CN105598941B - 新能源汽车充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新能源汽车充电装置，包括充电桩以及通过充电线与充电桩相连的充电枪，还包括机械臂、与充电桩相配合的导轨以及位于导轨上的行走小车，所述机械臂的一端安装在行走小车上，所述充电枪安装在机械臂的另一端。本发明中无论哪个方向来新能源汽车，均可快速将行走小车滑动至新能源汽车旁边，再通过机械臂将充电枪对准汽车的充电接口进行充电，自动化程度非常高，其中机械臂可形成任意角度的弯曲，可形成三维空间曲形弯曲，可确保机械臂具有足够和较大的弯曲范围。

Description

新能源汽车充电装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电领域，具体为一种新能源汽车充电装置。
背景技术
现有的新能源汽车需要充电时，一般将新能源汽车开到充电桩旁边，然后手持充电枪给新能源汽车进行充电，但是这种方式自动化程度太低。虽然现在机械臂应用的领域很广，但是将机械臂应用到新能源汽车充电装置上还比较少见，那是因为常见的机械臂包括以下几种方式：第一种是采用X/Y/Z三轴运行机构，即将机械臂安装在一个X/Y/Z三轴叠加运行的平台上，通过平台在X/Y/Z方向上的运行，带动机械臂实现在三维空间中的运行。第二种是在上述第一种基础上增加旋转机构，以增加一个旋转方向上的运行。第三种是采用连杆机构，即将机械臂采用多连杆枢接，通过控制连杆的伸缩从而控制机械臂在各个方向上的运行。此外，还可将上述几种模式相互结合，组合形成多用途的机械臂。但是上述机械臂存在一个最大的问题就是，机械臂自身难以实现任意角度的弯曲，虽然通过连杆机构可以实现一定的弯曲功能，但是这种连杆机构仅能适用于较大的机械臂，用于加工精密产品的机械臂，由于其体积较小，结构复杂的连杆机构难以适应。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足提供一种全自动的新能源汽车充电装置。
本发明包括充电桩以及通过充电线与充电桩相连的充电枪，还包括机械臂、与充电桩相配合的导轨以及位于导轨上的行走小车，所述机械臂的一端安装在行走小车上，所述充电枪安装在机械臂的另一端。
本发明中无论哪个方向来新能源汽车，均可快速将行走小车滑动至新能源汽车旁边，再通过机械臂将充电枪对准汽车的充电接口进行充电，自动化程度非常高，其中机械臂可形成任意角度的弯曲，可形成三维空间曲形弯曲，可确保机械臂具有足够和较大的弯曲范围。
附图说明
图1为本发明的侧视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为机械臂的结构示意图。
图4为头部模块的俯视图。
图5为中间模块的俯视图。
图6为中间模块的正面剖视图。
图7为万向球头与头部模块的安装结构剖视图。
图8为多节骨节组合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步说明本发明。
实施例：本发明包括充电桩3以及通过充电线1与充电桩3相连的充电枪2，还包括机械臂6、与充电桩3相配合的导轨4以及位于导轨4上的行走小车5，所述机械臂6的一端安装在行走小车5上，所述充电枪2安装在机械臂6的另一端。所述导轨4平行设置于充电桩3一侧或者垂直设置于充电桩3一侧。所述机械臂6上设有用于识别新能源汽车和充电枪插口的图像识别传感器7，其中充电线1可通过履带安装在行走小车5上。
所述机械臂6包括丝杆61及至少一节骨节，所述丝杆61至少为三根，所述骨节包括一个头部模块62及一个设有导孔63a和安装空腔63b的底座63，所述头部模块62上设有至少三个安装孔62a，所述导孔63a至少为三个，每根所述丝杆61的一端均与设置在安装孔62a内的万向球头64连接，丝杆61的另一端均位于导孔63a内且均设有用于驱动丝杆61的驱动装置，所述驱动装置设置在安装空腔63b内。所述驱动装置包括步进电机67、主动齿轮68以及从动齿轮69，所述主动齿轮68安装在步进电机67的电机轴上，所述从动齿轮69分别与主动齿轮68和弹性丝杆61啮合连接。所述驱动装置包括步进电机67、主动齿轮68以及从动齿轮69，所述主动齿轮68安装在步进电机67的电机轴上，所述从动齿轮69分别与主动齿轮68和丝杆61啮合连接。所述头部模块62上和所述底座63上分别设有第一线束孔62b和第二线束孔63c，所述头部模块62的形状为圆形块状或多边形块状，所述底座63的形状为圆形柱状或多边形柱状，所述丝杆61上的螺纹为半圈螺纹或者整圈螺纹。所述安装空腔63b内还设有用于对丝杆61进行锁紧的第一锁紧装置610。所述丝杆61为弹性丝杆，所述头部模块62与底座63之间还设有至少一块中间模块612，所述中间模块612上设有至少三个定位孔612a及至少三个用于采集丝杆61位移信号的第二位置传感器613，每根所述丝杆61的杆体均穿过定位孔612a，每个所述定位孔612a内侧均设有用于对丝杆61进行定位的第二锁紧装置614，每个所述第二位置传感器613均与PLC控制器65相连。所述头部模块62与中间模块612之间及中间模块612与底座63之间均通过弹性外套611连接，所述中间模块612上设有第三线束孔612b，所述中间模块612的形状为圆形块状或多边形块状。所述底座63安装在行走小车5上，所述充电枪2安装在头部模块62上，充电线1可穿过第一线束孔62b与充电枪2连接。
本发明沿充电桩3铺设的导轨4以及位于导轨4上的行走小车5，这样无论哪个方向来新能源汽车，均可通过图像识别传感器7识别新能源汽车的位置，然后行走小车5滑动至新能源汽车旁边，再通过图像识别传感器7识别充电接口的位置，机械臂6将充电枪2对准汽车的充电接口进行充电即可。
当骨节为一节多段(即一节骨节指的是一个底座和一个头部模块，多段指的是多块中间模块)时，工作过程如下：
根据数学模型计算出的每根丝杆61的位移状态，启动步进电机67带动主动齿轮68运转，主动齿轮68通过从动齿轮69带动丝杆61做运动，由于三点形成一个平面，当丝杆61向下或向上运动时会带动头部模块62和中间模块612的一个角产生倾斜，从而带动头部模块62和中间模块612的整个平面产生倾斜，当丝杆61运动至预设的位置时，第二位置传感器66探测到位移信号，并将这个位移信号发送至PLC控制器65，PLC控制器65接收到位移信号后通过第二锁紧装置614将丝杆61锁紧，即对丝杆进行定位，然后按照离头部模块62由近至远的顺序，依次锁定剩下的中间模块612与丝杆61的相对位置即可。
所述弹性外套611粘结或键接在头部模块62与中间模块612之间及中间模块612与底座63之间，当丝杆61带动头部模块62和中间模块612运动时，致使设置在其间的弹性外套611产生压缩，此时弹性外套611既可以控制丝杆61的弯曲范围，又可以保护丝杆61防止其折坏，当机械臂任务完成后，松开各个第二锁紧装置614，此时头部模块62和中间模块612，以及相邻的中间模块612之间由于弹性外套611的之前压缩产生的弹力进行自动复位。
当进行距离较远或较为复杂的工作时，可以将多节骨节进行组合使用，即将一节骨节的底座63安装在另一骨节的头部模块62上，也可以将另一骨节的头部模块62拆掉，在一节骨节的底座63打安装孔，安装上万向球头64然后将另一骨节的丝杆61与万向球头64连接即可。

Claims (7)

1.一种新能源汽车充电装置，包括充电桩(3)以及通过充电线(1)与充电桩(3)相连的充电枪(2)，其特征在于：还包括机械臂(6)、与充电桩(3)相配合的导轨(4)以及位于导轨(4)上的行走小车(5)，所述机械臂(6)的一端安装在行走小车(5)上，所述充电枪(2)安装在机械臂(6)的另一端；所述导轨(4)平行设置于充电桩(3)一侧或者垂直设置于充电桩(3)一侧；所述机械臂(6)上设有用于识别新能源汽车和充电枪插口的图像识别传感器(7)；所述机械臂(6)包括丝杆(61)及至少一节骨节，所述丝杆(61)至少为三根，所述骨节包括一个头部模块(62)及一个设有导孔(63a)和安装空腔(63b)的底座(63)，所述头部模块(62)上设有至少三个安装孔(62a)，所述导孔(63a)至少为三个，每根所述丝杆(61)的一端均与设置在安装孔(62a)内的万向球头(64)连接，丝杆(61)的另一端均位于导孔(63a)内且均设有用于驱动丝杆(61)的驱动装置，所述驱动装置设置在安装空腔(63b)内，所述底座(63)安装在行走小车(5)上，所述充电枪(2)安装在头部模块(62)上。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车充电装置，其特征在于所述驱动装置包括步进电机(67)、主动齿轮(68)以及从动齿轮(69)，所述主动齿轮(68)安装在步进电机(67)的电机轴上，所述从动齿轮(69)分别与主动齿轮(68)和弹性丝杆(61)啮合连接。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车充电装置，其特征在于所述驱动装置包括步进电机(67)、主动齿轮(68)以及从动齿轮(69)，所述主动齿轮(68)安装在步进电机(67)的电机轴上，所述从动齿轮(69)分别与主动齿轮(68)和丝杆(61)啮合连接。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车充电装置，其特征在于所述头部模块(62)上和所述底座(63)上分别设有第一线束孔(62b)和第二线束孔(63c)，所述头部模块(62)的形状为圆形块状或多边形块状，所述底座(63)的形状为圆形柱状或多边形柱状，所述丝杆(61)上的螺纹为半圈螺纹或者整圈螺纹。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车充电装置，其特征在于所述安装空腔(63b)内还设有用于对丝杆(61)进行锁紧的第一锁紧装置(610)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的新能源汽车充电装置，其特征在于所述丝杆(61)为弹性丝杆，所述头部模块(62)与底座(63)之间还设有至少一块中间模块(612)，所述中间模块(612)上设有至少三个定位孔(612a)及至少三个用于采集丝杆(61)位移信号的第二位置传感器(613)，每根所述丝杆(61)的杆体均穿过定位孔(612a)，每个所述定位孔(612a)内侧均设有用于对丝杆(61)进行定位的第二锁紧装置(614)，每个所述第二位置传感器(613)均与PLC控制器(65)相连。
7.根据权利要求4所述的新能源汽车充电装置，其特征在于所述头部模块(62)与中间模块(612)之间及中间模块(612)与底座(63)之间均通过弹性外套(611)连接，所述中间模块(612)上设有第三线束孔(612b)，所述中间模块(612)的形状为圆形块状或多边形块状。
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