CN114314313A - 浮动吊具及换电设备 - Google Patents

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CN114314313A CN202111630741.4A CN202111630741A CN114314313A CN 114314313 A CN114314313 A CN 114314313A CN 202111630741 A CN202111630741 A CN 202111630741A CN 114314313 A CN114314313 A CN 114314313A
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易小刚
陈静宇
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Abstract

本发明涉及电池吊具技术领域,提供一种浮动吊具及换电设备。上述的浮动吊具包括:上工装;下工装设置有抓取机构;多个调节机构沿上工装或下工装的圆周方向设置,每个调节机构的两端分别与上工装以及下工装连接;角度检测装置设置在下工装,角度检测装置用于检测下工装的水平度,以及待抓取电池放置的水平度;控制系统用于根据角度检测装置检测的水平度数据,控制调节机构的位移。本发明提供的浮动吊具,通过在上工装与下工装之间设置多个调节机构,可调整浮动吊具抓取面的倾斜方向和水平度,在通过换电设备的组合动作转运下,从而可满足被换电车辆停放不水平时的换电要求;解决了电池放置水平度差时,换电不顺利甚至无法完成换电的问题。

Description

浮动吊具及换电设备
技术领域
本发明涉及电池吊具技术领域,尤其涉及一种浮动吊具及换电设备。
背景技术
换电设备在更换电池的过程中,需要将亏电电池从被换电设备的底座中取出,再将满电电池放入被换电设备的底座中。在抓取放置电池的过程中,由于电池与底座整体放置水平度差以及两者之间的位置误差,容易导致换电过程受阻,甚至造成电池不能抓取或放置。
发明内容
本发明提供一种浮动吊具及换电设备,用以解决现有技术中电池底座与水平面倾斜时电池抓取或放置困难的问题。
本发明提供一种浮动吊具,包括:上工装,所述上工装用于与换电设备连接;下工装,所述下工装设置有抓取机构,所述抓取机构用于抓取电池;多个调节机构,多个所述调节机构沿所述上工装或所述下工装的圆周方向设置,每个所述调节机构的两端分别与所述上工装的底面以及所述下工装的顶面连接,且所述调节机构能够在水平方向进行浮动;角度检测装置,所述角度检测装置设置在所述下工装,所述角度检测装置用于检测所述下工装的水平度,以及待抓取电池放置的水平度;控制系统,所述控制系统用于根据所述角度检测装置检测的水平度数据,控制所述调节机构的位移,从而实现所述下工装及电池的倾斜方向和水平度的调整。
根据本发明提供的一种浮动吊具,所述上工装包括第一安装平台,所述第一安装平台的顶面设置有旋转机构,所述旋转机构用于与换电设备连接。
根据本发明提供的一种浮动吊具,所述下工装包括第二安装平台,所述第二安装平台与所述第一安装平台通过所述调节机构连接,所述第二安装平台的底面设置有所述抓取机构。
根据本发明提供的一种浮动吊具,每个所述调节机构包括:一对球铰,两个所述球铰相对设置,每个所述球铰的第一端分别与所述第一安装平台的底面或所述第二安装平台的顶面连接;油缸,所述油缸的两端分别与两个所述球铰的第二端转动连接,其中,所述控制系统用于控制所述油缸的位移。
根据本发明提供的一种浮动吊具,通过液压油路和电磁阀实现多个所述油缸的有杆腔相互连通,多个所述油缸的无杆腔相互连通。
根据本发明提供的一种浮动吊具,所述下工装还包括多个导向件,多个所述导向件分别设置在所述第二安装平台的底面,在抓取电池时,所述导向件能够伸入电池内部以起到导向作用。
根据本发明提供的一种浮动吊具,所述调节机构的数量4个。
本发明还提供一种换电设备,包括如上所述的浮动吊具。
本发明提供的浮动吊具,通过在上工装与下工装之间设置多个调节机构,可调整浮动吊具抓取面的倾斜方向和水平度,在通过换电设备的组合动作转运下,从而可满足被换电车辆停放不水平时的换电要求;解决了电池放置水平度差时,换电不顺利甚至无法完成换电的问题。
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一简单地介绍,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是本发明提供的浮动吊具的结构示意图;
图2是本发明提供的浮动吊具起吊电池的示意图之一;
图3是本发明提供的浮动吊具起吊电池的示意图之二;
图4是本发明提供的换电设备的结构示意图;
附图标记:
10:第一安装平台;11:旋转机构;20:第二安装平台;21:导向件;22:抓取机构;30:球铰;31:油缸;40:电池;41:电池底座;100:换电设备。
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。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合图1-图4描述本发明的浮动吊具及换电设备。
如图1所示,在本发明的一个实施例中,浮动吊具包括:上工装、下工装、多个调节机构、角度检测装置和控制系统。上工装用于与换电设备100连接,下工装设置有抓取机构22,抓取机构22用于抓取电池40。多个调节机构沿上工装或下工装的圆周方向设置,调节机构的两端分别与上工装的底面以及下工装的顶面连接。角度检测装置设置在下工装,角度检测装置用于检测下工装的水平度,以及待抓取电池40放置的水平度。控制系统用于根据角度检测装置检测的水平度数据,控制调节机构同步或独立动作,从而实现下工装及电池40的倾斜方向和水平度的调整。
具体来说,浮动吊具的上工装与换电设备100连接,换电设备100动作可带动浮动吊具动作。上工装和下工装通过多个调节机构连接,多个调节机构可以同步动作,也可以单独动作。当调节机构动作时,调节机构的位移会发生变化,在控制系统的控制下,每个调节机构的位移可相等,也可以不等。当每个调节机构的位移相等时,上工装与下工装相对水平;当多个调节机构的位移不相等时,下工装与上工装倾斜设置,通过调整调节机构的位置,可使下工装在待抓取电池与水平面倾斜时,下工装与待抓取电池的顶面平行,以便抓取电池40。
具体地,如图2所示,在对车辆的电池40进行更换时,当亏电电池与水平面垂直放置时,换电设备100动作将浮动吊具移动至亏电电池的正上方并与亏电电池对正,此时,上工装、下工装与亏电电池顶面平行,多个调节机构不动作。换电设备100带动浮动吊具向下移动,抓取机构22抓取亏电电池。换电设备100动作带动浮动吊具向上提升亏电电池,并将亏电电池搬运至载体上空电池位正上方,然后下放亏电电池至电池底座41,抓取机构22释放亏电电池。相应地,将浮动吊具移动至满电电池的正上方并与满电电池对正,由于满电电池与水平面垂直设置,此时,满电电池的顶面与下工装平行,可采用上述搬运亏电电池的方法将满电电池搬运至车辆上。
如图3所示,当电池40与水平面倾斜放置时,先将浮动吊具移动至亏电电池的正上方并与亏电电池对正,此时,上工装、下工装与水平面平行。角度检测装置检测亏电电池与水平面的倾斜角度,并将检测数据发送至控制系统,控制系统控制多个调节机构单独动作,使调节机构的位移不相等,以使下工装与亏电电池的顶面平行。换电设备100带动浮动吊具沿电池抓取面法向向下移动,抓取机构22将亏电电池抓取。然后,换电设备100带动浮动吊具向上移动,以将亏电电池沿亏电电池抓取面的法向脱离开被换电车辆的电池底座41。控制系统控制多个调节机构动作,使下工装、上工装与水平面平行,换电设备100动作将亏电电池搬运至载体上空电池位正上方,然后下放亏电电池至电池底座41,抓取机构22释放亏电电池。浮动吊具抓取满电电池的方式与图2所示的实施例中的抓取方式相同,故不再赘述。
换电设备100将满电电池搬运至待换电车辆的电池底座41的正上方,角度检测装置将检测到的电池底座41与水平面的倾斜角度数据发送至控制系统,控制系统控制多个调节机构单独动作,使调节机构的位移不相等,以使满电电池的底面与电池底座41平行,换电设备100带动浮动吊具向下运动,使满电电池沿电池底座41的法向落入电池底座41,抓取机构22释放满电电池。换电设备100带动浮动吊具向上运动一定距离,控制系统控制多个调节机构单独动作,使多个调节机构的位移均相等,以使下工装与上工装相对水平。
进一步地,在本发明的一个实施例中,调节机构可以为油缸或气缸,油缸或气缸的两端分别与上工装和下工装转动连接,控制系统控制油缸或气缸的位移可调节下工装的倾斜方向以及倾斜角度。进一步地,通过液压油路和电磁阀可控制油缸的有杆腔连通和无杆腔连通,实现下工装在水平面的浮动;通过气动管路和电磁阀也可控制气缸的有杆腔连通和无杆腔连通,实现下工装在水平面的浮动。
本发明提供的浮动吊具,通过在上工装与下工装之间设置多个调节机构,可调整浮动吊具抓取面的倾斜方向和水平度,在通过换电设备的组合动作转运下,从而可满足被换电车辆停放不水平时的换电要求;本发明解决了电池放置水平度差时,换电不顺利甚至无法完成换电的问题。
如图1所示,在本发明的一个实施例中,上工装包括第一安装平台10,第一安装平台10的顶面设置有旋转机构11,旋转机构11用于与换电设备100连接。
如图1所示,在本发明的一个实施例中,下工装包括第二安装平台20,第二安装平台20与第一安装平台10通过调节机构连接,第二安装平台20的底面设置有抓取机构22。
如图1所示,在本发明的一个实施例中,调节机构的数量可以为3个,也可以为4个,可选地,在本发明的实施例中,调节机构的数量为4个。
如图1所示,在本发明的一个实施例中,调节机构包括:一对球铰30和油缸31。两个球铰30相对设置,每个球铰30的第一端分别与第一安装平台10的底面或第二安装平台20的顶面连接,每个球铰30的第二端分别与油缸31的两端转动连接,其中,控制系统用于控制油缸31的位移。
具体来说,每个球铰30的球铰座与第一安装平台10或第二安装平台20固定连接,每个球铰30的球杆分别与油缸31的两端转动连接。控制系统可控制多个油缸31同步动作,也可控制每个油缸31单独动作,通过控制每个油缸31的伸缩量,可调节第二安装平台20与水平面的倾斜角度,进而使第二安装平台20与待抓取的电池顶面平行。
进一步地,在本发明的一个实施例中,通过电磁阀和液压油路可控制切换多个油缸31的有杆腔相互连通,多个油缸31的无杆腔也相互连通。具体来说,多个油缸31的有杆腔连通,无杆腔连通,可在电池40抓取和放置过程中,多个油缸31的位姿进行自适应调整,以使第二安装平台20发生水平方向的浮动,以便顺利抓取和放置电池40,保证换电工作顺利进行。
本发明实施例提供的浮动吊具,调节机构采用液压油缸,各油缸通过电磁阀和液压油路连接,可控制切换使油缸的有杆腔互通和无杆腔互通,实现了浮动吊具下工装及电池在受外力作用时的浮动调整,从而增加了吊具容错位的调节功能。本发明实施例提供的浮动吊具,可调整倾斜方向和水平度,同时,能够在水平方向进行浮动,满足了野外作业等复杂工况的要求,降低了对被换电车辆的停放水平度的要求。
进一步地,如图1所示,在本发明的一个实施例中,下工装还包括多个导向件21,多个导向件21分别设置在第二安装平台20的底面,在抓取机构22抓取电池40时,导向件21能够伸入电池40内部以起到导向作用。
以下以图2和图3所示的实施例为例,详细说明本发明提供的浮动吊具的换电过程。
如图2所示,在更换电池40时,车辆停放的水平度满足浮动吊具水平换电的需求时,移动浮动吊具至亏电电池的正上方并与亏电电池对正。此时,第一安装平台10、第二安装平台20与水平面平行,4个油缸31均处于完全收缩的状态。换电设备100带动浮动吊具向下移动,抓取机构22抓取亏电电池。换电设备100动作带动浮动吊具向上提升亏电电池,并将亏电电池搬运至载体上空电池位正上方,然后下放亏电电池至电池底座41,抓取机构22释放亏电电池。相应地,将满电电池抓取、搬运并下放至电池底座41的步骤与上述步骤相同,故不再赘述。
如图3所示,在更换电池时车辆停放的水平度不满足浮动吊具水平换电的需求时,移动浮动吊具至亏电电池的正上方并与其对正,此时,第一安装平台10、第二安装平台20与水平面平行,4个油缸31均处于完全收缩的状态。角度检测装置检测亏电电池与水平面的倾斜角度,并将检测数据发送至控制系统,控制系统控制多个油缸单独动作,使油缸31的液压杆伸长,控制系统通过控制每个油缸31的伸长量,以调节第二安装平台20与亏电电池顶面的角度,最终使第二安装平台20与亏电电池的顶面平行。换电设备100带动浮动吊具向下移动,抓取机构22将亏电电池抓取。然后,换电设备100带动浮动吊具向上移动,以将亏电电池沿亏电电池抓取面的法向脱离开被换电车辆的电池底座41。控制系统控制多个油缸31收缩,使第二安装平台20、第一安装平台10与水平面平行,换电设备100动作将亏电电池搬运至载体上空电池位正上方,然后下放亏电电池至电池底座41,抓取机构22释放亏电电池。浮动吊具抓取满电电池的方式与图2所示的实施例中的抓取方式相同,故不再赘述。
换电设备100将满电电池搬运至待换电车辆的电池底座41的正上方,角度检测装置将检测到的电池底座41与水平面的倾斜角度数据发送至控制系统,控制系统控制多个油缸31单独动作,使油缸31的液压杆伸长,控制系统通过控制每个油缸31的伸长量,以调节满电电池底面与电池底座41之间的角度,最终使满电电池的底面与电池底座41平行。换电设备100带动浮动吊具向下运动,使满电电池沿电池底座41的法向落入电池底座41,抓取机构22释放满电电池。换电设备100带动浮动吊具向上运动一定距离,控制系统控制多个油缸31收缩,使第二安装平台20、第一安装平台10与水平面平行。
需要说明的是:因换电装置、被换电设备的相对位置的随机性;检测装置的检测误差、设备制造误差等等因素影响,图2、3两种情况是控制系统根据经验值范围判定的,然后推荐按那种情况执行后续操作。实际在换电过程中,电池落座与提取过程和吊具进入电池与离开电池过程,会因以上随机性和误差的影响使其过程受阻甚至卡滞导致换电失败。本发明提供的浮动吊具在以上过程中,吊具下工装与油缸31转动连接,油缸31与上工装转动连接,通过控制切换油缸31的有杆腔互通和无杆腔互通,实现吊具下工装及电池40在受外力作用下的浮动(容错位)调整,从而保证换电工作的顺利进行。
如图4所示,本发明还提供了一种换电设备100,包括浮动吊具。
具体来说,换电设备100与浮动吊具的旋转机构11连接,换电设备100能够带动浮动吊具移动变换空间位置。具体地,换电设备100可以为换电站里的固定设备,在换电时,被换电车辆停放在换电设备附近进行换电;换电设备100也可以为可移动设备,在换电时,换电设备100可以行驶至被换电车辆的附近进行换电。
本发明实施例提供的换电设备,通过设置浮动吊具,在被换电车辆停放时,不论电池与水平面是否有倾斜,换电设备均能将电池顺利抓取和放置,提高了换电可靠性和效率。
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 (8)

1.一种浮动吊具,其特征在于,包括:
上工装,所述上工装用于与换电设备连接;
下工装,所述下工装设置有抓取机构,所述抓取机构用于抓取电池;
多个调节机构,多个所述调节机构沿所述上工装或所述下工装的圆周方向设置,每个所述调节机构的两端分别与所述上工装的底面以及所述下工装的顶面连接,且所述调节机构能够在水平方向进行浮动;
角度检测装置,所述角度检测装置设置在所述下工装,所述角度检测装置用于检测所述下工装的水平度,以及待抓取电池放置的水平度;
控制系统,所述控制系统用于根据所述角度检测装置检测的水平度数据,控制所述调节机构的位移,从而实现所述下工装及电池的倾斜方向和水平度的调整。
2.根据权利要求1所述的浮动吊具,其特征在于,所述上工装包括第一安装平台,所述第一安装平台的顶面设置有旋转机构,所述旋转机构用于与换电设备连接。
3.根据权利要求2所述的浮动吊具,其特征在于,所述下工装包括第二安装平台,所述第二安装平台与所述第一安装平台通过所述调节机构连接,所述第二安装平台的底面设置有所述抓取机构。
4.根据权利要求3所述的浮动吊具,其特征在于,每个所述调节机构包括:
一对球铰,两个所述球铰相对设置,每个所述球铰的第一端分别与所述第一安装平台的底面或所述第二安装平台的顶面连接;
油缸,所述油缸的两端分别与两个所述球铰的第二端转动连接,其中,所述控制系统用于控制所述油缸的位移。
5.根据权利要求4所述的浮动吊具,其特征在于,通过液压油路和电磁阀实现多个所述油缸的有杆腔相互连通,多个所述油缸的无杆腔相互连通。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的浮动吊具,其特征在于,所述下工装还包括多个导向件,多个所述导向件分别设置在所述第二安装平台的底面,在抓取电池时,所述导向件能够伸入电池内部以起到导向作用。
7.根据权利要求1所述的浮动吊具,其特征在于,所述调节机构的数量4个。
8.一种换电设备,其特征在于,包括权利要求1-7中任一项所述的浮动吊具。
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