CN103033332B - 一种断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法，其装置设置在一具有一重物载台的电池重物冲击测试设备中，其中，并包括一与该重物载台平行设置的基板，该基板与所述重物载台并行设置在数根滑杆上；在所述基板上还设置有一曲柄挂钩，向下延伸与所述重物载台上的一钩座横杆可挂接适配；所述曲柄挂钩在所述基板上设置有铰轴，并且该曲柄挂钩的上端通过一电磁铁控制可进退。本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法和设备由于采用了曲柄挂钩的受控开合实现锁闭或释放整个重物载台，可以在断电时实现安全锁固整个重物载台，防止出现意外损坏情形，可以实现自动的控制重物载台的高度调整，其实现结构简单方便可自动化。

Description

一种断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种电池重物冲击测试设备及其方法，尤其涉及的是一种电池重物冲击测试设备的自动锁定结构改进装置及其实现方法。

背景技术

现有技术中的自动化机械设备中，尤其是需要举重提升的机械装置中，在提升和释放重物时需要将产品自动锁定与自动释放，在提升后如果没有及时释放重物，一旦遇上断电的情况，就有可能出现重物落下的风险，轻者导致设备的损毁，重者可能会造成人员的伤亡。因此，需要对此意外加以防范，故需对机械设备的动作机构加以机械断电保护功能设计。

本发明主要针对电池重物冲击试验中的电池重物冲击测试设备改进。因测试需要，需通过电池重物冲击测试设备进行应用电池重物冲击试验方法，传统中的测试设备一般采用电磁铁将重物载台吸附的方式，予以驱动提升。在该重物载台到达高位后以受驱动的气缸横向伸出顶住该重物载台，以防止不受控的落下；在需要释放该重物载台时，须将该横顶的气缸驱动退回，并将所述电磁铁断电以去掉吸力，从而使该重物载台获得释放。

传统的测试设备在结构技术上的存在以下主要缺陷：

1、以通电电磁铁直接吸附的方式，其安全性得不到保障。该电磁铁的提升结构在提升过程中有可能会遇到断电的情况，一旦出现断电情况，由于没有自动锁定机构的保护，重物载台就会即时掉落，从而出现伤害人身、报废产品或损毁设备的危害。

2、由于实际测试时，需要模拟不同高度的重物落下，但需要测试试验重物载台的高度不同时，必须即时手动调节阻档气缸的高度，若需要同时进行不同高度的交替试验，须频繁的手动操作，无法自动完成测试过程，达不到实际生产的自动化需求。

因此，现有技术的电池重物冲击测试设备存在如下问题：1、不同产品需从不同高度释放该重物载台时，手动调节横向气缸需要时间，不方便对不同产品不同高度要求所进行的测试。2、在重物载台的提升过程中若断电，因无保护结构，重物载台会落下，从而可能导致事故的发生，待测产品也可能在未达到试验条件的情况下报废。3、在动作结构中增加了气源机构，若气源发生故障，重物载台在到达提升行程顶部时，气缸不能及时动作则会影响保护功能的作用效果。此外，横向气缸是径向受力，违反了传统的气缸使用方式，需选用大缸径配置，而且使用寿命有限，极大地增加了生产成本。

因此，现有技术存在缺陷，而有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法，能够防止电池重物冲击测试设备中的重物载台在断电时不致落下造成损害。

本发明的技术方案如下：

一种断电保持的自动锁定释放与提升装置，其设置在一具有一重物载台的电池重物冲击测试设备中，其中，并包括一与该重物载台平行设置的基板，该基板与所述重物载台并行设置在数根滑杆上；

在所述基板上还设置有一曲柄挂钩，向下延伸与所述重物载台上的一钩座横杆可挂接适配；

所述曲柄挂钩在所述基板上设置有铰轴，并且其上端通过一电磁铁控制可进退。

所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其中，所述电磁铁与所述曲柄挂钩的上端弹性连接，用于在所述电磁铁断电时所述曲柄挂钩锁固所述钩座横杆。

所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其中，所述基板通过一螺纹杆驱动上升和下降。

所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其中，所述基板的高低通过一控制电路控制一驱动电机实现。

所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其中，所述驱动电机为交流异步马达，其前端设置有直交轴减速机。

所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其中，所述驱动电机采用贯通轴设置，其自身配置有断电电磁制动器，用于断电时制动抱死马达转子的输出轴。

所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其中，所述曲柄挂钩设置包括一本体部，以及在该本体部下端设置的钩部，该钩部平开口设置。

所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其中，所述曲柄挂钩的上端设置有一条孔，以及一驱动臂自所述电磁铁内向外延伸设置，并在端部开叉，在所述条孔内设置所述铰轴。

一种所述断电保持的自动锁定释放与提升装置的实现方法，其包括以下步骤：

A、由所述曲柄挂钩挂接钩座横杆，并通过驱动所述基板带动重物载台上升到预定高度；

B、将所述电磁铁通电，驱动所述曲柄挂钩以释放所述重物载台；

C、所述基板在回落到与所述重物载台并排时对所述电磁铁断电，以实现所述曲柄挂钩挂接所述钩座横杆。

本发明所提供的一种断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法，由于采用了曲柄挂钩的受控开合实现锁闭或释放整个重物载台，可以在断电时实现安全锁固整个重物载台，防止出现意外损坏情形，并且可以实现自动的控制重物载台的高度调整，其实现结构简单方便可自动化。

附图说明

图1为本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置的局部示意图。

图2为本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置的侧面正视图。

图3为本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置立体示意图。

图4为本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置锁固状态示意图。

图5为本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置释放状态示意图。

图6为本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置的实现方法流程示意图。

具体实施方式

以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。

本发明所提供的一种断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法中，如图1和图2所示的，其装置设置包括一基板110，与一重物载台120并行设置，并设置在一电池重物冲击测试设备100中（图中所示仅示出与本发明装置关联的部分结构），在该基板110上设置本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置。该基板110与所述重物载台120并行设置在数根滑杆130上，较佳的方案是设置该滑杆130共四根，从而可以导向所述重物载台120的下落轨迹。

如图1所示，本发明所述断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现设备的较佳实施例中，在所述基板110上还设置有一曲柄挂钩111，该曲柄挂钩111向下延伸与所述重物载台120上的一钩座横杆121可挂接适配。具体的，所述曲柄挂钩111设置包括一本体部，并在该本体部下端设置一钩部101，该钩部101平开口设置；同时在所述基板110上设置一铰轴102，并在该基板110上设置有一电磁铁112，在该电磁铁112的前端设置有一驱动臂113，如图4所示，与所述曲柄挂钩111的上端铰接，从而在所述电磁铁112通电后可以通过该驱动臂113后拉所述曲柄挂钩111的上端，使所述曲柄挂钩111的下端钩部101逆时针方向转动，由此释放其挂接的钩座横杆121。在所述驱动臂113上还设置有弹性件114，可以在所述电磁铁112断电时，保持所述曲柄挂钩111处于与所述钩座横杆121挂接的位置，由此保证在非必要控制释放的情况下，一般不会出现重物载台120的意外落下，从而保证了安全性。

本发明所述断电保持的自动锁定释放与提升装置中，所述基板110通过一螺纹杆150驱动上升和下降，如图3所示，即在所述基板110上设置对应的螺纹孔部，由该螺纹杆150穿过，并设置驱动该螺纹杆150旋转的相应驱动电机，并可以根据需要设置所述重物载台120需要到达的高度，从而可以在相应高度下释放，以实现所需要的手机重物测试所需。为实现对该基板高低调节的控制，本发明所述实现设备中，须设置相应的控制电路进行控制，并可以设置相应的控制芯片进行程序化处理和操作。

在本发明所述断电保持的自动锁定释放与提升装置中，在所述四个滑杆130的顶端还设置有一顶板115，在该顶板115上设置有一直交轴减速机160，如图3所示，该直交轴减速机160采用标准直角中实减速机，直角结构，格雷森弧齿轮90°空间交叉，保证了传递扭矩大的要求；同时，采用全滚珠高刚性一体式结构，且箱体四角采用双立柱式的高刚性结构，齿轮采用含钼合金钢制造并经特殊热处理，表硬、内韧、耐磨不崩齿，并填充有纳米抗磨润滑脂，保证了承载能力以及坚固耐用性；配合驱动电机170即马达使用时，可将马达的扭矩提升为减速比的倍数，并将马达的旋转运动通过弹性联轴器123传递到梯形丝杆150，作为本发明装置工作的主拖动系统动力。

所述驱动电机170采用为交流异步马达，用于本发明装置工作的主拖动系统的动力，在其前端安装有所述直交轴减速机160，如图3所示。本发明所述马达采用贯通轴，自身配置断电电磁制动器，断电后立即产生制动力以保持负载，并在末端增加离合电磁铁171，在断电后可立即产生制动力抱死马达转子的伸出轴，从而与马达自身配置的电磁制动器同时作用，可以作为增强安全性的后备方案进一步保证制动系统的安全性。

本发明所采用的离合电磁铁171，其安装于马达170贯通轴的末端，在断电后可立即产生制动力抱死马达转子的伸出轴，作为自身配置断电电磁制动器的冗余配置，从而可以两者同时锁定马达的转子，当一方断电制动失效时，另一方可单独动作实现制动，并能锁定抱紧马达的转子，以保证系统的安全性。

本发明所述滑杆130，共采用了四根，作为四角安装的立柱，联接主机底板110与上端顶板115，以保证系统的可靠性。本发明滑杆130采用高硬度材质，同时作为重物载台120运行的导杆，在重物载台120上设置有用于配合安装的直线轴承，以及在基板110上设置的配合安装之直线轴承，保证了重物载台120与所述基板110都可以沿滑杆130滑行，作坚直方向的直线运动。

本发明所述曲柄挂钩111通过一驱动臂113，如图4所示，设置从电磁铁上延伸出来与曲柄挂钩111连接，所述驱动臂113端部具有Y形的叉口，两端用来配装轴用卡簧，Y形叉口的中间空位用来安装曲柄挂钩111的顶端（所述曲柄挂钩111的顶端设置有条孔116，Y形叉口从两侧延伸如条孔116内，并铰接在条孔116中）。如前所述，在控制所述电磁铁112断电时，弹簧114处于伸展状态，所述曲柄挂钩111就会钩住下方的钩座横杆121，如图4所示的状态。通过控制所述电磁铁112的断电与否，可以驱动所述驱动臂113缩回与伸出，从而带动曲柄挂钩111绕设置在基板110上的转轴做旋转运动，即所述驱动臂113作水平方向的伸出与缩回的直线运动，驱动曲柄挂钩111绕转轴做旋转运动，如图5所示的释放状态，从而使所述曲柄挂钩111钩住或释放钩座横杆121，而所述钩座横杆121固定设置所述重物载台120上，从而可以实现钩住或释放所述重物载台120。

本发明所述电磁铁112，其四角安装于四只电磁铁安装立柱上，由定座与动座构成，定座为线圈，动座为所述前端带Y形轴及弹簧的驱动臂113，可自动伸出。定座的线圈设置为在通过控制电路中的控制进行通电时，动座缩回，带动曲柄挂钩111绕转轴做顺时针旋转运动，从而曲柄挂钩111释放钩座横杆121；定座的线圈通过自动控制电路中的控制断电时，动座由所述弹簧的作用自动伸出，从而驱动所述曲柄挂钩111钩住所述钩座横杆121。上述动作即可完成自动钩住或释放钩座横杆的过程，而所述钩座横杆121安装于所述重物载台120之上，因此，上述钩住或释放钩座横杆的状态分别对应了钩住或释放重物载台120的不同状态。

本发明所述曲柄挂钩111主要为实现锁定与释放功能，通过所述电磁铁动座的水平推力运动驱动所述驱动臂113转化为曲柄挂钩111的旋转运动，从而达到了主体机构功能的实现。所述曲柄挂钩111的前端可以设置为平开口的钩部101，末端设置为曲柄状，钩部的钩状结构主要应用于钩住所述钩座横杆121，且钩部与钩座横杆的结合面呈2°的倾斜角，这样可以保证不会因所述重物载台的自重自动脱开而形成自锁。在所述曲柄挂钩111的上端中间设置有铰接轴孔，安装于一转轴之上，用于支持旋转；上端设置所述条孔116，由驱动臂113的前端贯穿安装连接，以保证旋转时电磁铁112的动座水平运动与曲柄钩座111的旋转运动时可以存在有间隙，不致使所述驱动臂113和所述曲柄钩座111会被卡住。

本发明所述基板110的四角配装直线轴承，并配合所述滑杆130，如图4和图5所示，以保证所述基板110可作竖直方向直线运动，在所述基板110的上方集成安装了本发明断电保持自动锁定与释放装置的主体机构，所述曲柄挂钩在所述基板110的下方伸出，用来钩住所述重物载台120上的钩座横杆121。在本发明所述基板110的侧边，与所述滑杆130平行设置有一感应器支架211，如图2和图3所示，上端固定于上端顶板115，下端与主机底板固连，用来安装感应器212；所述感应器212固定面带导槽，以方便所述感应器212在感应器支架211上的位置高度调节；在所述基板110上的对应位置设置有感应片213，通过对所述感应器212的位置检测，可以检测所述重物载台的位置，配合电路可以进行自动控制，实现对重物载台不同高度的调整。本发明所述感应器，可以采用光电传感器，配合所述感应片213，可以用来检测所述重物载台的位置，配合电路进行自动控制。本发明中在所述感应器支架上可以设置安装的上限位，用来控制载台提升的高度；下限位，用来限制下行到最底位时的检知；及近点位，用于检知载台下行接近下限位的位置，须提前预警，用于控制过程中作提前的动作。

本发明所述主机底板214，位于整个本发明装置的最下方，如图2和图3所示，用于整体机构的定位和固定，用于安装所述滑杆130。本发明所述重物载台120，其四角配装有直线轴承，配合所述滑杆130，可以保证整个重物载台作竖直方向的直线运动，其上方设置有钩座横杆121，由所述曲柄挂钩111钩住与脱开所述钩座横杆121，从而可以达到锁定与释放的控制目的。

在本发明所述主机底板214上还设置有一电池测试压杆215，如图3所示，在将本发明机构应用于电池重物冲击试验时，因试验要求不同，需在试验样品电池的中部横向放置一根直径为15.8mm的钢棒，且在样品的中心位置呈十字交叉状，而冲击重物载台要求为9.1Kg，实际重量按试验的要求配重。

在所述主机底板214的侧边还设置有一压杆限位座216，如图3所示，用于在电池测试时通过其上的压杆将电池固定于主机底板214之上，用于在装配电池时能提起压杆，方便电池的安装；而且在测试过程中与电池呈十字交叉，处于正中心位置。所述重物载台120和所述基板110的四角都分别安装有直线轴承，可以用来配合各滑杆130，以保证重物载台120和基板110分别或并排整体作竖直方向直线运动。

在本发明较佳的实施例中，所述曲柄挂钩111与基板110的铰接轴可以设置为两端安装深沟球轴承，并以深沟球轴承的支撑，固定于转轴固定座，形成曲柄挂钩111的旋转运动中心，且以深沟球轴承辅助旋转，可以降低旋转时的磨擦力。在所述基板110上还设置有一转轴固定座，承接所述铰接轴安装在该基板上，并配装深沟球轴承。

本发明所述螺纹杆150是用于提升重物载台120及基板110的主体部件，上下端部各配装深沟球轴承，固定于轴承座之内，为限制定位旋转时螺纹杆径向的偏移，且降低旋转时的磨擦力，上端以弹性联轴器与直交轴减速机直联，直接完成旋转运动扭矩的传递，即马达旋转驱动直交轴减速机，直交轴减速机通过弹性联轴器与螺纹杆150直联，做同步的旋转运动，所述螺纹杆150采用梯形丝杆，从而与设置在所述基板110上的梯形螺母相适配，并通过所述基板110配合滑杆的结构，实现驱动基板110做竖直方向的直线运动。

本发明所述感应器支架211，设置与滑杆130平行安装，且在所述螺纹杆150的顶端设置为弹性联轴器，具有零回转间隙，用于螺纹杆150的上端与直交轴减速机的直联，以在马达做旋转运动时，直接完成旋转运动扭矩及回转角度的传递。由于该弹性联轴器采用弹性结构，可吸收螺纹杆150与直交轴减速机联接轴的安装偏差，并补偿径向、角向、轴向偏差，且在提升基板及重物载台运动中上升及下降时，保持顺时针与逆时针的回转特性相同。

在本发明所述顶板上设置有上轴承座219，如图3所示，设置在所述螺纹杆150的上端，设置采用深沟球轴承连接在所述螺纹杆150的上端，以保证螺纹杆150旋转时不偏移并有效降低旋转时的磨擦力，限制丝杆的轴向窜动。

本发明所述钩座横杆121固定于设置在重物载台的一钩座锁定立板217上，如图1所示，且在该钩座锁定立板217上沉孔嵌入一定深度，通过反向螺钉锁紧，故提升时所述重物载台120的重力都负载于该钩座横杆121，而锁紧螺钉仅为固定并保证所述钩座横杆121不会轴向移动即可，螺钉径向并不受力。

在所述螺纹杆150的上端或下端，还设置有一编码器218，如图1所示，直联配合安装于所述螺纹杆150的上部或下部末端，与所述螺纹杆150做同步旋转运动，将螺纹杆150旋转的圈数可转化为所述重物载台120被提升的高度，从而可以应用于电控系统对高度的精确检测。若编码器为500pls/n，本发明所述螺纹杆导程为20mm，则螺纹杆每旋转360°，则反馈500个脉冲至控制器，由此可检知螺纹杆已旋转一圈，即重物载台提升高度为螺纹杆的导程即20mm，以此类推可以实现推算提升的即时高度，从而实现通过控制电路的自动控制功能。本发明所述螺纹杆150可以采用梯形丝杆，从而提升传输效率，降低磨损。

如图4和图5所示是本发明断电保持的自动锁定释放与提升装置的核心部件工作结构图，在本发明的较佳实施例中，所述自动锁定释放与提升装置可以应用到一实现设备中，例如电池重物测试设备，但显然也可以应用到其他重物提升设备中，在此不再赘述。本发明所述实现设备还包括所述电磁铁112与所述曲柄挂钩111的上端弹性连接，在所述电磁铁112断电时由所述曲柄挂钩111可以锁固所述钩座横杆121，且所述基板110通过一螺纹杆150实现驱动上升和下降，只需对应在所述基板110上设置该螺纹杆150穿越的螺纹孔即可，该螺纹杆150可通过一控制电路控制一驱动电机实现控制驱动（该控制电路图中未示出）。

如图6所示，是本发明所述断电保持的自动锁定释放与提升装置的实现方法，其包括以下步骤：

S301、由所述曲柄挂钩挂接钩座横杆，并通过驱动所述基板带动重物载台上升到预定高度；

S302、将所述电磁铁通电，驱动所述曲柄挂钩以释放所述重物载台；

S303、所述基板在回落到与所述重物载台并排时对所述电磁铁断电，以实现所述曲柄挂钩挂接所述钩座横杆。

本发明所述断电保持的自动锁定释放与提升装置及其实现方法和设备，通过对自动锁定和释放的断电保持与提升的断电保持功能实现，增强了设备的安全性，其中，在电磁铁通电时，电磁铁的动座缩回，曲柄挂钩111逆时针旋转，曲柄挂钩111与钩座横杆121脱离，此功能为释放过程。当电磁铁断电时，电磁铁的动座由自身复位功能作用伸出，曲柄挂钩则顺时针旋转或保持此状态，曲柄挂钩111保持钩住钩座横杆的状态，此功能为锁定的状态。而且挂钩与横杆的结合面可设置呈2°的倾斜角，以保证不会因载台的自重或断电而自动脱开，达到断电保持的功能作用。

此时，在本发明装置和设备中，当驱动电机断电时，由马达自身配置断电电磁制动器，可立即产生制动力以保持负载，并在末端增加离合电磁铁，安装于马达贯通轴的末端，在断电后可立即产生制动力抱死马达转子的伸出轴，作为自身配置断电电磁制动器的冗余配置。两者同时可锁定马达的转子，当一方断电制动失效时，另一方单独动作制动，能锁定抱紧马达的转子，以保证系统的安全性。动作时由通电才能解除锁定，这样就形成了提升动作中的断电保持功能，提高了整个设备的安全性。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种断电保持的自动锁定释放与提升装置，其设置在一具有一重物载台的电池重物冲击测试设备中，其特征在于，并包括一与该重物载台平行设置的基板，该基板与所述重物载台并行设置在数根滑杆上；

在所述基板上还设置有一曲柄挂钩，向下延伸与所述重物载台上的一钩座横杆可挂接适配；

所述曲柄挂钩在所述基板上设置有铰轴，并且该曲柄挂钩的上端通过一电磁铁控制可进退；

所述电磁铁与所述曲柄挂钩的上端弹性连接，用于在所述电磁铁断电时所述曲柄挂钩锁固所述钩座横杆；

所述基板通过一螺纹杆驱动上升和下降；

所述基板的高低通过一控制电路控制一驱动电机实现；

所述曲柄挂钩设置包括一本体部，以及在该本体部下端设置的钩部，该钩部平开口设置；

所述螺纹杆采用梯形丝杆，上下端部各配装深沟球轴承；

所述基板的侧边与所述滑杆平行设置有一感应器支架，所述感应器支架的下端安装有一感应器，所述基板上的对应位置设置有感应片；所述感应器配合所述感应片，用于检测所述重物载台的位置，并配合电路进行自动控制，实现对重物载台不同高度的调整；

所述钩部与钩座横杆的结合面呈2°的倾斜角。

2.根据权利要求1所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其特征在于，所述驱动电机为交流异步马达，其前端设置有直交轴减速机。

3.根据权利要求2所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其特征在于，所述驱动电机采用贯通轴设置，其自身配置有断电电磁制动器，用于断电时制动抱死马达转子的输出轴。

4.根据权利要求1所述的断电保持的自动锁定释放与提升装置，其特征在于，所述曲柄挂钩的上端设置有一条孔，以及一驱动臂自所述电磁铁内向外延伸设置，并在端部开叉，在所述条孔内设置所述铰轴。

5.一种如权利要求1所述断电保持的自动锁定释放与提升装置的实现方法，其包括以下步骤：

A、由所述曲柄挂钩挂接钩座横杆，并通过驱动所述基板带动重物载台上升到预定高度；

B、将所述电磁铁通电，驱动所述曲柄挂钩以释放所述重物载台；

C、所述基板在回落到与所述重物载台并排时对所述电磁铁断电，以实现所述曲柄挂钩挂接所述钩座横杆。