CN111064255A - 一种导轨式船舶岸电充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导轨式船舶岸电充电装置，包括导轨和可在两条导轨上来回滑动的车辆，车辆上安装有机械臂机构，机械臂机构的前端安装有充电结构，充电结构包括插头、红外传感器、超声传感器、导向套、限位套以及定位套，限位套与插头间通过软管连接，定位套与限位套通过电机、气缸的配合作用实现旋转卡合连接或脱离，两条导轨之间埋设有使用于给充电结构供电的电缆穿过的预埋孔，导轨的一端终点处安装有用于收放电缆的电缆绞盘，导轨的两端终点处分别安装有防止车辆冲出导轨的限位件。本发明实现了充电插头与船舶上的充电接口的自动对接，提升了港口作业的自动化程度，防止了在充电时水面剧烈起伏给充电插头及船舶充电接口造成的损坏。

Description

一种导轨式船舶岸电充电装置

技术领域

本发明涉及船舶岸电技术领域，特别是涉及一种导轨式船舶岸电充电装置。

背景技术

现阶段大多数的船舶岸电都是将电缆卷车安装在船舶上，由于安装的空间受限，需要紧凑性设计，以适应船上的安装空间。收放缆的速度为固定值，卷筒的安装地点相对固定，电缆的拉力需实时检测，工作人员从电缆箱内取出电缆使用头并拖动至工作场地，再将电缆连接头从储藏箱内取出并连接电源。

当工作开始和结束后，电缆连接头与电源相脱离并塞入储藏箱内，导致接口安装速度过慢，且效率不高，设备需要人员手动搬运安装对接，自动化程度过低，且占用船上空间。当港口有多艘船舶需要充电时，充电前的插头对接和充电完成后插头的拔出，需要大量人工操作，一方面增加了操作员的工作强度，另一方面降低了设备的使用率。另外，传统的岸电电缆会直接挂在船上或是大部分的电缆直接放置在地面上，十分不美观，并且会影响来往的人员和车辆的移动，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种导轨式船舶岸电充电装置，实现了充电插头与船舶上的充电接口的自动对接，提升了港口作业的自动化程度，防止了在充电时水面剧烈起伏给充电插头及船舶充电接口造成的损坏。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种导轨式船舶岸电充电装置，包括两条平行铺设的导轨和可在两条导轨上来回滑动的车辆，所述车辆上安装有四自由度的机械臂机构，所述机械臂机构的前端安装有充电结构，所述充电结构包括插头、分别安装在插头壳体前端两侧的红外传感器和超声传感器、与机械臂机构前端固连的导向套、可旋转并滑动嵌设在导向套环形内壁的限位套以及固定套设在插头中部外壁的定位套，所述限位套与插头间通过软管连接，所述定位套与限位套通过电机、气缸的配合作用实现旋转卡合连接或脱离，两条所述导轨之间埋设有使用于给充电结构供电的电缆穿过的预埋孔，所述导轨的一端终点处安装有用于收放电缆的电缆绞盘，所述导轨的两端终点处分别安装有防止车辆冲出导轨的限位件。

所述导向套内滑动嵌设有推盘，所述推盘两侧空间分别设有用于驱动限位套转动的电机和用于带动推盘、电机及限位套前后移动的气缸。

所述插头中部形成第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部的外径尺寸大于第二台阶部的外径尺寸，所述限位套底面中部设有凸环，所述软管一端固定套设在凸环外壁，软管另一端固定套设在第二台阶部外壁。

所述定位套套设在第一台阶部上，所述限位套前端外壁设有圆周均布的限位块，所述定位套中部设有开口朝内的环形限位槽，所述定位套面向限位套的端面凹陷形成圆周均布的通孔，所述限位块穿过通孔并通过旋转限位套使得限位块贴合嵌入限位槽内。

所述机械臂机构包括相互依次铰接的转台、肩关节、肘关节以及通过电动伸缩杆与肘关节连接的腕关节，所述转台安装在车辆上，所述腕关节与充电结构相连接。

所述导轨包括轨枕和通过多组压扣结构固定在轨枕上的钢轨，每组所述压扣结构包括分别预埋在钢轨两侧轨枕上的预埋铁座、分别设置在两个预埋铁座内侧的轨距块以及分别用于压紧两个轨距块的弹条扣件，所述弹条扣件一端固定在预埋铁座上，弹条扣件的另一端抵压至轨距块使得钢轨下部被轨距块压紧。

所述轨枕与导轨之间压接有橡胶垫。

本发明的有益效果是：通过机械臂机构、充电结构、车辆、导轨的配合设置，实现了充电插头与船舶上的充电接口的自动对接，提高了港口岸边船舶的充电效率，提升了港口作业的自动化程度，还可随靠港船舶在水面上的起伏同步进行运动调整，保证了有较小风浪时的充电稳定性；充电插头与腕关节之间通过定位套与限位套的旋转卡合作用实现硬性连接使得充电插头可被稳定地插接至船舶充电接口，充电插头插接完毕后通过电机及气缸的作用使得定位套与限位套相脱离，利用软管连接限位套和充电插头使得充电插头与转动轴之间以软性连接方式相连，避免了大风浪对充电稳定性的影响，防止了在充电时水面剧烈起伏给充电插头及船舶充电接口造成的损坏；电缆通过电缆绞盘进行自动收放且电缆经预埋孔、电缆接入口进入车辆进而与插头连接，解决了传统岸电电缆直接放置在地面上所存在的安全隐患问题及美观性问题；导轨还可用来运输货物、安装船舶输油清洗装置，能做到一轨多用。

附图说明

图1为本发明的体现车辆与机械臂机构连接关系的示意图；

图2为本发明的充电结构的结构示意图；

图3为本发明的定位套的立体示意图；

图4为本发明的限位套的立体示意图；

图5为本发明的插头插接面的示意图；

图6为本发明的体现导轨上相关部件分布的俯视示意图；

图7为本发明的导轨的结构示意图。

图中：导轨1、轨枕11、钢轨12、预埋铁座13、轨距块14、弹条扣件15、橡胶垫16、车辆2、电缆接入口21、机械臂机构3、转台31、肩关节32、肘关节33、腕关节34、电动伸缩杆35、充电结构4、插头41、第一台阶部411、第二台阶部412、绝缘垫圈413、红外传感器42、超声传感器43、定位套44、限位槽441、通孔442、限位套45、限位块451、凸环452、软管453、导向套46、推盘47、电机48、气缸49、预埋孔5、电缆绞盘6、限位件7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1～图7所示，一种导轨式船舶岸电充电装置，包括两条平行铺设的导轨1和可在两条导轨1上来回滑动的车辆2，所述车辆2上安装有四自由度的机械臂机构3，所述机械臂机构3的前端安装有充电结构4，所述充电结构4包括插头41、分别安装在插头41壳体前端两侧的红外传感器42和超声传感器43、与机械臂机构3前端固连的导向套46、可旋转并滑动嵌设在导向套46环形内壁的限位套45以及固定套设在插头41中部外壁的定位套44，所述限位套45与插头41间通过软管453连接，所述定位套44与限位套45通过电机48、气缸49的配合作用实现旋转卡合连接或脱离，两条所述导轨1之间埋设有使用于给充电结构4供电的电缆穿过的预埋孔5，所述导轨1的一端终点处安装有用于收放电缆的电缆绞盘6。通过红外传感器42和超声传感器43的设置完成对驶入船舶充电接口的跟踪和位置识别，确保精确对接；车辆2底部设有电缆接入口21，从电缆绞盘6引入的电缆铺设在预埋孔5中并经电缆接入口21进入车辆2进而连接到充电结构4，车辆2来回滑动时，电缆在电缆绞盘6的作用下在预埋孔5中随车辆2来回送线，解决了引电缆杂乱放置而带来的安全隐患问题及美观性问题。

所述导向套46内滑动嵌设有推盘47，所述推盘47两侧空间分别设有用于驱动限位套45转动的电机48和用于带动推盘47、电机48及限位套45前后移动的气缸49。

所述插头41中部形成第一台阶部411和第二台阶部412，所述第一台阶部411的外径尺寸大于第二台阶部412的外径尺寸，所述限位套45底面中部设有凸环452，所述软管453一端固定套设在凸环452外壁，软管453另一端固定套设在第二台阶部412外壁。

所述定位套44套设在第一台阶部411上，所述限位套45前端外壁设有圆周均布的限位块451，所述定位套44中部设有开口朝内的环形限位槽441，所述定位套44面向限位套45的端面凹陷形成圆周均布的通孔442，所述限位块451穿过通孔442并通过旋转限位套45使得限位块451贴合嵌入限位槽441内。

所述机械臂机构3包括相互依次铰接的转台31、肩关节32、肘关节33以及通过电动伸缩杆35与肘关节33连接的腕关节34，所述转台31安装在车辆2上，所述腕关节34与充电结构4相连接。机械臂机构3采用轻质材料制成且表面涂覆有防腐涂层，其内部的电缆均通过保护绝缘软套包覆；机械臂机构3采用电气驱动，其特点是电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测、传动、处理方便，并可采用多种灵活的控制方案进行操作。通过上述机械臂机构3的设置，实现充电结构4上下、左右、前后的精准动作，以确保插头41和船舶充电接口的精准对接。

所述导轨1包括轨枕11和通过多组压扣结构固定在轨枕11上的钢轨12，每组所述压扣结构包括分别预埋在钢轨12两侧轨枕11上的预埋铁座13、分别设置在两个预埋铁座13内侧的轨距块14以及分别用于压紧两个轨距块14的弹条扣件15，所述弹条扣件15一端固定在预埋铁座13上，弹条扣件15的另一端抵压至轨距块14使得钢轨12下部被轨距块14压紧。根据港口岸边的布置情况，导轨1可以铺设为直线型或者弯道型；轨枕11为预应力混凝土枕，具有强度高、抗裂性能好的特点，钢轨12由高硬度、高韧性的钢材建造而成，弹条扣件15为弹条Ⅲ型扣件，具有弹性好、养护工作量小的特点，能适应日常作业压力。

所述轨枕11与导轨1之间压接有橡胶垫16，能有效减缓车辆2工作时对导轨1的冲击，其表面还涂覆有一种耐候性、耐盐雾性能优越的防腐涂料，以应对港口环境对导轨1耐用性造成的影响。

所述导轨1的两端终点处分别安装有防止车辆2冲出导轨1的限位件7，本发明中，车辆2的车轮带有刹车盘装置(图中未画出)，当车辆2运动至触碰限位件7时，车辆2即会紧急停止。

所述插头41端面四周嵌设有绝缘垫圈413，可防止插头41对船身的漆面造成划痕和损伤，同时能有效缓解插头41与船舶充电口对接时产生的冲击，还可用于防止充电时电流泄露造成的危险。为了适应船舶不同的充电接口，插头41可人工进行更换。

当港口有船舶驶入时，在导轨1上待命的车辆2收到驶入指令后进入预启动状态，通过红外传感器42、超声传感器43确定驶入船只的大致速度，开启跟随模式，当驶入船只趋于平稳时，车辆2会滑动至船舶充电口附近，此时红外传感器42和超声传感器43可以精确识别充电位置，转台31带动机械臂机构3在水平面旋转，肩关节32带动肘关节33和腕关节34实现上下大幅度位置的调整，肘关节33带动腕关节34实现上下小幅度位置的调整，腕关节34通过电动伸缩杆35实现前后伸缩，完成定位后，机械臂机构3驱动插头41与船舶充电接口对接进行充电。当港口有较小的风浪对船舶的高度有影响时，电动伸缩杆35将进行伸缩调整，来确保充电插头41与充电接口的对接状态。

当风浪较大时，电机48运转带动限位套45转动至限位块451与通孔442对齐，电机48停止运转，气缸49启动，带动电机48、推盘47、限位套45后退而使限位块451脱出定位套44，此时插头41与腕关节34为软性连接，在限位套45发生转动时，由于软管453的特性软管453也将发生一定扭转，待充电结束后，气缸49启动带动电机48、推盘47、限位套45前进而使限位块451进入定位套44，当限位块451与限位槽441抵接时，启动电机48带动限位套45逆向转动使得限位块451与限位槽441重新卡合，软管453恢复至初始状态(即不再扭转)，插头41与腕关节34间恢复硬性连接，方便插头41的拔出，车辆2返回待命位置。

本发明很好的解决了现有岸电电缆仍需人工对接的问题，提高了港口岸电的使用效率，提高了港口的自动化水平，在多艘船舶需要充电时，也能高效进行作业，美化了港口环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种导轨式船舶岸电充电装置，包括两条平行铺设的导轨(1)和可在两条导轨(1)上来回滑动的车辆(2)，其特征在于：所述车辆(2)上安装有四自由度的机械臂机构(3)，所述机械臂机构(3)的前端安装有充电结构(4)，所述充电结构(4)包括插头(41)、分别安装在插头(41)壳体前端两侧的红外传感器(42)和超声传感器(43)、与机械臂机构(3)前端固连的导向套(46)、可旋转并滑动嵌设在导向套(46)环形内壁的限位套(45)以及固定套设在插头(41)中部外壁的定位套(44)，所述限位套(45)与插头(41)间通过软管(453)连接，所述定位套(44)与限位套(45)通过电机(48)、气缸(49)的配合作用实现旋转卡合连接或脱离，两条所述导轨(1)之间埋设有使用于给充电结构(4)供电的电缆穿过的预埋孔(5)，所述导轨(1)的一端终点处安装有用于收放电缆的电缆绞盘(6)，所述导轨(1)的两端终点处分别安装有防止车辆(2)冲出导轨(1)的限位件(7)。

2.如权利要求1所述一种导轨式船舶岸电充电装置，其特征在于：所述导向套(46)内滑动嵌设有推盘(47)，所述推盘(47)两侧空间分别设有用于驱动限位套(45)转动的电机(48)和用于带动推盘(47)、电机(48)及限位套(45)前后移动的气缸(49)。

3.如权利要求1所述一种导轨式船舶岸电充电装置，其特征在于：所述插头(41)中部形成第一台阶部(411)和第二台阶部(412)，所述第一台阶部(411)的外径尺寸大于第二台阶部(412)的外径尺寸，所述限位套(45)底面中部设有凸环(452)，所述软管(453)一端固定套设在凸环(452)外壁，软管(453)另一端固定套设在第二台阶部(412)外壁。

4.如权利要求3所述一种导轨式船舶岸电充电装置，其特征在于：所述定位套(44)套设在第一台阶部(411)上，所述限位套(45)前端外壁设有圆周均布的限位块(451)，所述定位套(44)中部设有开口朝内的环形限位槽(441)，所述定位套(44)面向限位套(45)的端面凹陷形成圆周均布的通孔(442)，所述限位块(451)穿过通孔(442)并通过旋转限位套(45)使得限位块(451)贴合嵌入限位槽(441)内。

5.如权利要求1所述一种导轨式船舶岸电充电装置，其特征在于：所述机械臂机构(3)包括相互依次铰接的转台(31)、肩关节(32)、肘关节(33)以及通过电动伸缩杆(35)与肘关节(33)连接的腕关节(34)，所述转台(31)安装在车辆(2)上，所述腕关节(34)与充电结构(4)相连接。

6.如权利要求1所述一种导轨式船舶岸电充电装置，其特征在于：所述导轨(1)包括轨枕(11)和通过多组压扣结构固定在轨枕(11)上的钢轨(12)，每组所述压扣结构包括分别预埋在钢轨(12)两侧轨枕(11)上的预埋铁座(13)、分别设置在两个预埋铁座(13)内侧的轨距块(14)以及分别用于压紧两个轨距块(14)的弹条扣件(15)，所述弹条扣件(15)一端固定在预埋铁座(13)上，弹条扣件(15)的另一端抵压至轨距块(14)使得钢轨(12)下部被轨距块(14)压紧。

7.如权利要求6所述一种导轨式船舶岸电充电装置，其特征在于：所述轨枕(11)与导轨(1)之间压接有橡胶垫(16)。

8.如权利要求1所述一种导轨式船舶岸电充电装置，其特征在于：所述插头(41)端面四周嵌设有绝缘垫圈(413)。

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