TWM567718U - 用於螺栓鎖緊及拆卸的工具和換電機器人 - Google Patents

Abstract

本創作屬於智慧工具領域，具體提供一種用於螺栓鎖緊及拆卸的工具和換電機器人。本創作旨在解決電動汽車動力電池更換過程中螺栓鎖緊及拆卸的問題，為此目的，本創作的工具包括套筒，套筒能夠在動力源的驅動下移動和/或轉動，套筒的一端設置有第一配合孔，用於驅動待鎖緊或拆卸的螺栓轉動，並且第一配合孔的底端設置有錐形孔，用於容納和支撐螺栓的端部。通過本創作的工具能夠使電動汽車在更換電池時，尤其是鎖緊螺栓時，能夠為螺栓提供可靠的支撐，同時能顯著減小螺栓與錐形孔內壁之間的磨損，延長了螺栓與套筒的使用壽命。

Description

用於螺栓鎖緊及拆卸的工具和換電機器人

本創作屬於智慧工具領域，具體提供一種用於螺栓鎖緊及拆卸的工具和換電機器人。

動力電池通常採用多個螺栓固定在電動汽車上，換電時需要借助換電機器人將動力電池安裝到電動汽車上或從電動汽車上拆下，為此在動力電池上設有多個可活動的螺栓，螺栓的下部設有螺栓套筒，在動力電池未安裝到電動汽車的情況下，螺栓的下端部伸出螺栓套筒，並且螺栓鎖緊及拆卸工具需經由該螺栓套筒來旋擰螺栓。現有的螺栓鎖緊及拆卸工具無法滿足這種螺栓的鎖緊及拆卸要求。

相應地，本領域需要一種新的用於螺栓鎖緊和拆除工具來解決上述問題。

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決上述動力電池更換過程中螺栓鎖緊及拆卸的問題，本創作提供了一種用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，工具包括套筒，套筒能夠在動力源的驅動下移動和/或轉動，套筒的一端設置有第一配合孔，用於實現套筒和螺栓的抗扭轉連接，第一配合孔的底端設置有孔狀結構，孔狀結構與第一配合孔銜接處的端面暴露於第一配合孔，使得第一配合孔和孔狀結構形成階梯孔，孔狀結構用於支撐螺栓的端部。

在上述工具的優選技術方案中，第一配合孔在和孔狀結構銜接的端面處設置有墊圈。

在上述工具的優選技術方案中，墊圈採用聚氨酯材料製成。

在上述工具的優選技術方案中，第一配合孔是多邊形孔；並且/或者孔狀結構是錐形孔。

在上述工具的優選技術方案中，工具還包括動力源，動力源的一端設置有用於連接套筒的配合柱。

在上述工具的優選技術方案中，套筒的另一端設置有第二配合孔，第二配合孔與配合柱匹配連接。

在上述工具的優選技術方案中，動力源上設置有用於控制動力源扭矩輸出的聯動開關。

在另一方面，本創作提供了一種換電機器人，其特徵在於，機器人具有多個上述優選技術方案中任一項所述的工具。

在上述換電機器人的優選技術方案中，換電機器人還包括控制器，控制器用於同步控制多個工具。

本領域技術人員能夠理解的是，在本創作的優選技術方案中，在套筒的一端設置用於容納螺栓並與之抗扭轉連接的第一配合孔，在該第一配合孔的底端設置用於容納和支撐螺栓端部的錐形孔，使得錐形孔與圓柱形的螺栓端部為線接觸，因此在旋擰螺栓的過程中，該錐形孔在容納和支撐螺栓端部的同時使得螺栓與套筒之間的摩擦力最小，顯著地減小了螺栓與錐形孔內壁之間的磨損，延長了螺栓與套筒的使用壽命。進一步，通過在套筒的另一端設置第二配合孔，使得套筒能夠通過第二配合孔被動力源驅動旋轉，進而旋轉的套筒能夠自動地對螺栓進行旋擰。尤其是套筒和動力源的組合被設置到電動汽車的換電機器人上時，能夠使換電機器人對電動汽車的動力電池進行自動更換。

下面參照圖式來描述本創作的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本創作的技術原理，並非用於限制本創作的保護範圍。例如，雖然圖式中的各部件之間是按一定比例關係繪製的，但是這種比例關係並非一成不變，本領域技術人員可以根據需要對其作出調整，以便適應具體的應用場合，調整後的技術方案仍將落入本創作的保護範圍。

需要說明的是，在本創作的描述中，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方向或位置關係的術語是基於圖式所示的方向或位置關係，這僅僅是為了便於描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本創作的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本創作的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域技術人員而言，可根據具體情況理解上述術語在本創作中的具體含義。

如圖1和圖2所示，本創作的用於螺栓鎖緊及拆卸的工具主要包括套筒1和動力源3。其中，套筒1的上端設置有第一配合孔11，用於匹配螺栓並實現套筒1和螺栓之間的抗扭轉連接。該第一配合孔11的下端設置有與其連通的錐形孔12，用於容納和支撐螺栓的端部，並且錐形孔12與第一配合孔11銜接處的端面暴露于第一配合孔11中，即第一配合孔11外接圓的直徑大於錐形孔12上端的直徑，使得第一配合孔11和錐形孔12能夠共同形成階梯孔（圖中未標示）。並且，在第一配合孔11和錐形孔12銜接的端面處設置有墊圈2，該墊圈2在空間上位於第一配合孔11內。用於防止螺栓的端部撞擊套筒1。優選地該墊圈2由聚氨酯材料製成，或者本領域技術人員也可以根據需要採用其他具有彈性且耐磨的材料製作墊圈2。進一步，套筒1的下端還設置有第二配合孔13，用於連接匹配動力源3。

如圖2所示，動力源3的上端設置有矩形柱31，動力源3通過該矩形柱31與第二配合孔13匹配連接。因此，與矩形柱31相對應的第二配合孔13是矩形孔。此外本領域技術人員還可以根據需要，將矩形柱31設置成截面為其他非圓形的配合柱，並將第二配合孔13的結構作出適當的調整，以便第二配合孔13能夠與該配合柱相配合，並因此對套筒1進行周向固定，以便動力源3通過該矩形柱31能夠驅動套筒1繞軸線轉動。進一步，動力源3上還設置有聯動開關32，通過切換聯動開關32的狀態能夠控制動力源3的扭矩輸出，即通過切換聯動開關32的狀態能夠使動力源3的矩形柱31帶動套筒1繞軸線開始轉動或停止轉動。能夠理解的是，在動力源3驅動套筒1轉動時，通過調整動力源3的電流輸入，能夠調整動力源3的扭矩輸出的大小以及矩形柱31的轉速。

示例性地，動力源3包括電源輸入端、與該電源輸入端電連接的電機和與該電機的輸出軸同軸固定的矩形柱31。

進一步，雖然圖中未示出，但是本創作的工具還包括電源和控制器。電源與動力源3的電源輸入端電連接，用於為動力源3的電機提供動力以便動力源3能夠通過與第二配合孔13配合的矩形柱31驅動套筒1旋轉。控制器用於控制聯動開關32的通斷，進而控制動力源3與電源是否接通。

本領域技術人員能夠理解的是，由於本創作的工具是用於對電動汽車的動力電池上的螺栓進行拆卸和鎖緊的，所以本創作的工具可以被設置在電動汽車的換電機器人上，使機器人通過本創作的工具對電動汽車的動力電池上的螺栓進行拆卸和鎖緊。優選地換電機器人上包括與動力電池上螺栓數量相等的多個套筒1和與該套筒1相配合的動力源3。

示例性地，在圖3和圖4中，螺栓4和扭矩傳動結構7通過襯筒6連接到動力電池（圖中未示出）上。具體地，螺栓4和扭矩傳動結構7設置到襯筒6內，並且螺栓4和扭矩傳動結構7在襯筒6內都能夠沿軸向滑動。更具體地，襯筒6的上下兩端分別設置有上限位結構61和下限位結構62，螺栓4和扭矩傳動結構7被設置到上、下限位結構62之間，用以防止螺栓4從襯筒6的上端滑出，扭矩傳動結構7從襯筒6的下端滑出。

繼續參閱圖3，螺栓4的下段（圖中未示出）是非圓形柱，如正六邊形。扭矩傳動結構7沿螺栓4的軸線方向可滑動地設置在螺栓4的下段上，即扭矩傳動結構7和螺栓4抗扭轉地連接到一起。進一步，螺栓4沿周向設置有凸緣結構41，該凸緣結構41的下端能夠與扭矩傳動結構7的上端相抵，進而沿軸向對螺栓4進行限位，防止螺栓4穿出扭矩傳動結構7從動力電池上掉落。

進一步參閱圖3，扭矩傳動結構7的上端還通過復位彈簧5與襯筒6的上限位結構61相抵，並且在任何狀態下復位彈簧5都具有一定的壓縮量。因此，在復位彈簧5彈性力的作用下螺栓4能夠始終壓緊扭矩傳動結構7，使扭矩傳動結構7能夠被壓緊到下限位結構62上，防止電動汽車行駛過程中扭矩傳動結構7晃動。

如圖3和圖4所示，扭矩傳動結構7是外圓周為多邊形柱71，該多邊形柱71能夠被插進第一配合孔11中並與之相匹配，從而使扭矩傳動結構7和套筒1被同軸固定。進一步，扭矩傳動結構7還設置有第三配合孔72，其能夠與螺栓4下端的非圓形柱相匹配，進而使得螺栓4和扭矩傳動結構7被抗扭轉地連接到一起。

下面以動力電池的安裝和拆卸為例來對本創作的用於螺栓鎖緊及拆卸的工具的工作原理進行詳細說明。

動力電池被安裝到電動汽車上時，首先，換電機器人沿水平方向將動力電池運送至電動汽車上的安裝位。然後，換電機器人將動力電池、動力源3和套筒1進行舉升，直至動力電池進入到電動汽車上的安裝位，扭矩傳動結構7被插入第一配合孔11且扭矩傳動結構7的下端面與墊圈2相抵觸。此時螺栓4在重力的作用下落入錐形孔12內，使螺栓4下端面的外緣或下端面的倒角部分與錐形孔12的內壁接觸。換電機器人繼續舉升動力源3和套筒1，直至螺栓4的上端抵觸到電動汽車上的螺紋孔時，控制器使所有的聯動開關32全部閉合並在檢測到閉合信號時，使動力源3輸出扭矩，驅動套筒1帶動扭矩傳動結構7轉動，進而通過扭矩傳動結構7驅動螺栓4朝被擰緊的方向旋轉。隨著轉動，螺栓4沿軸線逐漸上升，直至螺栓4被擰緊，動力源3輸出的扭矩達到預定值時，動力電池被安裝固定到電動汽車上。此時換電機器人驅動動力源3下降至原來的位置，扭矩傳動結構7在復位彈簧5的作用下回到原來的位置並與襯筒6的下限位結構62相抵。

動力電池被從電動汽車上拆卸時，首先，換電機器人沿水平方向移動至與電動汽車上動力電池相對應的位置。然後，換電機器人對動力源3和套筒1進行舉升，在扭矩傳動結構7被插入第一配合孔11且扭矩傳動結構7的下端面與墊圈2相抵觸時，套筒1被繼續舉升，直至螺栓4的下端面的外緣或下端面的倒角部分與錐形孔12的內壁接觸。控制器使所有的聯動開關32全部閉合並在檢測到閉合信號時，使動力源3輸出扭矩，驅動套筒1帶動扭矩傳動結構7轉動，進而通過扭矩傳動結構7驅動螺栓4朝被鬆開的方向旋轉。隨著轉動，螺栓4沿軸線逐漸下降，直至螺栓4與電動汽車上的螺紋孔完全脫離，動力源3停止扭矩輸出，動力電池被從電動汽車上取下。

本領域技術人員能夠理解是，由於錐形孔12具有向下逐漸收縮的錐形面，所以螺栓4與錐形孔12接觸時，實際上是螺栓4的下端面的外緣或倒角結構與該錐形面之間的線接觸，相對於將錐形孔12設置成圓孔且該圓孔能夠與螺栓4接觸時，減少了螺栓4的旋轉上升的過程中螺栓4與錐形孔12內壁的摩擦。此外，本領域技術人員還可以根據需要，將錐形孔12設置成其他的孔型結構，例如將錐形孔12設置成孔徑大於螺栓4直徑的圓孔，只是此種結構雖然能夠容納螺栓4但是不能夠將螺栓4快速頂出。

本領域技術人員能夠理解的是，上文所述的配合孔（11、13、72）和配合柱均是橫截面非圓的結構，本領域技術人員可根據需要將對其進行適當調整，例如將上述配合孔設置成梅花狀孔、橢圓孔、正方形孔等。

至此，已經結合圖式所示的優選實施方式描述了本創作的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本創作的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本創作的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本創作的保護範圍之內。

1‧‧‧套筒
11‧‧‧第一配合孔
12‧‧‧錐形孔
13‧‧‧第二配合孔
2‧‧‧墊圈
3‧‧‧動力源
31‧‧‧矩形柱
32‧‧‧聯動開關
4‧‧‧螺栓
41‧‧‧凸緣結構
5‧‧‧復位彈簧
6‧‧‧襯筒
61‧‧‧上限位結構
62‧‧‧下限位結構
7‧‧‧扭矩傳動結構
71‧‧‧多邊形柱
72‧‧‧第三配合孔

圖1是本創作實施例的用於螺栓鎖緊及拆卸的工具的套筒的剖視圖。 圖2是本創作實施例的用於螺栓鎖緊及拆卸的工具的動力源的示意圖。 圖3是本創作實施例的螺栓的示意圖。 圖4是本創作實施例的扭矩傳動結構的示意圖。

Claims (9)

1. 一種用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，包括： 一套筒，該套筒能夠在一動力源的驅動下移動和/或轉動，其中，該套筒的一端設置有一第一配合孔，用於實現該套筒和一螺栓的抗扭轉連接，該第一配合孔的底端設置有一孔狀結構，該孔狀結構與該第一配合孔銜接處的端面暴露於該第一配合孔，使得該第一配合孔和該孔狀結構形成一階梯孔，該孔狀結構用於支撐該螺栓的端部。
2. 如請求項1所述之用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，其中該第一配合孔在和該孔狀結構銜接的端面處設置有一墊圈。
3. 如請求項2所述之用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，其中該墊圈採用一聚氨酯材料製成。
4. 如請求項1所述之用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，其中該第一配合孔是一多邊形孔；並且/或者該孔狀結構是一錐形孔。
5. 如請求項1所述之用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，其中該動力源的一端設置有用於連接該套筒的一配合柱。
6. 如請求項5所述之用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，其中該套筒的另一端設置有一第二配合孔，該第二配合孔與該配合柱匹配連接。
7. 如請求項6所述之用於螺栓鎖緊及拆卸的工具，其中該動力源上設置有用於控制該動力源扭矩輸出的一聯動開關。
8. 一種換電機器人，包括： 一如請求項1至7中任一項所述之用於螺栓鎖緊及拆卸的一工具。
9. 如請求項8所述之換電機器人，更包括一控制器，該控制器用於同步控制多個該工具。