DE102020128444A1 - Flexible storage of a plug head of a device for charging an electric vehicle - Google Patents

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Manfred Holzmann
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Abstract

Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeuges mit einer einen Steckerkopf aufweisenden Robotereinheit (1) und einer an dem Elektrofahrzeug angeordneten Fahrzeugeinheit mit einem Gegenstecker, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, insbesondere die Robotereinheit (1), weiterhin eine Positionsausgleichseinheit/Rückstelleinheit (8) umfasst, wobei die Positionsausgleichseinheit (8) es dem Steckerkopf der Robotereinheit (1) ermöglicht, sich in vertikaler Lage und Winkelposition dem Gegenstecker der Fahrzeugeinheit im Fahrzeug optimal anzupassen.Device for charging an electric vehicle with a robot unit (1) having a connector head and a vehicle unit arranged on the electric vehicle with a mating connector, characterized in that the device, in particular the robot unit (1), furthermore comprises a position compensation unit / reset unit (8), wherein the position compensation unit (8) enables the connector head of the robot unit (1) to optimally adapt to the mating connector of the vehicle unit in the vehicle in terms of its vertical position and angular position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeuges mit einer einen Steckerkopf aufweisenden Robotereinheit und einer an dem Elektrofahrzeug angeordneten Fahrzeugeinheit mit einem Gegenstecker gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for charging an electric vehicle with a robot unit having a connector head and a vehicle unit arranged on the electric vehicle with a mating connector according to the features of the preamble of claim 1.

Die vorliegende Patentanmeldung basiert auf einer Vorrichtung und einem Verfahren zum vorzugsweise automatisierten Laden eines Elektrofahrzeuges, welches in der DE 10 2018 127 173 beschrieben ist. Der Inhalt dieser genannten Patentanmeldung bildet somit die Basis für die vorliegende Patentanmeldung, wobei der in DE 10 2018 127 173 beschriebene und gezeigte Greifschutz bei der hier dargestellten Erfindung vorhanden sein kann, aber nicht vorhanden sein muss.The present patent application is based on a device and a method for preferably automated charging of an electric vehicle, which is in the DE 10 2018 127 173 is described. The content of this patent application thus forms the basis for the present patent application, whereby the in DE 10 2018 127 173 described and shown grip protection can be present in the invention shown here, but does not have to be present.

Der im Folgenden beschriebene und dargestellte Steckerkopf ist Bestandteil des ortsfest angeordneten Roboters mit einer daran angeordneten, aber teilweise in Richtung der Fahrzeugeinheit bewegbaren Robotereinheit, während die Fahrzeugeinheit an einem Elektrofahrzeug angeordnet ist und dieses zum Laden idealerweise immer eine definierte Position zu dem ortsfesten Teil der Robotereinheit einnimmt, aber nicht einnehmen muss.The connector head described and shown in the following is part of the stationary robot with a robot unit arranged on it, but partially movable in the direction of the vehicle unit, while the vehicle unit is arranged on an electric vehicle and this ideally always has a defined position to the stationary part of the robot unit for charging takes, but does not have to take.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung hinsichtlich ihres Praxiseinsatzes zu verbessern.The invention is based on the object of improving the known device with regard to its practical use.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung, insbesondere die Robotereinheit, weiterhin eine Positionsausgleichseinheit/Rückstelleinheit umfasst, wobei die Positionsausgleichseinheit es dem Steckerkopf der Robotereinheit ermöglicht, sich in vertikaler Lage und Winkelposition dem Gegenstecker der Fahrzeugeinheit im Fahrzeug optimal anzupassen.According to the invention, it is provided that the device, in particular the robot unit, furthermore comprises a position compensation unit / reset unit, the position compensation unit enabling the connector head of the robot unit to optimally adapt to the mating connector of the vehicle unit in the vehicle in vertical and angular positions.

Mittels der Positionsausgleichseinheit wird in der Praxis sichergestellt, dass der Steckerkopf der Robotereinheit und der Gegenstecker der Fahrzeugeinheit im Fahrzeug selbsttätig und lagerichtig zusammengebracht werden können, wenn mittels des Roboters der Steckerkopf in Richtung des Gegensteckers an dem Fahrzeug bewegt wird. In der Praxis hat es sich herausgestellt, dass das Fahrzeug niemals so exakt in Position in Bezug auf den Roboter gebracht werden kann, ohne dass mit keinem oder geringem Aufwand der Steckerkopf deckungsgleich in Richtung des Gegensteckers bewegt und dort kontaktiert werden kann. Es wäre ein sehr großer Aufwand an Sensorik, insbesondere zur Positionserfassung des Fahrzeuges in Bezug auf den Roboter und auch danach das anschließende Hinbewegen des Steckerkopfes der Robotereinheit mittels des Roboters zu dem Fahrzeug, erforderlich, um den Steckerkopf und den Gegenstecker deckungsgleich zum Ineinanderstecken zusammen zu bewegen. Mittels der erfindungsgemäßen Positionsausgleichseinheit wird diese Problematik dadurch überwunden, dass mittels des Roboters die Robotereinheit, insbesondere dessen Steckerkopf, nur in die Nähe des Gegensteckers an der Fahrzeugeinheit im Fahrzeug gebracht werden muss und sich diese Bauteile selber zueinander zentrieren, sodass sie danach deckungsgleich zwecks eines optimalen Steckvorganges zusammengebracht worden sind. Ist diese Deckungsgleichheit hergestellt, kann mittels des Roboters der Steckvorgang und damit der anschließende Ladevorgang erfolgen. Mittels der Rückstelleinheit wird gewährleistet, dass nach dem erfolgten Ladevorgang und dem Auseinanderstecken der Steckerkopf der Robotereinheit wieder in eine zentrierte Ausgangsposition, die somit definiert ist, gebracht werden kann. Für die Vorzentrierung und damit der Beginn der Arbeitsweise der Positionsausgleichseinheit weist Robotereinheit, insbesondere dessen Steckerkopf, ein erstes Zentriermittel, vorzugsweise ein nach außen abstehender Zentrierkegel, auf, wobei dieses erste Zentriermittel mit einem zweiten Zentriermittel an dem Gegenstecker der Fahrzeugeinheit, insbesondere einem nach innen gerichtete Trichter, der der äußeren Kontur des Zentrierkegels entspricht, zusammenwirkt.In practice, the position compensation unit ensures that the connector head of the robot unit and the mating connector of the vehicle unit in the vehicle can be brought together automatically and in the correct position when the connector head is moved in the direction of the mating connector on the vehicle by means of the robot. In practice it has been found that the vehicle can never be brought into position so precisely in relation to the robot without the connector head being moved congruently in the direction of the mating connector and being contacted there with little or no effort. A great deal of effort would be required in terms of sensors, in particular for detecting the position of the vehicle in relation to the robot and then subsequently moving the connector head of the robot unit to the vehicle by means of the robot, in order to move the connector head and the mating connector congruently together for plugging into one another . By means of the position compensation unit according to the invention, this problem is overcome in that, by means of the robot, the robot unit, in particular its connector head, only has to be brought into the vicinity of the mating connector on the vehicle unit in the vehicle and these components center themselves to one another so that they are then congruent for the purpose of an optimal Plugging process have been brought together. Once this congruence has been established, the plugging process and thus the subsequent charging process can take place by means of the robot. The reset unit ensures that after the charging process has taken place and the plug head of the robot unit has been disconnected, it can be brought back into a centered starting position, which is thus defined. For pre-centering and thus the beginning of the operation of the position compensation unit, the robot unit, in particular its connector head, has a first centering means, preferably an outwardly projecting centering cone, this first centering means with a second centering means on the mating connector of the vehicle unit, in particular an inwardly directed one Funnel, which corresponds to the outer contour of the centering cone, interacts.

Die Positionsausgleichseinheit ermöglicht es dem Steckerkopf der Robotereinheit, sich in vertikaler Lage und Winkelposition dem Gegenstecker der Fahrzeugeinheit im Fahrzeug optimal anzupassen. Durch diese Konstruktion können die dafür nötigen Kräfte auf ein Minimum reduziert werden. Zudem ist diese Konstruktion verschmutzungsunempfindlich, wodurch eine lange wartungsfreie Funktion gewährleistet ist. Durch die Geometrie des Stößels kann die Steckkraft, die erforderlich ist, um den Steckerkopf auf den Gegenstecker im Fahrzeug zu stecken, auch bei exzentrischer Lage des Steckerkopfes mittig in den Steckerkopf eingeleitet werden. Des Weiteren ermöglicht der Stößel gemeinsam mit dem Rückstellstößel eine zwangsgeführte Rückstellung des Steckerkopfes auf die Zentralposition. Zudem wird der Steckerkopf in der Zentralposition fixiert.The position compensation unit enables the connector head of the robot unit to optimally adapt to the mating connector of the vehicle unit in the vehicle in terms of vertical position and angular position. With this construction, the forces required for this can be reduced to a minimum. In addition, this construction is insensitive to soiling, which guarantees a long, maintenance-free function. Due to the geometry of the plunger, the insertion force that is required to plug the connector head onto the mating connector in the vehicle can be introduced centrally into the connector head even if the connector head is in an eccentric position. Furthermore, together with the resetting tappet, the plunger enables a forced return of the plug head to the central position. In addition, the connector head is fixed in the central position.

Alternative: Steckerkopf wie beschrieben an der Fahrzeugeinheit, Gegenstecker an der Robotereinheit.Alternative: connector head as described on the vehicle unit, mating connector on the robot unit.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im Folgenden näher beschrieben und dabei auch auf diese Ausgestaltungen und die sich daraus ergebenden Vorteile der Unteransprüche eingegangen.The invention is described in more detail below with the aid of an exemplary embodiment, and these configurations and the advantages of the subclaims resulting therefrom are also discussed.

Die in den Figuren gemachten konkreten Größenangaben sind beispielhaft und können je nach geometrischer Ausgestaltung sowie je nach Bauraum variieren.The specific size specifications made in the figures are exemplary and can vary depending on the geometric design and the installation space.

In der 1 ist eine Robotereinheit 1 dargestellt, die an einem nicht dargestellten Roboter der Vorrichtung zum Laden des Elektrofahrzeuges angeordnet ist. Weiterhin ist eine Anschlusseinheit 2 vorgesehen, über die die Energie zum Laden des Fahrzeuges zugeführt wird. In einem Kunststoffgehäuse 3 der Robotereinheit 1 sind mindestens ein Kontaktring, vorzugsweise mehrere Kontaktringe 4 konzentrisch, vorhanden. Weiterhin können erste Kontaktebereiche 5 und/oder zweite Kontaktbereiche 6 vorhanden sein, müssen es aber nicht. Vorzugsweise in der Längsachse des Kunststoffgehäuses 3 ist zusätzlich oder von diesem gebildet ein Zentriermittel, vorzugsweise ein Zentrierkegel 7, vorhanden. Dieses Zentriermittel der Robotereinheit 1 wirkt mit einem korrespondierend ausgebildeten Zentriermittel an dem Gegenstecker der Fahrzeugeinheit, der nicht dargestellt ist, zusammen.In the 1 is a robotic unit 1 shown, which is arranged on a robot, not shown, of the device for charging the electric vehicle. There is also a connection unit 2 provided, via which the energy for charging the vehicle is supplied. In a plastic case 3 the robot unit 1 are at least one contact ring, preferably several contact rings 4th concentric, present. Furthermore, first contact areas 5 and / or second contact areas 6th exist, but do not have to be. Preferably in the longitudinal axis of the plastic housing 3 is additionally or formed by a centering means, preferably a centering cone 7th , available. This centering means of the robot unit 1 interacts with a correspondingly designed centering means on the mating connector of the vehicle unit, which is not shown.

Bei Betrachtung der 1 ist unterhalb des Kunststoffgehäuses 3 der Robotereinheit 1 teilweise eine Positionsausgleichseinheit 8 erkennbar, auf die im Folgenden unter Bezugnahme auf weitere Figuren noch eingegangen wird.When looking at the 1 is below the plastic housing 3 the robot unit 1 partially a position compensation unit 8th recognizable, which will be discussed below with reference to further figures.

In 2 ist schematisch die Anordnung der Vorrichtung zum Laden des Elektrofahrzeuges gezeigt. Unterhalb der schon in 1 gezeigten und beschriebenen Robotereinheit 1 ist die Positionsausgleichseinheit 8 vorhanden. In 2 the arrangement of the device for charging the electric vehicle is shown schematically. Below the already in 1 shown and described robot unit 1 is the position compensation unit 8th available.

Oberhalb der Robotereinheit 1 und mit dieser zwecks Ladevorgang zusammenwirkend ist eine Fahrzeugeinheit 8 dargestellt.Above the robot unit 1 and cooperating with this for the purpose of charging is a vehicle unit 8th shown.

Sowohl in 2 als auch in der 3 ist mittels eines nicht dargestellten Roboters die Robotereinheit 1 der Fahrzeugeinheit 9 schon angenähert worden, wobei sich diese beiden Einheiten jedoch noch nicht in Überdeckung befinden. Es ist erkennbar, dass die Robotereinheit 1 sowohl in vertikaler Richtung als auch hinsichtlich ihrer Winkellage in Bezug auf die Fahrzeugeinheit 9 noch bewegt werden muss, damit diese beiden Einheiten deckungsgleich übereinander angeordnet sind, sodass erst danach der Zusammensteckvorgang ausgeführt werden kann, damit wiederum danach der Ladevorgang starten kann. Zu diesem Zweck ist die Positionsausgleichseinheit 8 vorhanden, die bewirkt, dass die Robotereinheit 1, unabhängig von der aktuellen Position des Roboters, in Bezug auf die Fahrzeugeinheit 9 derart selbsttätig bewegt werden kann, damit die beiden Einheiten 1, 9 in Überdeckung gelangen.As well in 2 as well as in the 3 is the robot unit by means of a robot, not shown 1 the vehicle unit 9 has already been approximated, but these two units are not yet in overlap. It can be seen that the robot unit 1 both in the vertical direction and in terms of their angular position in relation to the vehicle unit 9 still has to be moved so that these two units are arranged congruently one above the other, so that the plugging process can only be carried out afterwards, so that the charging process can then start again. The position compensation unit is used for this purpose 8th present that causes the robot unit 1 regardless of the current position of the robot in relation to the vehicle unit 9 can be moved automatically so that the two units 1 , 9 get into overlap.

Auch in 4 ist noch einmal der Zustand dargestellt, dass die Fahrzeugeinheit 9 durch Bewegen des Fahrzeuges in Richtung der Vorrichtung zum Laden des Roboters noch nicht deckungsgleich in Bezug auf die Robotereinheit 1 gebracht worden ist.Also in 4th the state is shown again that the vehicle unit 9 by moving the vehicle in the direction of the device for loading the robot not yet congruent with respect to the robot unit 1 has been brought.

5 zeigt die Belastung einer Verbindungsschnur (wird noch beschrieben) der Robotereinheit 1, genauer dessen Positionsausgleichseinheit 8, über die Zeitachse. 5 shows the load on a connecting cord (to be described) of the robot unit 1 , more precisely its position compensation unit 8th , over the timeline.

In 5 ist über die Zeitachse die Steckkraft aufgetragen, die erforderlich ist, nach erfolgter Zentrierung und Herstellung der Deckungsgleichheit zwischen Robotereinheit 1 und Fahrzeugeinheit 9 diese beiden Einheiten ineinander zu stecken, damit deren Kontaktpartner elektrisch miteinander kontaktiert werden, um den Ladevorgang zu starten. In 5 the insertion force is plotted over the time axis that is required after centering and establishing the congruence between the robot unit 1 and vehicle unit 9 to plug these two units into one another so that their contact partners are electrically contacted to start the charging process.

7 zeigt in der linken Darstellung nochmals die Vorrichtung zum Laden des Elektrofahrzeuges, wobei erkennbar ist, dass das erste Zentriermittel der Robotereinheit 1, insbesondere dessen Zentrierkegel 7, schon mit dem zweiten korrespondierenden Zentriermittel, zum Beispiel eine trichterförmige Öffnung, an der Fahrzeugeinheit 9 in Verbindung gebracht worden ist. In der rechten Darstellung der 7 ist die Steckkraft über den Weg (Aufwärtsbewegung der Robotereinheit 1 in Richtung der Fahrzeugeinheit 9) dargestellt. 7th shows the device for charging the electric vehicle again in the left-hand illustration, it being possible to see that the first centering means of the robot unit 1 , especially its centering cone 7th , already with the second corresponding centering means, for example a funnel-shaped opening, on the vehicle unit 9 has been linked. In the right representation of the 7th is the insertion force over the path (upward movement of the robot unit 1 towards the vehicle unit 9 ) shown.

In 8 ist die beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Positionsausgleichseinheit/Rückstelleinheit 8 dargestellt. Diese Einheit 8 umfasst eine Basisplatte 10, an der deren weiteren Elemente angeordnet sind. Bei den weiteren Elementen handelt es sich um einen Rückstellstößel 11, ein Gleitlager 12, einen Stößel 13 sowie eine Verbindungsschnur 14. Diese weiteren Elemente werden im Folgenden hinsichtlich ihrer Ausgestaltung und Funktionsweise näher erläutert.In 8th is the exemplary embodiment of the position compensation unit / reset unit according to the invention 8th shown. This unit 8th includes a base plate 10 , on which the other elements are arranged. The other elements are a reset tappet 11 , a plain bearing 12th , a plunger 13th as well as a connecting cord 14th . These further elements are explained in more detail below with regard to their design and mode of operation.

Die Positionsausgleichseinheit 8 weist somit eine Basisplatte 10 auf, an der unterhalb ein Rückstellstößel 11 und oberhalb zumindest Gleitlager 12 angeordnet ist, und die weiterhin einen an ihr bewegbar gelagerten Stößel 13 aufweist. Dadurch sind die wesentlichen Funktionselemente der Positionsausgleichseinheit 8, nämlich Mittel zum Ausgleichen der Position zwischen der Robotereinheit 1 und der Fahrzeugeinheit 9 sowie Mittel zur Übertragung der Kraft, wenn mittels des Routers die Robotereinheit 1 in Richtung der Fahrzeugeinheit 9 bewegt wird, und die Mittel zur Zentrierung der Robotereinheit 1 nach dem erfolgten Ladevorgang und dem auseinanderstecken, charakterisiert.The position compensation unit 8th thus has a base plate 10 on, on the underneath a reset tappet 11 and above at least plain bearings 12th is arranged, and which also has a plunger movably mounted on it 13th having. This makes the essential functional elements of the position compensation unit 8th , namely means for balancing the position between the robot unit 1 and the vehicle unit 9 and means for transmitting the force when the robot unit is by means of the router 1 towards the vehicle unit 9 is moved, and the means for centering the robot unit 1 after the completed charging process and disassembling, characterized.

Der Rückstellstößel 11 weist an einer Grundplatte 15 angeordnet zumindest eine vorgespannte Führungsstange 16 auf. In besonderer Ausgestaltung weist der Rückstellstößel 11 drei Führungsstangen 16 aufweist, die in einem Winkel von 120 Grad zueinander, bezogen auf die Mittenlängsachse des Rückstellstößels 11, angeordnet sind. Durch diesen vorgespannten Rückstellstößel 11 ist es möglich, dass die Robotereinheit 1, genauer deren Steckerkopf, wieder in eine definierte Position, insbesondere eine zentrale Lage, gebracht werden kann. Das Vorhandensein von drei Führungsstangen hat den Vorteil der gleichmäßigen Kraftverteilung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Basisplatte 10 und der Grundplatte 15 eine Feder 17 angeordnet. Alternativ oder ergänzend dazu könnte auch um eine der zumindest einen Führungsstange 16 oder idealerweise um alle Führungsstangen 16 herum eine Feder angeordnet sein. Das obere Ende des Rückstellstößels bildet einen Abstützbereich, vorzugsweise in Form eines Trichters 18, aus. Dieser Abstützbereich kann auch durch die oberen Enden der drei Führungsstangen 16 gebildet sein.The reset tappet 11 points to a base plate 15th arranged at least one pretensioned guide rod 16 on. In a special design indicates the reset tappet 11 three guide rods 16 has, which are at an angle of 120 degrees to each other, based on the central longitudinal axis of the reset plunger 11 , are arranged. Through this preloaded reset tappet 11 is it possible that the robot unit 1 , more precisely whose plug head, can be brought back into a defined position, in particular a central position. The presence of three guide rods has the advantage of evenly distributing the force. In this embodiment there is between the base plate 10 and the base plate 15th a feather 17th arranged. As an alternative or in addition to this, one of the at least one guide rod could also be used 16 or ideally around all guide bars 16 be arranged around a spring. The upper end of the reset plunger forms a support area, preferably in the form of a funnel 18th , out. This support area can also be through the upper ends of the three guide rods 16 be educated.

Das Gleitlager 12 weist zumindest eine vorgespannte Führungsstange 19 auf, die mit ihrem einen Ende bewegbar in der Basisplatte 10 geführt angeordnet ist. Die Vorspannung wird mittels einer Feder 20 bewirkt. An ihrem anderen Ende weist die Führungsstange 19 eine der Robotereinheit 1 zugewandte Gleitplatte 21 auf. Diese Gleitplatte ist entweder das stirnseitige Ende der Führungsstange 19 oder es ist ein separates Bauteil, vorzugsweise Durchmesser-größer als die Führungsstange 19 selber, welches an dem oberen Ende der Führungsstange 19 angeordnet wird.The plain bearing 12th has at least one pretensioned guide rod 19th on, one end of which is movable in the base plate 10 is arranged guided. The preload is made by means of a spring 20th causes. The guide rod has at its other end 19th one of the robot unit 1 facing sliding plate 21st on. This sliding plate is either the front end of the guide rod 19th or it is a separate component, preferably larger in diameter than the guide rod 19th itself, which at the top of the guide rod 19th is arranged.

Der Stößel 13 ist als Stange 22 ausgebildet, wobei an dem der Robotereinheit 1 zugewandten Ende der Stange 22 ein oberer Trichter 23 und etwa in der Mitte der Stange 22 ein mittlerer Trichter 24 vorhanden ist.The plunger 13th is as a pole 22nd formed, on which the robot unit 1 facing end of the rod 22nd an upper funnel 23 and about in the middle of the pole 22nd a middle funnel 24 is available.

Durch die Stange 22 verläuft eine Verbindungsschnur 14, die mit ihrem einen Ende mit der Robotereinheit 1 fest verbunden ist und sich mit ihrem anderen Ende lösbar an der Basisplatte 10 abstützt. Bei dieser Ausführung ist vorgesehen, dass an den beiden Enden der Verbindungsschnur 14 jeweils ein Haltering (25) angeordnet ist.Through the bar 22nd there is a connecting cord 14th with one end to the robot unit 1 is firmly connected and at its other end releasably to the base plate 10 supports. In this design it is provided that the connecting cord is at both ends 14th one retaining ring each ( 25th ) is arranged.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Führungsstangen 16, 19 jeweils mit einer Feder 17, 20 vorgespannt sind.In this embodiment it is preferably provided that the guide rods 16 , 19th each with a spring 17th , 20th are biased.

Die Wirkungsweise der in 8 dargestellten Positionsausgleichseinheit/Rückstelleinheit 8 wird im Folgenden anhand der 9 bis 11 näher beschrieben.How the in 8th position compensation unit / reset unit shown 8th is explained below using the 9 to 11 described in more detail.

In 9 ist dargestellt, dass die Positionsausgleichseinheit 8 sich in einer zentrierten Position (sogenannte Parkposition) an der Robotereinheit 1 befindet. Das bedeutet, dass die Längsachse der Positionsausgleichseinheit 8 durch die Längsachse der Robotereinheit 1 verläuft. Dies wird dadurch deutlich, dass die Verbindungsschnur 14, wenn sie nach oben verlängert verlaufen würde, durch die Spitze des Zentrierkegels 7 verläuft. In dieser Stellung der Positionsausgleichseinheit 8 ist erkennbar, dass die federnd gelagerten Gleitlager 12 zwar vorgespannt, aber unbelastet oder nur gering vorgespannt, sind, d. h., dass die Federn 20 unter einer gewissen Vorspannung stehen, aber noch nicht zusammengedrückt sind. Im Gegensatz dazu ist die zumindest eine Feder 17 des Rückstellstößels 11 zusammengedrückt. Dies wird dadurch bewirkt, dass ein Roboterarm 26 auf einer Auflage oder an einem Anschlag 27 anliegt oder diesen bildet. Bevor diese in 9 gezeigte Parkposition erreicht wurde, hat der Rückstellstößel 11 nach der Trennung der Robotereinheit 1 von der Fahrzeugeinheit 9 bewirkt, dass die Längsachsen sowohl der Robotereinheit 1 als auch des Rückstellstößels 11 wieder ineinander liegen, sodass dadurch eine Zentrierung bewirkt wird. In dieser Parkposition ist die Fahrzeugeinheit 9 deshalb nicht dargestellt, da die Vorrichtung zum Laden des Elektrofahrzeuges mittels des Roboters zum Laden und zum Heranfahren des Fahrzeuges bereit ist.In 9 it is shown that the position compensation unit 8th in a centered position (so-called parking position) on the robot unit 1 is located. This means that the longitudinal axis of the position compensation unit 8th through the longitudinal axis of the robot unit 1 runs. This is evident from the fact that the connecting cord 14th if it would extend upwards, through the tip of the centering cone 7th runs. In this position the position compensation unit 8th it can be seen that the spring-loaded plain bearings 12th are pretensioned, but unloaded or only slightly pretensioned, ie that the springs 20th are under a certain tension, but are not yet compressed. In contrast, it is at least one spring 17th of the reset tappet 11 pressed together. This is done by having a robotic arm 26th on a support or on a stop 27 is applied or forms this. Before this in 9 parking position shown has been reached, the reset plunger has 11 after separating the robot unit 1 from the vehicle unit 9 causes the longitudinal axes of both the robot unit 1 as well as the reset tappet 11 lie one inside the other again so that a centering is effected. The vehicle unit is in this parking position 9 therefore not shown because the device for charging the electric vehicle by means of the robot is ready for charging and for approaching the vehicle.

In 10 ist gezeigt, dass die Robotereinheit 1 für den Steckvorgang bereit ist. Das bedeutet, dass das Fahrzeug zum Laden herangefahren worden ist und dabei die Fahrzeugeinheit 9 in die Nähe der Robotereinheit 1 gebracht worden ist. Mittels des Roboterarmes 26 wird dabei die Robotereinheit 1 in die Nähe der Fahrzeugeinheit 9 bewegt, sodass beispielsweise ein Zustand erzeugt wird, wie er in 2 dargestellt ist. In diesem Zustand ist ein optimaler Steckvorgang jedoch noch nicht möglich, sodass zum einen mittels des Roboterarmes 26 die Robotereinheit 1 über eine Aufwärtsbewegung 28 in Richtung der Fahrzeugeinheit 9 bewegt und damit angenähert wird. Über den Zentrierkegel 7 kann die Robotereinheit 1 in den korrespondierenden Zentriertrichter der Fahrzeugeinheit 9 eintauchen, sodass diese beiden Einheiten zueinander zentriert werden. Dieser Zentriervorgang wird jedoch nicht durch die augenblickliche Position des Roboterarmes 26 blockiert, da es möglich ist, dass die Robotereinheit 1 über die Oberfläche der stirnseitigen Enden der Führungsstange 19 bzw. deren Gleitplatten 21 entlang gleiten kann. Auch ein Winkelversatz wird ausgeglichen, da es nämlich möglich ist, dass die untere Oberfläche der Robotereinheit 1 von dem stirnseitigen Ende der zumindest einen Führungsstange 19 bzw. deren Gleitplatte 21 abheben kann. Bei diesem Zentriervorgang ist die Robotereinheit 21, insbesondere deren Steckerkopf, noch nicht so tief in den Gegenstecker der Fahrzeugeinheit 9 eingetaucht, als dass sich deren Kontaktpartner berühren könnten. Erst wenn der Zentriervorgang mittels der erfindungsgemäßen Positionsausgleichseinheit 8 stattgefunden hat, kann der eigentliche Steckvorgang weiter fortgesetzt werden und die Ladeposition erreicht werden.In 10 is shown that the robot unit 1 is ready to be plugged in. This means that the vehicle has been driven up for charging and the vehicle unit has been driven up 9 near the robot unit 1 has been brought. Using the robotic arm 26th becomes the robot unit 1 near the vehicle unit 9 moved so that, for example, a state is created like the one in 2 is shown. In this state, however, an optimal plugging process is not yet possible, so on the one hand by means of the robot arm 26th the robot unit 1 about an upward movement 28 towards the vehicle unit 9 is moved and thus approximated. About the centering cone 7th can the robot unit 1 into the corresponding centering funnel of the vehicle unit 9 immerse so that these two units are centered on each other. However, this centering process is not influenced by the current position of the robot arm 26th blocked as it is possible that the robot unit 1 over the surface of the front ends of the guide rod 19th or their sliding plates 21st can slide along. An angular offset is also compensated because it is possible that the lower surface of the robot unit 1 from the front end of the at least one guide rod 19th or their sliding plate 21st can take off. The robot unit is involved in this centering process 21st , especially its connector head, not yet so deeply into the mating connector of the vehicle unit 9 submerged so that their contact partners could touch. Only when the centering process is carried out by means of the position compensation unit according to the invention 8th has taken place, the the actual plugging process can be continued and the loading position can be reached.

Diese Ladeposition ist in 11 gezeigt. Dabei ist dann die Robotereinheit 11 nach erfolgter Zentrierung so tief in den nicht dargestellten Gegenstecker der Fahrzeugeinheit 9 eingetaucht, dass sich deren Kontaktpartner elektrisch miteinander verbinden und der Ladevorgang beginnen kann. Die Aufwärtsbewegung 28 der Robotereinheit 1 durch den Roboterarm 26 in Richtung der Fahrzeugeinheit 9 wird solange fortgesetzt, bis der Steckerkopf der Robotereinheit 1 in den Gegenstecker eingetaucht ist. Diese Kraft bei der Aufwärtsbewegung wird mittels des Rückstellstößels 11 durch den Roboterarm 26 aufgebracht, wobei die zumindest eine Feder 17 des Rückstellstößels 11 dabei entlastet ist, beidseitig die zumindest eine Feder 20 des Gleitlagers 12 zusammengedrückt wird, sodass dadurch auch die Positionsausgleichseinheit 8 zentriert unter der Robotereinheit 1 anliegt und die Kraft des Roboterarmes 26 optimal über den Rückstellstößel 11, genauer dessen Stange 22, übertragen wird.This loading position is in 11 shown. Then there is the robot unit 11 after centering so deep into the mating connector, not shown, of the vehicle unit 9 submerged so that their contact partners connect electrically to each other and the charging process can begin. The upward movement 28 the robot unit 1 through the robotic arm 26th towards the vehicle unit 9 continues until the connector head of the robot unit 1 is immersed in the mating connector. This force during the upward movement is released by means of the reset plunger 11 through the robotic arm 26th applied, the at least one spring 17th of the reset tappet 11 is relieved, the at least one spring on both sides 20th of the plain bearing 12th is compressed, so that the position compensation unit 8th centered under the robot unit 1 and the force of the robot arm 26th optimally via the reset tappet 11 , more precisely its rod 22nd , is transmitted.

Damit die Zentrierung stattfinden kann, ist die Verbindungsschnur 14 erforderlich, da diese es ermöglicht, dass die Stange 22 um den oberen Anlagepunkt, insbesondere im Bereich des Halteringes 25, herum pendeln kann. Damit die Stange 22 auch freigegeben werden kann, wenn der Roboterarm 26, wie in 11 dargestellt, die Aufwärtsbewegung 28 bewirkt, ist am unteren Ende der Verbindungsschnur 14 ein weiterer Haltering 25 angeordnet, der jedoch nicht fest an der Grundplatte 15 angeordnet ist, sondern sich dort lösbar abstützt.So that the centering can take place, the connecting cord is 14th required as this allows the rod 22nd around the upper contact point, especially in the area of the retaining ring 25th can commute around. So that the pole 22nd can also be released when the robotic arm 26th , as in 11 shown, the upward movement 28 causes is at the lower end of the connecting cord 14th another retaining ring 25th arranged, but not fixed to the base plate 15th is arranged, but is releasably supported there.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1.1.
RobotereinheitRobot unit
2.2.
AnschlusseinheitConnection unit
3.3.
KunststoffgehäusePlastic housing
4.4th
KontaktringeContact rings
5.5.
Erster KontaktbereichFirst contact area
6.6th
Zweiter KontaktbereichSecond contact area
7.7th
ZentrierkegelCentering cone
8.8th.
PositionsausgleicheinheitPosition compensation unit
9.9.
FahrzeugeinheitVehicle unit
10.10.
BasisplatteBase plate
11.11.
RückstellstößelReset tappet
12.12th
Gleitlagerbearings
13.13th
StößelPlunger
14.14th
VerbindungsschnurConnecting cord
15.15th
GrundplatteBase plate
16.16.
FührungsstangeGuide rod
17.17th
Federfeather
18.18th
Trichterfunnel
19.19th
FührungsstangeGuide rod
20.20th
Federfeather
21.21.
GleitplatteSliding plate
22.22nd
Stangepole
23.23
Oberer TrichterUpper funnel
24.24
Mittlerer TrichterMiddle funnel
25.25th
HalteringRetaining ring
26.26th
RoboterarmRobotic arm
27.27
Anschlag (am Roboter)Stop (on robot)
28.28.
AufwärtsbewegungUpward movement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102018127173 [0002]DE 102018127173 [0002]

Claims (10)

Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeuges mit einer einen Steckerkopf aufweisenden Robotereinheit (1) und einer an dem Elektrofahrzeug angeordneten Fahrzeugeinheit mit einem Gegenstecker, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, insbesondere die Robotereinheit (1), weiterhin eine Positionsausgleichseinheit/Rückstelleinheit (8) umfasst, wobei die Positionsausgleichseinheit (8) es dem Steckerkopf der Robotereinheit (1) ermöglicht, sich in vertikaler Lage und Winkelposition dem Gegenstecker der Fahrzeugeinheit im Fahrzeug optimal anzupassen.Device for charging an electric vehicle with a robot unit (1) having a connector head and a vehicle unit arranged on the electric vehicle with a mating connector, characterized in that the device, in particular the robot unit (1), furthermore comprises a position compensation unit / reset unit (8), wherein the position compensation unit (8) enables the connector head of the robot unit (1) to optimally adapt to the mating connector of the vehicle unit in the vehicle in terms of its vertical position and angular position. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsausgleichseinheit (8) eine Basisplatte (10) aufweist, an der unterhalb ein Rückstellstößel (11) und oberhalb zumindest Gleitlager (12) angeordnet ist, und die weiterhin einen an ihr bewegbar gelagerten Stößel (13) aufweist.Device according to Claim 1 , characterized in that the position compensation unit (8) has a base plate (10) on which a reset plunger (11) is arranged below and at least slide bearing (12) above, and which furthermore has a plunger (13) mounted movably on it. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellstößel (11) zumindest eine vorgespannte Führungsstange (16) aufweist.Device according to Claim 2 , characterized in that the reset tappet (11) has at least one pretensioned guide rod (16). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellstößel (11) drei Führungsstangen (16) aufweist, die in einem Winkel von 120 Grad zueinander, bezogen auf die Mittenlängsachse des Rückstellstößels (11), angeordnet sind.Device according to Claim 3 , characterized in that the resetting tappet (11) has three guide rods (16) which are arranged at an angle of 120 degrees to one another, based on the central longitudinal axis of the resetting tappet (11). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (12) zumindest eine vorgespannte Führungsstange (19) aufweist, die mit ihrem einen Ende bewegbar in der Basisplatte (10) geführt angeordnet ist und die an ihrem anderen Ende eine der Robotereinheit (1) zugewandte Gleitplatte (21) aufweist.Device according to Claim 2 , characterized in that the slide bearing (12) has at least one pretensioned guide rod (19) which is arranged with its one end movably guided in the base plate (10) and the slide plate (21) facing the robot unit (1) at its other end ) having. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (13) als Stange (22) ausgebildet ist, wobei an dem der Robotereinheit (1) zugewandten Ende der Stange (22) ein oberer Trichter und etwa in der Mitte der Stange (22) ein mittlerer Trichter (24) vorhanden ist.Device according to Claim 2 , characterized in that the plunger (13) is designed as a rod (22), with an upper funnel at the end of the rod (22) facing the robot unit (1) and a middle funnel (approximately in the middle of the rod (22)). 24) is available. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stange (22) eine Verbindungsschnur (14) verläuft, die mit ihrem einen Ende mit der Robotereinheit (1) fest verbunden ist und sich mit ihrem anderen Ende lösbar an der Basisplatte (10) abstützt.Device according to Claim 6 , characterized in that a connecting cord (14) runs through the rod (22), one end of which is firmly connected to the robot unit (1) and the other end of which is releasably supported on the base plate (10). Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Enden der Verbindungsschnur (14) jeweils ein Haltering (25) angeordnet ist.Device according to Claim 7 , characterized in that a retaining ring (25) is arranged at each of the two ends of the connecting cord (14). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstangen (16, 19) jeweils mit einer Feder (17, 20) vorgespannt sind.Device according to one of the Claims 3 to 7th , characterized in that the guide rods (16, 19) are each preloaded with a spring (17, 20). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellstößel (11) einen in Richtung der Robotereinheit (1) weisenden Trichter (18) bildet.Device according to one of the Claims 2 to 9 , characterized in that the resetting tappet (11) forms a funnel (18) pointing in the direction of the robot unit (1).
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