CN108731864B - 一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置及方法，包括依次设置的直流插座体、充电枪夹持机构、丝杆伺服弹性测力机构；所述丝杆伺服弹性测力机构包括伺服丝杆螺母机构、缓冲弹簧组件、拉压力传感器组件；所述滑板架通过底部滑板与伺服丝杆螺母机构驱动连接，且滑板架通过拉压力传感器组件、缓冲弹簧组件、立架与充电枪夹持机构相连，通过拉压力传感器组件检测到直流充电枪在插拔出直流插座过程中的阻力大小。本发明通过自动化的伺服电机驱动完成充电枪的插拔过程，用机器检测代替人为检测，有效降低劳动强度及人力成本，同时采用拉压力传感器实现充电枪横向插拔过程的数据检测，有效提高检测精度。

Description

一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置及方法，属于电动汽车设备检测装置技术领域。

背景技术

电动汽车在环保、清洁和节能等方面占据着明显的优势。它的广泛普及将是缓解大气污染和能源紧缺的有效方式之一。充电枪作为电动汽车关键部件之一，其出厂前要进行严格的质量检测，尽量杜绝不良品流入市场。根据GB/T 20234《电动汽车传导充电用连接装置》，电动车辆插头插入和拔出车辆插座的全过程的力均应满足：对于直流充电接口小于140N。

针对电动车辆插头插入和拔出车辆插座的全过程的力，目前的检测装置大部分要靠人工操作，存在检测不够精确、对人员技能要求较高、检测耗时较长等缺点，对产线生产节拍影响较大。全自动连接器插拔力测试机(专利号ZL200620057696.2)是一种通用性质的接插件插拔力测试机，对检测直流充电枪的插拔力需要竖直夹持充电枪，没有专用的对应的直流充电枪夹具，在检测插拔力的过程中要排除夹具、充电枪的自重及运动冲击的影响。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置及方法，通过自动化的伺服电机驱动完成充电枪的插拔过程，用机器检测代替人为检测，有效降低劳动强度及人力成本，同时采用拉压力传感器实现充电枪横向插拔过程的数据检测，有效提高检测精度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置，包括装置底板上依次布置的直流插座体、充电枪夹持机构、丝杆伺服弹性测力机构；

其中，所述充电枪夹持机构包括电枪夹紧上凹模、电枪夹紧下凹模及夹紧气缸、气缸顶板、导向滑轨组件；所述导向滑轨组件包括电枪底板、电枪立板及设置于装置底板上的直线导轨，电枪底板通过直线导轨滑块滑动连接于直线导轨上；所述电枪立板、电枪夹紧下凹模设置于电枪底板上，且夹紧气缸设置于电枪立板顶部，通过气缸顶板带动与电枪夹紧下凹模相对设置的电枪夹紧上凹模的升降调整；

所述丝杆伺服弹性测力机构包括伺服丝杆螺母机构、立架、滑板、滑板架、缓冲弹簧组件、拉压力传感器组件；所述伺服丝杆螺母机构包括设置于装置底板上的伺服电机、丝杆轴承及架设于两侧丝杆轴承上的滚珠丝杆，伺服电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆驱动连接；所述滑板架通过底部滑板与滚珠丝杆上的丝杆螺母固接，且滑板架通过拉压力传感器组件、缓冲弹簧组件与立架相连，立架与电枪底板相连。

在伺服电机与丝杆伺服弹性测力机构之中选用滚珠丝杆作为传动零件，滚珠丝杆的摩擦损失小，可以提高传动效率；在机构进给的过程中最好保持匀速，这样可以保证在插头没有插入插座时弹簧没有发生形变从而减少误差，当检测结束时又可以迅速返回初始位置从而减少生产时间，而滚珠丝杆具有高速进给与微进给的可能，满足实施例的需求；伺服电机通过滚珠丝杆驱动整个丝杆伺服弹性测力机构，需要轴向刚度强的滚珠丝杆；检测充电枪插头插入插座的插拔力，所以检测过程是有充电枪枪头插入、拔出插座，这里选用了滚珠丝杆是因为它具有传动的可逆性，只需一个电机就可以完成检测的过程，减少了生产的成本。

所述充电枪夹持机构与丝杆伺服弹性测力机构水平置于同一导轨上，增加了在伺服电机驱动的过程中给充电枪水平方向的约束，提高了充电枪在移动过程中的稳定性，减少了因为移动而导致的方向变化。

优选的，所述丝杆伺服弹性测力机构还包括直线导杆机构，所述直线导杆机构包括两侧导杆及布置于立架与滑板架之间的直线导板，两侧导杆依次贯穿滑板架及直线导板后，通过立架与电枪底板连接；所述拉压力传感器组件、缓冲弹簧组件分别设置于直线导板两侧，实现立架、直线导板、滑板架之间的连接。

所述丝杆伺服弹性测力中采用直线导杆机构，一方面保证了机构在进给过程中，不会发生偏移，当插头插入插座时弹簧受力均匀而产生变形；另一方直线导杆机构在动作过程中摩擦较小，对最后检测结果的影响小，这样不但提高了检测结果的精确度，而且保证了运行过程的稳定性。

优选的，所述缓冲弹簧组件包括与两侧导杆并列设置于立架、直线导板之间的缓冲弹簧及两端弹簧底座，所述拉压力传感器组件包括与两侧导杆并列设置于直线导板、滑板架之间的拉压力传感器及两端传感器支架。

在检测过程中当充电枪插头插入直流插座时，插头与插座之间会有摩擦力，阻止插头的进给，这时会给电机反作用的力，弹簧在这起到了缓冲作用，不但保护了电机，而且进一步提高了对插拔力检测数据的精确度。

优选的，所述滑板底部设置有垫块及传感板，且装置底板上设置有与伺服电机信号连接的光电传感器，通过光电传感器对垫块底部传感板的感应实现滑板推拉的限位控制。

优选的，所述装置底板上还设置有与伺服电机信号连接的微动开关，通过微动开关对传感板的感应进一步实现滑板推拉的限位控制。

工作过程：电枪底板上装有电枪夹紧装置，电枪底板置于直线导轨上；滑板上放置拉压力传感器组件、缓冲弹簧组件、导杆等，滑板上可装立架，拉压力传感器后加装在立架上，拉压力传感器另一端装在可移动的直线导板上，直线导板的另外一边装上缓冲弹簧组件，缓冲弹簧组件的焊接底座装在枪底板的立架上；电机驱动带动滚珠丝杆，滚珠丝杆上的螺母通过螺母块带动滑板在直线导轨上移动，滑板上的立架推动拉压力传感器组件移动，拉压力传感器组件推动直线导板带着缓冲弹簧组件沿导轨移动，缓冲弹簧组件推动枪底板立架移动，从而使得置于枪底板上的直流充电枪向着直流插座体方向移动，从而实现检测直流充电枪的插拔力的大小。

有益效果：本发明提供的一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置及方法，相对于现有技术，具有以下优点：1、结构简单，便于操作，通过自动化的伺服电机驱动完成充电枪的插拔过程，用机器检测代替人为检测，有效降低劳动强度及人力成本，检测作业效率较高；2、采用拉压力传感器实现充电枪横向插拔过程的数据检测，整个检测装置置于同一导轨之上，具有高效传动性能，有效提高检测精度；3、检测机构中弹簧起到了缓冲的作用，提高了检测精度，并利用双导杆置于弹簧的两侧，使得弹簧受力均匀，提高了检测过程的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的整体示意图；

图2为本发明实施例中丝杆伺服弹性测力机构的结构示意图；

图3为本发明实施例中伺服丝杆螺母机构的结构示意图；

图中包括：1、装置底板，2、直流插座体，3、直流插座，4、直线导轨，5、电枪立板，6、夹紧气缸，7、气缸顶板，8、电枪夹紧上凹模，9、伺服丝杆螺母机构，10、电枪夹紧下凹模，11、直流充电枪，12、电枪底板，13、直线导轨滑块，14、连接件，15、立架，16、直线导杆机构，17、缓冲弹簧组件，18、拉压力传感器组件，19、开关支架，20、微动开关，21、光电传感器，22、传感板，23、垫块，

24、滑板，25、导向轴支座，26、导杆，27、弹簧底座，28、缓冲弹簧，29、导杆法兰轴承，30、直线导板，31、拉压力传感器，32、传感器支架，33、滑板架，

34、滚珠丝杆，35、丝杆螺母，36、螺母块，37、伺服电机，38、电机支架，39、联轴器，40、丝杆轴承。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置，包括装置底板1上依次布置的直流插座体2、充电枪夹持机构、丝杆伺服弹性测力机构；

其中，所述充电枪夹持机构包括电枪夹紧上凹模8、电枪夹紧下凹模10及夹紧气缸6、气缸顶板7、导向滑轨组件；所述导向滑轨组件包括电枪底板12、电枪立板5及设置于装置底板1上的直线导轨4，电枪底板12通过直线导轨滑块13滑动连接于直线导轨4上；所述电枪立板5、电枪夹紧下凹模10设置于电枪底板12上，且夹紧气缸6设置于电枪立板5顶部，通过气缸顶板7带动与电枪夹紧下凹模10相对设置的电枪夹紧上凹模8的升降调整；

所述丝杆伺服弹性测力机构包括伺服丝杆螺母机构9、立架15、滑板24、滑板架33、缓冲弹簧组件17、拉压力传感器组件18；如图3所示，所述伺服丝杆螺母机构9包括设置于装置底板1上的伺服电机37(通过电机支架38支撑固定)、丝杆轴承40及架设于两侧丝杆轴承40上的滚珠丝杆34，伺服电机37的输出轴通过联轴器39与滚珠丝杆34驱动连接；所述滑板架33通过底部滑板24与滚珠丝杆34上的丝杆螺母35固接，且滑板架33通过拉压力传感器组件18、缓冲弹簧组件17与立架15相连，立架15与电枪底板12相连。

如图2所示，所述丝杆伺服弹性测力机构还包括直线导杆机构16，所述直线导杆机构16包括两侧导杆26及布置于立架15与滑板架33之间的直线导板30，两侧导杆26依次贯穿滑板架33及直线导板30(通过导杆法兰轴承29架设导杆26)后，通过导向轴支座25与立架15相连；所述拉压力传感器组件18、缓冲弹簧组件17分别设置于直线导板30两侧，实现立架15、直线导板30、滑板架33之间的连接。

本实施例中，所述缓冲弹簧组件17包括与两侧导杆26并列设置于立架15、直线导板30之间的缓冲弹簧28及两端弹簧底座27，所述拉压力传感器组件18包括与两侧导杆26并列设置于直线导板30、滑板架33之间的拉压力传感器31及两端传感器支架32。

本实施例中，所述滑板24底部设置有垫块23及传感板22，且装置底板1上设置有与伺服电机37信号连接的光电传感器21，通过光电传感器21对垫块23底部传感板22的感应实现滑板24推拉的限位控制。

本实施例中，所述装置底板1上还设置有开关支架19及与伺服电机37信号连接的微动开关20，通过微动开关20对传感板22的感应进一步实现滑板24推拉的限位控制。

一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测方法，包括以下步骤：

如图1所示，首先将直流充电枪11置于电枪夹紧下凹模10上，夹紧气缸6动作，通过气缸顶板7带动电枪夹紧上凹模8下降，直至夹紧直流充电枪11，完成装夹。

如图3所示，伺服电机37正向动作，通过联轴器39带动滚珠丝杆34的旋转，进而通过丝杆螺母35带动螺母块36沿滚珠丝杆34朝直流插座体2移动；如图2所示，螺母块36的动作带动滑板24向直流插座3的移动，通过滑板24及连接件14带动滑板架33的移动，滑板架33通过拉压力传感器31带动直线导板30向直流插座体2移动，直线导板30通过缓冲弹簧28带动立架15沿直线导杆26的滑动，同时与立架15用连接件14固连接的电枪底板12沿直线导轨4向直流插座体2的方向移动；

光电传感器21在这里通过电控的方式起到复位、原点的作用：当电枪11枪头插入直流插座3时，产生阻力，电枪底板12通过立架15沿直线导轨4的方向压缩缓冲弹簧28，缓冲弹簧28带动直线导板30，直线导板30动作使得拉压力传感器组件18收到压力，从而开始检测直流充电枪11插入直流插座体2的阻力；直至滑板24带动传感板22移动至光电传感器21上方时，伺服电机37停止动作，如果传感板22通过光电传感器21时，伺服电机37不停止工作使得滑板24继续带动传感板22移动，当传感板22通过微动开关20时，微动开关20再次传递信号使得伺服电机37停止动作，这里的光电传感器21与微动开关20是限位开关，双重限位开关起到了保护的作用。到此检测到的直流充电枪11在插入直流插座3过程中的阻力大小。如果插入最大的阻力大于140N，则认为其互换性不满足要求。

插力检测结束后，伺服电机37反向动作，通过联轴器39带动滚珠丝杆34的反向旋转，进而通过丝杆螺母35带动螺母块36沿滚珠丝杆34远离直流插座体2移动；同时螺母块36的移动带动滑板24的动作，通过滑板36及连接件14带动滑板架33的移动；滑板架33的动作，通过拉压力传感器31带动直线导板30反向移动，直线导板30通过缓冲弹簧组件17带动立架15及电枪底板12反向移动，进而使得直流充电枪11枪头远离直流插座3；直至滑板24带动传感板22移动到另一个光电传感器21上方时，伺服电机37停止动作，如果传感板22通过光电传感器21时，伺服电机37不停止工作使得滑板24继续带动传感板22移动，当传感板22通过微动开关20时，微动开关20再次传递信号使得伺服电机37停止动作。从伺服电机37动作开始到直流充电枪11枪头完全离开直流插座3为止，拉压力传感器31检测到的力是直流充电枪11在拔出直流插座3过程中的阻力大小。如果拔出最大的阻力大于140N，则认为其互换性不满足要求。

检测结束后，夹紧气缸6通过气缸顶板7带动电枪夹紧上凹模9上升离开直流充电枪11，将直流充电枪11从电枪夹紧下凹模8取下。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置，其特征在于，包括装置底板(1)上依次布置的直流插座体(2)、充电枪夹持机构、丝杆伺服弹性测力机构；

其中，所述充电枪夹持机构包括电枪夹紧上凹模(8)、电枪夹紧下凹模(10)及夹紧气缸(6)、气缸顶板(7)、导向滑轨组件；所述导向滑轨组件包括电枪底板(12)、电枪立板(5)及设置于装置底板(1)上的直线导轨(4)，电枪底板(12)通过直线导轨滑块(13)滑动连接于直线导轨(4)上；所述电枪立板(5)、电枪夹紧下凹模(10)设置于电枪底板(12)上，且夹紧气缸(6)设置于电枪立板(5)顶部，通过气缸顶板(7)带动与电枪夹紧下凹模(10)相对设置的电枪夹紧上凹模(8)的升降调整；

所述丝杆伺服弹性测力机构包括伺服丝杆螺母机构(9)、立架(15)、滑板(24)、滑板架(33)、缓冲弹簧组件(17)、拉压力传感器组件(18)；所述伺服丝杆螺母机构(9)包括设置于装置底板(1)上的伺服电机(37)、丝杆轴承(40)及架设于两侧丝杆轴承(40)上的滚珠丝杆(34)，伺服电机(37)的输出轴通过联轴器(39)与滚珠丝杆(34)驱动连接；所述滑板架(33)通过底部的滑板(24)与滚珠丝杆(34)上的丝杆螺母(35)固接，且滑板架(33)通过拉压力传感器组件(18)、缓冲弹簧组件(17)与立架(15)相连，立架(15)与电枪底板(12)相连；

所述丝杆伺服弹性测力机构还包括直线导杆机构(16)，所述直线导杆机构(16)包括两侧导杆(26)及布置于立架(15)与滑板架(33)之间的直线导板(30)，两侧导杆(26)依次贯穿滑板架(33)及直线导板(30)后，通过立架(15)与电枪底板(12)连接；所述拉压力传感器组件(18)、缓冲弹簧组件(17)分别设置于直线导板(30)两侧，实现立架(15)、直线导板(30)、滑板架(33)之间的连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置，其特征在于，所述缓冲弹簧组件(17)包括与两侧导杆(26)并列设置于立架(15)、直线导板(30)之间的缓冲弹簧(28)及两端弹簧底座(27)，所述拉压力传感器组件(18)包括与两侧导杆(26)并列设置于直线导板(30)、滑板架(33)之间的拉压力传感器(31)及两端传感器支架(32)。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置，其特征在于，所述滑板(24)底部设置有垫块(23)及传感板(22)，且装置底板(1)上设置有与伺服电机(37)信号连接的光电传感器(21)，通过光电传感器(21)对垫块(23)底部传感板(22)的感应实现滑板(24)推拉的限位控制。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测装置，其特征在于，所述装置底板(1)上还设置有与伺服电机(37)信号连接的微动开关(20)，通过微动开关(20)对传感板(22)的感应进一步实现滑板(24)推拉的限位控制。

5.一种电动汽车直流充电枪插拔力的自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将直流充电枪(11)置于电枪夹紧下凹模(10)上，通过夹紧气缸(6)活塞杆上的气缸顶板(7)带动电枪夹紧上凹模(8)下降，直至夹紧直流充电枪(11)；

S2：控制伺服电机(37)正向动作，通过联轴器(39)带动滚珠丝杆(34)的旋转，进而通过丝杆螺母(35)带动滑板(24)沿滚珠丝杆(34)向直流插座(3)移动；同时通过滑板(24)及连接件(14)带动滑板架(33)的移动，滑板架(33)通过拉压力传感器组件(18)带动直线导板(30)移动，直线导板(30)通过缓冲弹簧组件(17)带动立架(15)及电枪底板(12)沿直线导轨(4)向直流插座体(2)的移动；

S3：当直流充电枪(11)枪头插入直流插座(3)时，产生的阻力使得电枪底板(12)通过立架(15)沿直线导轨(4)的方向压缩缓冲弹簧组件(17)，缓冲弹簧组件(17)带动直线导板(30)使得拉压力传感器组件(18)受到压力，从而开始检测直流充电枪(11)插入直流插座体(2)的阻力；直至滑板(24)带动传感板(22)移动至光电传感器(21)上方时，伺服电机(37)停止动作，如果传感板(22)通过光电传感器(21)时，伺服电机(37)不停止工作使得滑板(24)继续带动传感板(22)移动，当传感板(22)通过微动开关(20)时，微动开关(20)再次传递信号使得伺服电机(37)停止动作，至此检测到直流充电枪(11)在插入直流插座(3)过程中的阻力大小；

S4：插力检测结束后，伺服电机(37)反向动作，通过联轴器(39)带动滚珠丝杆(34)的反向旋转，进而通过丝杆螺母(35)带动滑板(24)沿滚珠丝杆(34)远离直流插座体(2)移动；同时通过滑板(24)及连接件(14)带动滑板架(33)的移动，滑板架(33)通过拉压力传感器组件(18)带动直线导板(30)反向移动，直线导板(30)通过缓冲弹簧组件(17)带动立架(15)及电枪底板(12)反向移动，进而使得直流充电枪(11)枪头远离直流插座(3)；

S5：直至滑板(24)带动传感板(22)移动到另一个光电传感器(21)上方时，伺服电机(37)停止动作，如果传感板(22)通过光电传感器(21)时，伺服电机(37)不停止工作使得滑板(24)继续带动传感板(22)移动，当传感板(22)通过另一个微动开关(20)时，微动开关(20)再次传递信号使得伺服电机(37)停止动作，至此直流充电枪(11)枪头完全离开直流插座(3)，拉压力传感器组件(18)检测到直流充电枪(11)在拔出直流插座(3)过程中的阻力大小；

S6：检测结束后，夹紧气缸(6)通过气缸顶板(7)带动电枪夹紧上凹模9上升离开直流充电枪(11)，将直流充电枪(11)从电枪夹紧上凹模(8)取下。

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