滑轨321直线位移。所述Z轴滑轨332沿Z轴横杆331布设，所述Z轴同步带机构333设置在Z轴横杆331上，Z轴伺服电机334设置在Z轴横杆331一端，所述Z轴伺服电机334与Z轴同步带机构333的其中一个同步带轮通过联轴器或者键连接。所述Y轴位移系统34包括Y轴滑座341以及滑台气缸342，所述Y轴滑座341与Z轴滑轨332滑动连接，所述Z轴同步带机构333与Y轴滑座341相连接，所述Z轴伺服电机334通过驱动Z轴同步带机构333从而带动Y轴滑座341沿Z轴滑轨332直线位移。所述机械手4即安装在滑台气缸342上。更为具体的，由于包装箱内的移动电源通常为多层排列，所述滑台气缸342根据排列层数选用对应的多段行程气缸。在具体生产中，移动电源排列三层，因而滑台气缸342选用三段行程气缸。

所述机械手4包括前置壳体41以及后置壳体42，前置壳体41高于后置壳体42设置，且前置壳体41与后置壳体42两者相连接。所述前置壳体41一侧安装间隔同步带系统43，所述间隔同步带系统43的同步带上均匀安装向后置壳体42斜下方倾斜的导板44，相邻的导板44之间距离略大于球形移动电源的直径。所述间隔同步带系统43通过普通电机驱动即可。所述前置壳体41顶部设置与输送料道2相对应的上开口，球形的移动电源会在重力作用下通过上开口进入前置壳体41内腔内，并被导板44间隔开过后向下输送。所述前置壳体41底部设置与后置壳体42相连通的下开口，所述后置壳体42底部具有下料口。随着间隔同步带系统43的循环运作，球形移动电源最终会在下开口处进入后置壳体42内，并最终在下料口落出到泡沫板上的固定凹槽内。所述后置壳体42内安装缓冲机构45，缓冲机构45可减缓或阻断球形移动电源的下落趋势。本实施方式中，为了精准的控制球形移动电源的下落，所述缓冲机构45可将球形移动电源阻断使其无法继续下落。并在所述后置壳体42顶部设置顶推气缸46，所述顶推气缸46的气缸杆垂直朝向下方移动，从而将球形移动电源推出，保证球形移动电源的推出时机在机械手4移动到位后。

具体的，所述缓冲机构45为沿后置壳体42内腔圆周设置的多层缓冲胶片，通过缓冲胶片的弹性作用，避免了球形移动电源因为重力直接落出。并且为了保障球形移动电源能够逐一落下，所述下开口处应当安装传感器用于检测球形移动电源是否通过，当检测到有物体通过时，电气控制柜控制间隔同步带系统43停止动作，并在伺服位移装置3移动到位后控制顶推气缸46动作将球形移动电源推出。

以上结构完成了球形移动电源的送料、机械手4的定位以及球形移动电源的出料，与之相配合的，包装箱需进行合理的定位以及泡沫板的填充。所述包装箱定位机构5采用常规的四面定位法来实现。

具体的，所述包装箱定位机构5包括包装箱输送机51与四个定位气缸，所述定位气缸的气缸杆上设置定位板作为包装箱四边的限位。所述定位气缸包括设置在包装箱输送机51上游的前挡气缸52、设置在包装箱输送机51下游的后挡气缸53、设置在靠近压入机构6一侧的后推气缸54以及设置在远离泡沫板压入机构6一侧的前推气缸55。所述前挡气缸52与后挡气缸53的气缸杆上均设置垂直于包装箱输送机51的挡板，所述后推气缸54与前推气缸55的气缸杆上均设置平行于包装箱输送机51轴线的挡板。四个挡板可组成框架对包装箱进行限位。更为具体的，所述包装箱的定位区域可安装红外传感器作为包装箱到位的检测单元，通过红外传感器的检测由电气控制柜精确控制各定位气缸的动作。当包装箱输送机51将包装箱进行输送时，所述后挡气缸53首先对包装箱进行阻挡，随后前挡气缸52动作将前侧的包装箱与后续的包装箱隔断，后推气缸54与前推气缸55的挡板始终位于两侧对包装箱进行限位，从而通过四边定位的方式完成包装箱的限位。当包装箱到位后，电气控制柜还可控制包装箱输送机51暂时停止运转，从而防止包装箱的底部磨损以及由于摩擦引起的晃动。

所述包装箱输送机51靠近泡沫板压入机构6一侧具有压入平台66，所述泡沫板压入机构6包括设置在包装箱定位机构5一侧的料仓61、推料气缸62、承载架63以及压入气缸64，所述承载架63底部通过扭簧铰接承载板65，承载板65的宽度仅为5-8cm，以能承接泡沫板为准。所述压入气缸64设置在承载架63上方。料仓61内叠加放置泡沫板，泡沫板两面均阵列设置容许球形移动电源放入的半圆形凹槽。所述料仓61底部设置槽口作为泡沫板的出口，所述料仓61底面与承载板65高度一致，所述推料气缸62设置在料仓61远离承载架63一侧，所述压入气缸64用于将泡沫板压入包装箱内。所述压入平台66处于承载架63的正下方。所述后推气缸54与前推气缸55交替伸缩，当所述后推气缸54伸展、所述前推气缸55收缩时，可将包装箱限位在包装箱输送机51上，当所述后推气缸54收缩、所述前推气缸55伸展式，可将包装箱限位在压入平台66上。所述压入平台66两侧也可以设置与前挡气缸52、后挡气缸53上的挡板共面的限位边，对包装箱进行两侧的定位。所述压入平台66上同样安装红外传感器用于检测包装箱的位置，当包装箱移动到压入平台66上后，电气控制柜控制推料气缸62将最底层的泡沫板推至承载架63上，泡沫板在承载架63上被底部的承载板65所支撑。然后推料气缸62复位，泡沫板在重力作用下自动下落，随后压入气缸64动作推动泡沫板克服扭簧弹力下落，并落入包装箱内被压实。所述压入气缸64与滑台气缸342一样，同样需要根据包装箱内的包装层数选用多行程段气缸，由电气控制柜控制压入气缸64依次进行最远行程至最短行程的推动，将泡沫板准确的推至包装箱内的合适位置。

在工作时，首先由包装箱定位机构5完成包装箱的定位，随后后推气缸54与前推气缸55配合动作将包装箱移动到压入平台66上，压入机构6的推料气缸62与压入气缸64配合动作将泡沫板压入包装箱底部。而后后推气缸54与前推气缸55配合将包装箱推至包装箱输送机51上继续定位。汇集槽1将上游输送来的产品进行收集导流，使其通过重力自动输送到机械手4的前置壳体41内，前置壳体41通过间隔同步带系统43将产品递进向下间隔输送，使球形移动电源间歇的落入后置壳体42内。产品在后置壳体42内被缓冲机构45阻挡至停止下落。与此同时，电气控制柜控制X轴伺服位移系统32以及Z轴伺服位移系统33在平面内位移，将机械手4定位到准确的下落位置，随后控制滑台气缸342下降适当高度，同时电气控制柜控制顶推气缸46伸展，将产品推下落到泡沫板合适的凹槽内。当该层内产品摆放完成后，后推气缸54与前推气缸55配合动作将包装箱移动到压入平台66上，继续完成再一层泡沫板的压入，随后后推气缸54与前推气缸55配合将包装箱移动到输送机51上继续完成该层的装填。直到最顶层完成装填并重新压入顶层泡沫板后，后挡气缸53收缩，输送机51启动将包装完成的产品输送到打包机，随后后挡气缸53伸展、前挡气缸52收缩后伸展，将下一包装箱放入到定位区域，完成下一装填循环。

Claims (10)

1.一种锂电池PACK成品包装机构，包括汇集槽（1）、若干输送料道（2）、伺服位移装置（3）、机械手（4）、包装箱定位机构（5）以及泡沫板压入机构（6），其特征在于：所述输送料道（2）呈圆弧形，所述输送料道（2）端部彼此铰接，两端的输送料道（2）分别与汇集槽（1）、机械手（4）相连接；所述伺服位移装置（3）包括龙门式的框架（31）、安装在所述框架（31）上的X轴伺服位移系统（32）、安装在所述X轴伺服位移系统（32）上的Z轴伺服位移系统（33）以及安装在所述Z轴伺服位移系统（33）上的Y轴位移系统（34），所述机械手（4）设置在Y轴位移系统（34）上；所述机械手（4）包括前置壳体（41）以及后置壳体（42），所述前置壳体（41）一侧设置间隔同步带系统（43），所述间隔同步带系统（43）上设置向后置壳体（42）斜下方倾斜的导板（44），所述前置壳体（41）顶部设置与输送料道（2）相对应的上开口，所述前置壳体（41）底部设置与后置壳体（42）相连通的下开口，所述后置壳体（42）底部具有下料口，所述后置壳体（42）内设置缓冲机构（45）；所述包装箱定位机构（5）包括包装箱输送机（51）与若干定位气缸，所述定位气缸的气缸杆上设置定位板，所述泡沫板压入机构（6）包括设置在包装箱定位机构（5）一侧的料仓（61）、推料气缸（62）、承载架（63）以及压入气缸（64），所述承载架（63）底部通过扭簧铰接承载板（65），所述压入气缸（64）设置在承载架（63）上方。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述汇集槽（1）为具有一定角度的锥形槽，所述汇集槽（1）的小直径一端为低点，前端的所述输送料道（2）与汇集槽（1）的小直径一端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述输送料道（2）呈一定角度向机械手（4）斜下方倾斜。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述X轴伺服位移系统（32）包括设置在框架（31）上的X轴滑轨（321）、X轴同步带机构（322）以及X轴伺服电机（323），所述Z轴伺服位移系统（33）包括Z轴横杆（331）、Z轴滑轨（332）、Z轴同步带机构（333）以及Z轴伺服电机（334），所述Z轴横杆（331）与X轴滑轨（321）滑动连接，所述X轴同步带机构（322）与Z轴横杆（331）一端相连接，所述X轴伺服电机（323）通过驱动X轴同步带机构（322）从而带动Z轴横杆（331）沿X轴滑轨（321）直线位移，所述Y轴位移系统（34）包括Y轴滑座（341）以及滑台气缸（342），所述Y轴滑座（341）与Z轴滑轨（332）滑动连接，所述Z轴同步带机构（333）与Y轴滑座（341）相连接，所述Z轴伺服电机（334）通过驱动Z轴同步带机构（333）从而带动Y轴滑座（341）沿Z轴滑轨（332）直线位移。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述滑台气缸（342）为多段行程气缸。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述缓冲机构（45）为沿后置壳体（42）内腔圆周设置的多层缓冲胶片，所述后置壳体（42）顶部设置顶推气缸（46），所述顶推气缸（46）的气缸杆垂直朝向下方。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述定位气缸包括设置在包装箱输送机（51）上游的前挡气缸（52）、设置在包装箱输送机（51）下游的后挡气缸（53）、设置在靠近压入机构（6）一侧的后推气缸（54）以及设置在远离泡沫板压入机构（6）一侧的前推气缸（55），所述前挡气缸（52）与后挡气缸（53）的气缸杆上均设置垂直于包装箱输送机（51）的挡板，所述后推气缸（54）与前推气缸（55）的气缸杆上均设置平行于包装箱输送机（51）轴线的挡板。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述包装箱输送机（51）靠近泡沫板压入机构（6）一侧设置压入平台（66），所述后推气缸（54）与前推气缸（55）交替伸缩，当所述后推气缸（54）伸展、所述前推气缸（55）收缩时，可将包装箱限位在包装箱输送机（51）上，当所述后推气缸（54）收缩、所述前推气缸（55）伸展式，可将包装箱限位在压入平台（66）上。

9.根据权利要求8所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述压入平台（66）两侧分别设置与前挡气缸（52）、后挡气缸（53）上的挡板共面的限位边。

10.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK成品包装机构，其特征在于：所述料仓（61）底部设置槽口，所述料仓（61）底面与承载板（65）高度一致，所述推料气缸（62）设置在料仓（61）远离承载架（63）一侧，所述压入气缸（64）设置在承载架（63）上方，所述压入气缸（64）用于将泡沫板压入包装箱内。

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