CN114312458B - 抓臂机构及换电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换电技术领域，提供了一种抓臂机构及换电装置，抓臂机构包括：臂体；转动装置，设置于所述臂体的上端，所述转动装置用于支撑电池，所述转动装置至少能够沿所述臂体的宽度方向转动；推杆装置，设置于所述臂体的两侧，所述推杆装置包括能够向所述臂体宽度方向伸缩的推杆、和驱动所述推杆的第一驱动装置。如此设置，本发明提供的抓臂机构及换电装置，能够避免由于车辆定位不准以及换电装置自身误差，导致电池插拔时产生的偏载问题。

Description

抓臂机构及换电装置

技术领域

本发明涉及换电技术领域，尤其涉及一种抓臂机构及换电装置。

背景技术

随着新能源车辆的不断普及，电动车辆换电环节是电动车辆行业需要解决的重要问题，利用专门的电池更换设备，实现自动换电，是电动车辆充换电站的技术发展方向。

目前，换电装置设置有抓臂机构，换电装置的换电方式主要包括顶换模式和侧换模式，即，换电装置的抓臂机构分别从电池的顶端和侧面进行抓取电池。

然而，对于侧换模式，由于车辆偏斜以及抓臂机构伸入到电池的框体中时，因自身定位误差，容易造成定位不准，导致电池插拔时产生的偏载问题，进而影响换电装置的正常运行。

发明内容

本发明提供一种抓臂机构及换电装置，能够避免抓取电池时发生偏载的问题。

本发明的第一方面提供一种抓臂机构，包括：

臂体；

转动装置，设置于所述臂体的上端，所述转动装置用于支撑电池，所述转动装置至少能够沿所述臂体的宽度方向转动；

推杆装置，设置于所述臂体的两侧，所述推杆装置包括能够向所述臂体宽度方向伸缩的推杆、和驱动所述推杆的第一驱动装置。

根据本发明提供的抓臂机构，所述转动装置包括设置在所述臂体的上端的万向球。

根据本发明提供的抓臂机构，所述万向球为多个，并且阵列分布在所述臂体的上端。

根据本发明提供的抓臂机构，还包括：

锁紧装置，设置于所述臂体的两侧，所述锁紧装置包括能够向所述臂体宽度方向伸缩的锁紧柱、和驱动所述锁紧柱伸缩的第二驱动装置，所述锁紧柱用于和电池上的锁紧孔相配合。

根据本发明提供的抓臂机构，还包括：感应装置，设置于所述臂体上，所述感应装置用于感应电池的位置。

根据本发明提供的抓臂机构，所述感应装置包括：第一感应组件，设置于所述臂体的前端，所述第一感应组件用于感应电池的抓取孔并感应测量所述臂体与所述电池的距离。

根据本发明提供的抓臂机构，所述感应装置还包括：第二感应组件，设置于所述臂体的两侧，所述第二感应组件用于测量所述臂体与电池的框体两侧之间的距离。

根据本发明提供的抓臂机构，所述感应装置还包括：第三感应组件，设置于所述臂体的下端，所述第三感应组件用于感应所述臂体的高度。

根据本发明提供的抓臂机构，所述臂体包括框架和包覆于所述框架表面的外壳，所述外壳形成箱体结构。

本发明的第二方面提供一种换电装置，包括座体和设置于所述座体上的抓臂机构，所述抓臂机构为如上任一项所述的抓臂机构。

有益效果：

一、本发明提供的抓臂机构，包括臂体、转动装置和推杆装置，其中，臂体为具有一定长度、宽度及高度的立体结构，臂体沿其长度方向运动时，能够伸入到电池的框体内，以便与电池连接。

转动装置设置于臂体的上端，转动装置用于支撑电池，转动装置至少能够沿臂体的宽度方向转动；当臂体承载有电池时，电池作用在转动装置上，在外力作用下，转动装置能够产生转动，进而在较小的力的作用下就能实现电池在臂体上的位移。需要说明的是，臂体的宽度方向是指垂直于臂体的长度方向，即垂直于臂体插入电池的方向。

推杆装置设置于臂体的两侧，推杆装置包括能够向臂体宽度方向伸缩的推杆、和驱动推杆的第一驱动装置。

如此设置，当抓臂机构抓取电池时，抓臂机构的臂体首先伸入至电池的框体中，然后换电装置的升降机构驱动抓臂机构上升，进而带动电池脱离底座。电池脱离底座之后，推杆装置的第一驱动装置驱动推杆由臂体的两侧推出并作用在电池框体上，如果电池框体的位置不正，在推杆的推动作用下，能够使电池沿着转动装置位移，直至位置调正，推杆与电池顶紧，实现电池的固定。

二、本发明的进一步技术方案中，转动装置包括设置在臂体的上端的万向球。万向球为现有技术中的一种装置，其包括座体和滚珠，座体设置有具有开口的球状空腔，滚珠被约束在空腔内，并且滚珠的局部由开口露出，外力作用在滚珠露出部位时，滚珠产生相应方向的转动。

如此设置，在臂体上端设置万向球，结构简单，而且能够实现电池的多方向位置调节。

三、本发明的进一步技术方案中，抓臂机构还包括锁紧装置，锁紧装置设置于臂体的两侧，锁紧装置包括能够向臂体宽度方向伸缩的锁紧柱、和驱动锁紧柱伸缩的第二驱动装置，锁紧柱用于和电池上的锁紧孔相配合。

电池被抓臂机构抓取后，可通过锁紧装置的第二驱动装置驱动锁紧柱伸入到电池的锁紧孔内，在锁紧柱和锁紧孔的配合作用下，将电池可靠地锁紧在了臂体上，避免因电池受外力导致与抓臂机构脱离的问题，而且能够避免在电池转运过程中，产生相对位移导致定位不准的问题；此外，需要说明的是，锁紧柱的端部可设置为锥形结构，如此，锁紧柱还能够起到导向的作用，抓臂机构抓取电池时，如果抓臂机构与电池存在定位误差，随着锥形面进入电池的锁紧孔中，在锥形面的导向作用下，能够使电池产生微调，进而矫正对位误差。

四、本发明提供的进一步技术方案中，抓臂机构还包括感应装置，感应装置设置于臂体上，感应装置用于感应电池的位置。如此设置，换电装置能够根据感应装置感应到的电池位置，自动调整抓臂机构的位置，以使抓臂机构能够与电池相对正，方便换电装置抓取电池。

五、本发明还提供了一种换电装置，包括座体和设置于所述座体上的抓臂机构，所述抓臂机构为如上任一项所述的抓臂机构。如此设置，本发明提供的换电装置，能够避免抓取电池时发生偏载的问题。该有益效果的推导过程与上述抓臂机构所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一些实施例中的抓臂机构结构示意图；

图2是本发明提供的一些实施例中抓臂机构俯视示意图；

图3是本发明提供的一些实施例中抓臂机构侧视示意图；

图4是本发明提供的一些实施例中抓臂机构仰视示意图；

图5是本发明提供的一些实施例中抓臂机构前端示意图；

附图标记：

11：臂体；12：转动装置；13：推杆装置；14：锁紧装置；

15：万向球；16：第一感应组件；17：第二感应组件；

18：第三感应组件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图5描述本发明提供的实施例中的抓臂机构及换电装置。

本发明实施例中提供的一种抓臂机构，包括臂体11、转动装置12和推杆装置13。

其中，臂体11用于承载电池，在一些实施例中，臂体11可以设置为具有一定长度、宽度和高度的立体结构，比如，可设置为长方体结构。臂体11能够沿其长度方向运动，以便臂体11的前端部位能够伸入至电池的框体中，如图2、图3和图4中的左右方向为臂体的长度方向。

转动装置12设置于臂体11的上端，当抓臂机构抓起电池时，转动装置12用于支撑电池，转动装置12至少能够沿臂体11的宽度方向转动。当臂体11承载有电池时，电池作用在转动装置12上，在外力作用下，转动装置12能够产生转动，进而在较小的力的作用下就能实现电池在臂体11上的位移。需要说明的是，臂体11的宽度方向是指垂直于臂体11的长度方向，即垂直于臂体11插入电池的方向。

推杆装置13设置于臂体11的宽度方向上的两侧，推杆装置13包括能够向臂体11宽度方向伸缩的推杆、和驱动推杆的第一驱动装置。具体地，可在臂体11的两侧分别设置有推杆安装孔，相应的推杆装置13可以设置有两个，并且一一对应的设置在臂体11的两侧。

推杆可伸缩地设置在推杆安装孔内，第一驱动装置可以设置为电缸、气缸、液压缸、直线电机等，第一驱动装置设置在臂体11内部并且与推杆相连接，在第一驱动装置的驱动作用下，能够实现推杆的伸出或缩回。

如此设置，本实施例提供的抓臂机构，当抓臂机构抓取电池时，抓臂机构的臂体11首先伸入至电池的框体中，然后换电装置的升降机构驱动抓臂机构上升，进而带动电池脱离底座。电池脱离底座之后，推杆装置13的第一驱动装置驱动推杆由臂体11的两侧推出并作用在电池框体上，如果电池框体的位置不正，在推杆的推动作用下，能够使电池沿着转动装置12位移，直至位置调正，推杆与电池顶紧，实现电池的固定。

进而，本实施例提供的抓臂机构，可方便地调整电池的位置，避免了抓臂机构偏载的问题。

在进一步的实施例中，上述转动装置12包括设置在臂体11的上端的万向球15。

需要说明的是，万向球15为现有技术中的一种装置，其包括座体和滚珠，座体设置有具有开口的球状空腔，滚珠被约束在空腔内，并且滚珠的局部由开口露出，外力作用在滚珠露出部位时，滚珠产生相应方向的转动。

如此设置，在臂体11上端设置万向球15，结构简单，而且能够实现电池的多方向位置调节。

当然，在其它实施例中转动装置12也可设置为其它类型，比如，转动装置12也可以为轴承，轴承通过转轴安装在臂体11的顶端，进一步地，轴承可以设置为多个，并且多个轴承中包括横向轴承和纵向轴承，即，横向轴承的轴线可以与臂体11的宽度方向一致，纵向轴承的轴线可以与臂体11的长度方向一致。当电池作用在轴承上时，在较小的外力作用下，也能使电池产生相应方向的位移。

在进一步的技术方案中，上述万向球15可设置为多个，并且阵列分布在臂体11的上端。

比如在一些实施例中，多个万向球15以4x5的矩形阵列分布在臂体11的顶端。如此设置，电池的作用力分布在多个万向球15上，能够避免因接触应力集中导致装置或电池损坏的问题。

在进一步的实施例中，抓臂机构还包括锁紧装置14，锁紧装置14分布在臂体11的两侧，锁紧装置14包括能够向臂体11宽度方向伸缩的锁紧柱、和驱动锁紧柱伸缩的第二驱动装置，锁紧柱用于和电池上的锁紧孔相配合。

具体地，可在臂体11的两侧分别设置有锁紧柱安装孔，相应的锁紧装置14可以设置有两个，并且一一对应的设置在臂体11的两侧。

锁紧柱可伸缩地设置在锁紧柱安装孔内，第二驱动装置可以设置为电缸、气缸、液压缸、直线电机等，第二驱动装置设置在臂体11内部并且与锁紧柱相连接，在第二驱动装置的驱动作用下，能够实现锁紧柱的伸出或缩回。

在进一步的实施例中，锁紧柱的顶端可设置为锥形结构，进而方便锁紧柱插入电池的锁紧孔，实现锁紧柱与锁紧孔的配合。同时，锥形结构还能够起到导向的作用，当抓臂机构与电池存在定位误差时，随着锥形面进入电池的锁紧孔中，在锥形面的导向作用下，能够使电池产生微调，进而矫正对位误差。

如此设置，电池被抓臂机构抓取后，可通过锁紧装置14的第二驱动装置驱动锁紧柱伸入到电池的锁紧孔内，在锁紧柱和锁紧孔的配合作用下，将电池可靠地锁紧在了臂体11上，避免因电池受外力导致与抓臂机构脱离的问题。

在进一步的实施例中，抓臂机构还包括感应装置，设置于臂体11上，感应装置用于感应电池的位置。

需要说明的是，感应装置与换电装置的控制模块相连接，感应装置感应到电池的位置后，控制模块根据感应装置的感应信息，可控制换电装置调整位置，使抓臂机构与电池相对正。

在进一步的实施例中，感应装置包括第一感应组件16，设置于臂体11的前端，第一感应组件16用于感应电池的抓取孔并感应测量臂体11与电池的距离。

在一些实施例中，上述第一感应组件16可以具体设置为多个激光传感器，多个激光传感器分布在臂体11的前端面上，第一感应组件16能够定位电池的框体抓取孔的位置，并能够测量臂体11与电池的框体端面之间距离，以提供沿臂体11长度方向的定位。

在进一步的实施例中，感应装置还包括第二感应组件17，第二感应组件17设置于臂体11的两侧，第二感应组件17用于测量臂体11与电池的框体两侧之间的距离。

在一些实施例中，上述第二感应组件17也可设置为多个激光传感器，第二感应组件17能够测量臂体11与电池的框体两侧的距离，换电装置根据该距离进行旋转以及沿臂体11宽度方向的平移以确保抓臂机构与电池的框体两侧距离相等。

在进一步的实施例中，感应装置还包括第三感应组件18，第三感应组件18设置于臂体11的下端，第三感应组件18用于感应臂体11的高度。

在一些实施例中，第三感应组件18也可设置为激光传感器，第三感应组件18用于感应臂体11的高度，并且换电装置根据感应到的臂体11高度来调整抓臂机构的高度。

本发明的实施例中，臂体11包括框架和包覆于所述框架表面的外壳，外壳形成箱体结构。具体地，框架可以为由钢梁焊接形成的立体框结构，外壳可以由钢板焊接在框架上形成。

本发明的实施例还提供了一种换电装置，包括座体和设置于座体上的抓臂机构，抓臂机构为如上任一项实施例所述的抓臂机构。

如此设置，本发明实施例提供的换电装置，能够避免抓取电池时发生偏载的问题。该有益效果的推导过程与上述抓臂机构所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例提供的换电装置还可以包括行走机构、回转机构及升降机构，通过行走机构，换电装置能够实现位移，回转机构用于带动抓臂机构进行转动，升降机构用于带动抓臂机构上升或下降。

如此设置，本发明实施例提供的换电装置，能够实现抓臂机构的多方向调整和位移，以保证抓臂机构能够与电池对正并抓取电池。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种抓臂机构，其特征在于，设置于换电装置上，包括：

臂体；

转动装置，设置于所述臂体的上端，所述转动装置用于支撑电池，所述转动装置至少能够沿所述臂体的宽度方向转动；

推杆装置，设置于所述臂体的两侧，所述推杆装置包括能够向所述臂体宽度方向伸缩的推杆、和驱动所述推杆的第一驱动装置。

2.根据权利要求1所述的抓臂机构，其特征在于，所述转动装置包括设置在所述臂体的上端的万向球。

3.根据权利要求2所述的抓臂机构，其特征在于，所述万向球为多个，并且阵列分布在所述臂体的上端。

4.根据权利要求1所述的抓臂机构，其特征在于，还包括：

锁紧装置，设置于所述臂体的两侧，所述锁紧装置包括能够向所述臂体宽度方向伸缩的锁紧柱、和驱动所述锁紧柱伸缩的第二驱动装置，所述锁紧柱用于和电池上的锁紧孔相配合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的抓臂机构，其特征在于，还包括：感应装置，设置于所述臂体上，所述感应装置用于感应电池的位置。

6.根据权利要求5所述的抓臂机构，其特征在于，所述感应装置包括：第一感应组件，设置于所述臂体的前端，所述第一感应组件用于感应电池的抓取孔并感应测量所述臂体与所述电池的距离。

7.根据权利要求5所述的抓臂机构，其特征在于，所述感应装置还包括：第二感应组件，设置于所述臂体的两侧，所述第二感应组件用于测量所述臂体与电池的框体两侧之间的距离。

8.根据权利要求5所述的抓臂机构，其特征在于，所述感应装置还包括：第三感应组件，设置于所述臂体的下端，所述第三感应组件用于感应所述臂体的高度。

9.根据权利要求1所述的抓臂机构，其特征在于，所述臂体包括框架和包覆于所述框架表面的外壳，所述外壳形成箱体结构。

10.一种换电装置，其特征在于，包括座体和设置于所述座体上的抓臂机构，所述抓臂机构为如权利要求1-9任一项所述的抓臂机构。