CN102354888B - 一种被动式机械手臂集电器 - Google Patents
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Abstract
一种被动式机械手臂集电器。涉及应用于偏载、弯道场合的滑触线集电器。提供了一种根据滑触线工作面的状况，被动地保持电刷工作面与滑触线工作面具有均衡受电面积的被动式机械手臂集电器。包括小车、导电带、集电臂和与滑触线保持接触的块形电刷，本发明在集电臂与电刷之间增设了被动式机械装置，通过对位置信息的采集对电刷的工作状况进行实时调整。集电臂相对于“底座”（壳体）具有两个连接部件，压力杆可在XZ坐标平面内做摆动，摆动杆在YZ平面内做摆动，使得接触面积均衡、压力均衡。本发明在保证电力稳定传输的同时，能确保电刷不会偏离滑触线，不会脱离滑触线，不会改变接触面积；进而能够提高设备运行的安全性、稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种兼具供电导向作用的滑触线集电器，尤其涉及应用于偏载、弯道场合的滑触线集电器。
背景技术
集电器是一种将电能由电源线传输到移动用电装置上的一件受电装置，是通过不间断的滑触，从而保证了用电设备的正常供电。为达到以上效果，通常采用含碳的金属块状受电块（电刷），以增强滑触力，用弹力簧来控制集电器与滑线间的张力，用固定的支架焊接，把集电器与设备进行绑定。这种集电器通常动作过与僵硬，通过电源线（滑触线）连接处、转弯处时易发生克碰，画伤，引发弹跳，或者脱轨等情况。
这是因为实际工作时各部件在运行过程中，难以在理想状态下工作。比如在弯道处，电刷随小车运行时，因离心力作用，难以保证其底面水平；在长程传输中，因热胀冷缩，刚性的滑触线即便采用了抗涨缩装置，也难以确保工作面整体水平。这样，就导致电刷受电面在运动中不能保持一个均衡面积与滑触线工作面接触。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种根据滑触线工作面的状况，被动地保持电刷工作面与滑触线工作面具有均衡受电面积的被动式机械手臂集电器。
本发明的技术方案是：包括小车、导电带、集电臂和与滑触线保持接触的块形电刷，所述集电臂通过被动式机械装置与所述小车相连；所述被动式机械装置包括壳体、控制器、压力杆及其驱动装置、摆动杆及其驱动装置、压力传感器和距离感应器；
所述壳体固定连接在小车上，所述控制器、压力杆驱动装置和摆动杆驱动装置设置在所述壳体内；所述压力杆的两端分别通过球铰机构连接在所述压力杆驱动装置和集电臂的中部之间；所述摆动杆的两端分别通过球铰机构连接在所述摆动杆驱动装置和集电臂尾部之间；
所述压力传感器设在所述压力杆的任一端头，用于采集压力杆工作时承载的压力载荷；
所述距离感应器设置在所述块形电刷的两侧，用于采集所述块形电刷两侧与所述滑触线侧面距离；
所述压力传感器和距离感应器连接控制器；所述控制器连接压力杆驱动装置和摆动杆驱动装置。
所述滑触线两侧面分别设有与所述距离感应器适配的感应条。
所述距离感应器为光学距离感应器，所述感应条为反光带。
本发明在集电臂与电刷之间增设了被动式机械装置，通过对电刷与滑触线之间位置信息的采集、压杆工作压力信息的采集对电刷的工作状况进行实时调整。集电臂相对于“底座”（壳体）具有两个连接部件：压力杆和摆动杆，压力杆可在XZ坐标平面内做摆动，摆动杆在YZ平面内做摆动。该两动作的“复合”能有效确保电刷工作面与滑触线工作面之间对中的面接触，使得接触面积均衡、压力均衡。本发明在保证电力稳定传输的同时，能确保电刷不会偏离滑触线，不会脱离滑触线，不会改变接触面积；进而能够提高设备运行的安全性、稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是图1中A向视图，
图3是本发明电器控制原理框图，
图4.1是本发明在平面滑触线上工作状态的参考图，
图4.2是本发明第一种故障工作状态参考图，
图4.3是本发明第二种故障工作状态参考图，
图5.1是本发明在滑触线弯道处工作状态的参考图，
图5.2是本发明在滑触线弯道处被动偏转状态的参考图，
图中1是导轨，2是电车，3是压力杆，4是导电带，5是电刷，51是距离传感器，6是滑触线，61是感应条，7是集电臂，8是摆动杆，9是壳体。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明包括在导轨1上运行的小车2、导电带4、集电臂7和与滑触线6保持接触的块形电刷5，所述集电臂7通过被动式机械装置与所述小车2相连；所述被动式机械装置包括壳体9、控制器、压力杆3及其驱动装置、摆动杆8及其驱动装置、压力传感器和距离感应器51；
所述壳体9固定连接在小车2上，所述控制器、压力杆驱动装置和摆动杆驱动装置设置在所述壳体9内；所述压力杆5的两端分别通过球铰机构连接在所述压力杆驱动装置和集电臂7的中部之间；所述摆动杆8的两端分别通过球铰机构连接在所述摆动杆驱动装置和集电臂7尾部之间；
所述压力传感器设在所述压力杆5的任一端头，用于采集压力杆5工作时承载的压力载荷；
所述距离感应器51设置在所述块形电刷5的两侧，用于采集所述块形电刷5两侧与所述滑触线6侧面距离；
如图3，所述压力传感器和距离感应器51连接控制器；所述控制器连接压力杆驱动装置和摆动杆驱动装置。
所述滑触线6两侧面分别设有与所述距离感应器51适配的感应条61。
所述距离感应器51为光学距离感应器，所述感应条61为反光带。
下面结合多种工作状况进一步说明本发明：
图4.1是本发明在平面滑触线上工作状态的参考图，该图显示了理想的工作状态，电刷5与滑触线6之间对中，且面接触。
图4.2是本发明第一种故障工作状态参考图，电刷5偏离滑触线6中心。此时，电刷两侧的距离感应器51接收的距离不同，指令控制器驱动摆动杆、压力杆做复合运动，直至恢复图4.1的状态。
图4.3是本发明第二种故障工作状态参考图，电刷5相对于滑触线6的工作面（顶部水平面）偏转。该种情况会导致受电面积减少，会导致电力传输指标变化。此时，仍可通过电刷两侧的距离感应器51接收的距离不同，指令控制器驱动摆动杆、压力杆做复合运动，直至恢复图4.1的状态。
图5.1是本发明在滑触线弯道处工作状态的参考图，一般情况下，由于滑触线6的刚性较大，弯道处滑触线工作面仍为水平状态，但由于小车运行的离心力，会导致电刷5偏转。
图5.2是本发明在滑触线弯道处被动偏转状态的参考图，此时，通过电刷5两侧的距离感应器51接收的距离数据的不同，指令控制器驱动摆动杆、压力杆做复合运动，直至恢复如图状态，使电刷恢复水平。
Claims (3)
1.一种被动式机械手臂集电器，包括小车、导电带、集电臂和与滑触线保持接触的块形电刷，其特征在于，所述集电臂通过被动式机械装置与所述小车相连；所述被动式机械装置包括壳体、控制器、压力杆及其驱动装置、摆动杆及其驱动装置、压力传感器和距离感应器；
所述壳体固定连接在小车上，所述控制器、压力杆驱动装置和摆动杆驱动装置设置在所述壳体内；所述压力杆的两端分别通过球铰机构连接在所述压力杆驱动装置和集电臂的中部之间；所述摆动杆的两端分别通过球铰机构连接在所述摆动杆驱动装置和集电臂尾部之间；
所述压力传感器设在所述压力杆的任一端头，用于采集压力杆工作时承载的压力载荷；
所述距离感应器设置在所述块形电刷的两侧，用于采集所述块形电刷两侧与所述滑触线侧面距离；
所述压力传感器和距离感应器连接控制器；所述控制器连接压力杆驱动装置和摆动杆驱动装置。
2.根据权利要求1所述的一种被动式机械手臂集电器，其特征在于，所述滑触线两侧面分别设有与所述距离感应器适配的感应条。
3.根据权利要求2所述的一种被动式机械手臂集电器，其特征在于，所述距离感应器为光学距离感应器，所述感应条为反光带。
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