電池更換裝置和電池更換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電池更換裝置和電池更換系統(tǒng)。電池更換裝置包括：底盤；可伸縮的支撐架，支撐架與底盤連接；水平載臺(tái)，水平載臺(tái)沿豎直方向與支撐架活動(dòng)連接；抓取裝置，抓取裝置活動(dòng)地設(shè)置在水平載臺(tái)上。本發(fā)明中的電池更換裝置在底盤上安裝有可伸縮的支撐架，并在可伸縮的支撐架上設(shè)置有水平載臺(tái)，通過活動(dòng)地設(shè)置在水平載臺(tái)上的抓取裝置可完成對(duì)電池的抓取任務(wù)。使用電池更換裝置時(shí)，首先通過抓取裝置將電池拖動(dòng)到在水平載臺(tái)上，然后通過調(diào)節(jié)可伸縮的支撐架，使與支撐架相連接的水平載臺(tái)在豎直方向上移動(dòng)，從而到達(dá)工作目標(biāo)位置。本發(fā)明中的電池更換裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、運(yùn)行穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
【專利說明】電池更換裝置和電池更換系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池更換領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電池更換裝置和電池更換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自從1885年，德國人卡爾.本茨發(fā)明了第一臺(tái)近代汽車開始，汽車在我們的日常生活中起到了越來越重要的作用。但是至今為止，汽車的主要?jiǎng)恿碓慈詾椴豢稍偕氖停罅渴褂檬湍茉词窃斐森h(huán)境污染的主要原因。汽車排放的廢氣來源于汽油或柴油等能源燃燒后產(chǎn)生的廢物。理想情況下，上述能源燃燒后會(huì)產(chǎn)生水和二氧化碳，但實(shí)際反應(yīng)中還會(huì)產(chǎn)生其他附加產(chǎn)物，例如:氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫等。其中，二氧化硫就是酸雨的主要成分之一，二氧化碳的大量排放會(huì)造成溫室效應(yīng)，而其他廢氣的成分均會(huì)對(duì)人的身體有致命威脅，從而對(duì)人類的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重危害。
[0003]為改變上述問題，國家提倡“低碳經(jīng)濟(jì)”，電動(dòng)汽車作為實(shí)現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型的途徑之一，已經(jīng)成為世界各主要國家和汽車制造廠商共同的戰(zhàn)略選擇。電動(dòng)汽車的電力來源比較豐富，目前能高效、穩(wěn)定的提供能源的方式仍然是電池，因而不斷提高電池的相關(guān)技術(shù)是發(fā)展的必然要求。隨著電池的相關(guān)技術(shù)不斷提高，電池的體積、重量和儲(chǔ)存量等因素成為制約電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力和動(dòng)力的主要因素，因而電池能量補(bǔ)充這一問題亟待解決。
[0004]目前，電動(dòng)汽車主要采用更換電池的方法，來解決為電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航的問題。當(dāng)電動(dòng)汽車的電池能源耗盡后，需將充滿電的電池更換到電動(dòng)汽車上，以保證電動(dòng)汽車正常工作，而后將待充電池放到電池充電柜上進(jìn)行充電，以備下次更換電池時(shí)使用。這種為電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航的方式，不僅保證電動(dòng)汽車可以長時(shí)間工作，而且縮短了充電的等待時(shí)間，因而得到廣泛的應(yīng)用。但由于電池更換技術(shù)尚不完善，更換電池還存在等待時(shí)間長、耗費(fèi)人力多、工作效率低等問題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的電池更換裝置主要采用堆垛機(jī)的模式，電池更換裝置包括第一抓取裝置、第二抓取裝置和傳遞設(shè)備。使用現(xiàn)有技術(shù)中的電池更換裝置時(shí)，首先通過第一抓取裝置將汽車中的電池抓取出來，然后第一抓取裝置將電池放到傳遞設(shè)備上并運(yùn)送到第二抓取裝置的工作位置處，而后第二抓取裝置將電池從傳遞設(shè)備上轉(zhuǎn)移到充電柜內(nèi)等待充電。由于現(xiàn)有技術(shù)中的電池更換裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間大、制造成本高等問題，因而不利于生產(chǎn)管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種電池更換裝置和電池更換系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的電池更換裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高的問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電池更換裝置，包括:底盤；可伸縮的支撐架，支撐架與底盤連接；水平載臺(tái)，水平載臺(tái)沿豎直方向與支撐架活動(dòng)連接；抓取裝置，抓取裝置活動(dòng)地設(shè)置在水平載臺(tái)上。
[0008]進(jìn)一步地，支撐架包括第一支撐架和第二支撐架，第二支撐架滑動(dòng)地設(shè)置在第一支撐架上。
[0009]進(jìn)一步地,底盤包括第一底盤和第二底盤,第一底盤與第二底盤可樞轉(zhuǎn)地連接,第一支撐架安裝在第二底盤上。
[0010]進(jìn)一步地，水平載臺(tái)是可伸縮的。
[0011]進(jìn)一步地，水平載臺(tái)包括第一水平載臺(tái)和第二水平載臺(tái)，第一水平載臺(tái)沿豎直方向與第二支撐架滑動(dòng)連接，第二水平載臺(tái)滑動(dòng)設(shè)置在第一水平載臺(tái)上，抓取裝置與第二水平載臺(tái)連接。
[0012]進(jìn)一步地，電池更換裝置還包括驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)第一底盤水平移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)元件、和/或驅(qū)動(dòng)第一水平載臺(tái)沿第二支撐架的延伸方向移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)元件、和/或驅(qū)動(dòng)第二水平載臺(tái)沿第一水平載臺(tái)滑動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)元件、和/或驅(qū)動(dòng)抓取裝置沿第二水平載臺(tái)移動(dòng)的第四驅(qū)動(dòng)元件、和/或驅(qū)動(dòng)第二底盤沿第一底盤轉(zhuǎn)動(dòng)的第五驅(qū)動(dòng)元件。
[0013]進(jìn)一步地，電池更換裝置還包括控制單元，控制單元與驅(qū)動(dòng)單元連接，用于控制驅(qū)動(dòng)單元的啟停。
[0014]進(jìn)一步地，電池更換裝置還包括位置檢測單元，位置檢測單元與控制單元連接，位置檢測單元包括用于檢測第一底盤的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第一檢測元件、和/或用于檢測第一水平載臺(tái)的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第二檢測元件、和/或用于檢測第二水平載臺(tái)的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第三檢測元件、和/或用于檢測抓取裝置的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第四檢測元件。
[0015]進(jìn)一步地，電池更換裝置還包括限位檢測單元，限位檢測單元與控制單元連接，限位檢測單元包括用于檢測第一底盤是否到達(dá)極限位置的第一開關(guān)元件、和/或用于檢測第二底盤是否轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置的第二開關(guān)元件。
[0016]進(jìn)一步地，抓取裝置包括滑移塊和與滑移塊連接的操作手，滑移塊通過絲杠與第二水平載臺(tái)滑動(dòng)連接；操作手包括第一操作手和第二操作手，第一操作手和第二操作手之間形成大小可調(diào)的抓取空間。
[0017]進(jìn)一步地,第一操作手包括突出設(shè)置的第一^勾和第一突頭，第二操作手包括突出設(shè)置的第二卡勾和第二突頭。
[0018]進(jìn)一步地，抓取裝置還包括第六驅(qū)動(dòng)元件，第六驅(qū)動(dòng)元件與控制單元連接，第六驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)第一操作手和第二操作手運(yùn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)抓取空間的大小。
[0019]進(jìn)一步地，抓取裝置還包括探觸桿和安裝座，安裝座與滑移塊連接，探觸桿包括桿部和彈性元件，桿部通過彈性元件活動(dòng)設(shè)置在安裝座上；抓取裝置還包括用于檢測被抓取的電池是否與抓取空間配合到位的第三開關(guān)元件，第三開關(guān)元件與控制單元連接。
[0020]進(jìn)一步地，抓取裝置還包括用于檢測操作手與被抓取的電池之間距離的第六檢測元件、和/或用于檢測第一操作手和第二操作手之間當(dāng)前開度的第七檢測元件，第六檢測元件和/或第七檢測元件與 控制單元連接。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種電池更換系統(tǒng)，包括充電柜和電池更換裝置，電池更換系統(tǒng)還包括導(dǎo)軌，充電柜設(shè)置在導(dǎo)軌的一側(cè)或兩側(cè)，電池更換裝置是上述的電池更換裝置，電池更換裝置沿導(dǎo)軌活動(dòng)地設(shè)置。
[0022]本發(fā)明中的電池更換裝置在底盤上安裝有可伸縮的支撐架，并在可伸縮的支撐架上設(shè)置有水平載臺(tái)，通過活動(dòng)地設(shè)置在水平載臺(tái)上的抓取裝置可完成對(duì)電池的抓取任務(wù)。使用電池更換裝置時(shí)，首先通過抓取裝置將電池拖動(dòng)到在水平載臺(tái)上，然后通過調(diào)節(jié)可伸縮的支撐架，使與支撐架相連接的水平載臺(tái)在豎直方向上移動(dòng)，從而到達(dá)工作目標(biāo)位置。本發(fā)明中的電池更換裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、運(yùn)行穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0024]圖1示意性示出了本發(fā)明中的電池更換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2示意性示出了本發(fā)明中的電池更換裝置的一個(gè)角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3示意性示出了本發(fā)明中的電池更換裝置的正視圖；
[0027]圖4示意性示出了本發(fā)明中的抓取裝置的一個(gè)角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5示意性示出了本發(fā)明中的抓取裝置的另一個(gè)角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6示意性示出了本發(fā)明中的電池托盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖7示意性示出了本發(fā)明中的充電柜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖8示意性示出了本發(fā)明中的電池更換系統(tǒng)的控制原理圖；以及
[0032]圖9示意性示出了本發(fā)明中的第二驅(qū)動(dòng)元件的控制原理圖。`【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0034]作為本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種電池更換裝置。如圖2至圖5所示，電池更換裝置包括:底盤10、可伸縮的支撐架20、水平載臺(tái)30和抓取裝置40?？缮炜s的支撐架20與底盤10連接；水平載臺(tái)30沿豎直方向與支撐架20活動(dòng)連接；抓取裝置40活動(dòng)地設(shè)置在水平載臺(tái)30上。優(yōu)選地，如圖6所示，電池放置在電池托盤80上。
[0035]使用電池更換裝置時(shí)，首先通過抓取裝置40將電池托盤80 (電池放置在電池托盤80上)拖動(dòng)到在水平載臺(tái)30上，然后通過調(diào)節(jié)可伸縮的支撐架20，使與支撐架20相連接的水平載臺(tái)30在豎直方向上移動(dòng)，從而使水平載臺(tái)30到達(dá)工作位置。優(yōu)選地，水平載臺(tái)30的上表面設(shè)置有與電池托盤80相配合的導(dǎo)槽。由于設(shè)置有導(dǎo)向作用的導(dǎo)槽，因而使得電池托盤80在抓取裝置40的拖動(dòng)下可以很順利地被拖動(dòng)到水平載臺(tái)30上，并且導(dǎo)槽同時(shí)起到限位的作用，放置在水平載臺(tái)30上的電池托盤80在導(dǎo)槽的限位作用下不會(huì)發(fā)生左右晃動(dòng)的情況，從而提高了運(yùn)載電池托盤80的穩(wěn)定性。本發(fā)明中的電池更換裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、運(yùn)行穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
[0036]優(yōu)選地,如圖2和圖3所示的實(shí)施例中,底盤10包括第一底盤11和第二底盤12,第一底盤11與第二底盤12可樞轉(zhuǎn)地連接。進(jìn)一步地，第二底盤12通過回轉(zhuǎn)支撐與第一底盤11連接。優(yōu)選地，用戶可以根據(jù)需要在0-360度的范圍內(nèi)調(diào)整第二底盤12的旋轉(zhuǎn)角度。由于第二底盤12可相對(duì)于第一底盤11轉(zhuǎn)動(dòng)，因而使得電池更換裝置的水平載臺(tái)30可在水平面內(nèi)調(diào)整工作角度，以到達(dá)工作位置，從而增加了電池更換裝置的工作范圍。
[0037]本發(fā)明中的電池更換裝置還包括驅(qū)動(dòng)單元50，驅(qū)動(dòng)單元50包括驅(qū)動(dòng)第一底盤11水平移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)元件51 (請參考圖2和圖3)。如圖2和圖3所示的實(shí)施例中，第一驅(qū)動(dòng)兀件51是行走電機(jī),第一驅(qū)動(dòng)兀件51固定設(shè)置在第一底盤11上，第一底盤11的下表面上設(shè)置有第一齒輪，第一驅(qū)動(dòng)元件51工作時(shí)驅(qū)動(dòng)第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，第一驅(qū)動(dòng)元件51還可以是氣缸。如圖1所不，當(dāng)導(dǎo)軌70上設(shè)置有與第一齒輪相哨合的第一齒條時(shí),第一驅(qū)動(dòng)元件51驅(qū)動(dòng)第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第一齒輪會(huì)帶著電池更換裝置沿著第一齒條的設(shè)置方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電池更換裝置在導(dǎo)軌70上運(yùn)動(dòng)。由于第一齒輪與第一齒條配合傳力穩(wěn)定，因而提高了電池更換裝置工作可靠性。優(yōu)選地，第一底盤11的下表面設(shè)置有滾輪，電池更換裝置通過上述滾輪實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌70上滾動(dòng)運(yùn)行。由于設(shè)置有滾輪，使電池更換裝置在導(dǎo)軌70上滾動(dòng)前進(jìn)，而非滑動(dòng)前進(jìn)，因而減小了摩擦阻力，不僅延長了電池更換裝置的使用壽命，而且減少了能量的損耗、提高了工作效率。
[0038]本發(fā)明中的電池更換裝置還包括控制單元，控制單元與驅(qū)動(dòng)單元50連接，用于控制驅(qū)動(dòng)單元50的啟停。
[0039]本發(fā)明中的電池更換裝置還包括位置檢測單元，位置檢測單元與控制單元連接，位置檢測單元包括用于檢測第一底盤11的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第一檢測元件。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第一檢測元件是接近式傳感器。第一檢測元件設(shè)置在第一底盤11的下表面上。控制器可以通過第一檢測元件采集電池更換裝置的當(dāng)前位置，然后通過第一驅(qū)動(dòng)元件51使電池更換裝置運(yùn)動(dòng)到初始位置，而后等待下一步運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以通過第一檢測元件采集電池更換裝置的實(shí)時(shí)位置，從而判斷電池更換裝置是否運(yùn)動(dòng)到位、是否需要前進(jìn)運(yùn)行、是否需要后退運(yùn)行或停止運(yùn)動(dòng)等問題。
[0040]本發(fā)明中的電池更換裝置還包括限位檢測單元，限位檢測單元與控制單元連接，限位檢測單元包括用于檢測第一底盤11是否到達(dá)極限位置的第一開關(guān)元件。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第一開關(guān)元件是行程開關(guān)。第一開關(guān)元件設(shè)置在第一底盤11的下表面上，用于觸發(fā)第一開關(guān)元件的第一觸發(fā)元件安裝在導(dǎo)軌上。當(dāng)電池更換裝置上的第一開關(guān)元件被導(dǎo)軌上的第一觸發(fā)元件觸發(fā)時(shí)，第一開關(guān)元件向控制器發(fā)出開關(guān)信號(hào)，從而停止驅(qū)動(dòng)單元50的所有運(yùn)動(dòng)，即電池更換裝置急停。由于設(shè)置有第一開關(guān)元件，從而保證電池更換裝置具有急停的功能，從而避免了電池更換裝置可能發(fā)生運(yùn)動(dòng)過快而脫軌的危險(xiǎn)。
[0041]本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)單元50包括驅(qū)動(dòng)第二底盤12沿第一底盤11轉(zhuǎn)動(dòng)的第五驅(qū)動(dòng)元件。優(yōu)選地，本發(fā)明中的第五驅(qū)動(dòng)元件是電機(jī)。當(dāng)然第五驅(qū)動(dòng)元件還可以是氣缸。由于設(shè)置有第五驅(qū)動(dòng)元件，從而使第二底盤12可相對(duì)于第一底盤11轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0042]本發(fā)明中的限位檢測單元包括用于檢測第二底盤12是否轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置的第二開關(guān)元件。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第二開關(guān)元件是接近開關(guān)。用戶可根據(jù)實(shí)際需要通過將第二開關(guān)元件安裝在不同的角度，從而控制第二底盤12可旋轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)范圍。當(dāng)?shù)诙妆P12轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置的時(shí)候，第二開關(guān)元件被觸發(fā)，第二開關(guān)元件向控制器發(fā)出開關(guān)信號(hào)，從而停止第二底盤12的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0043]優(yōu)選地，如圖2和圖3所示，支撐架20包括第一支撐架21和第二支撐架22，第二支撐架22滑動(dòng)地設(shè)置在第一支撐架21上。優(yōu)選地，第一支撐架21有兩個(gè)，第一支撐架21安裝在第二底盤12上。兩個(gè)第一支撐架21左右相對(duì)地設(shè)置在底盤10的第二底盤12的上表面處，且兩個(gè)第一支撐架21與第二底盤12通過螺紋連接，當(dāng)然也可以通過焊接或鉚接將二者連接。進(jìn)一步地，第二支撐架22有兩個(gè)，兩個(gè)第二支撐架22分別與兩個(gè)第一支撐架21連接。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第一支撐架21沿豎直方向設(shè)置有第一直線導(dǎo)軌，第二支撐架22通過第一直線導(dǎo)軌與第一支撐架21滑動(dòng)連接。由于設(shè)置有第一支撐架21和第二支撐架22，因而增加了水平載臺(tái)30在豎直方向移動(dòng)的距離，從而擴(kuò)大了電池更換裝置的工作范圍、同時(shí)提高了更換電池的工作效率。
[0044]如圖2和圖3所示的實(shí)施例中，一個(gè)第一支撐架21上設(shè)置有相嚙合的主動(dòng)齒輪21a和從動(dòng)齒輪21b，且從動(dòng)齒輪21b套設(shè)在主動(dòng)絲杠21c的一端上，主動(dòng)絲杠21c的另一端可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在第二底盤12上。另一個(gè)第一支撐架21所在的一側(cè)設(shè)置有從動(dòng)絲杠21d，從動(dòng)絲杠21d的一端可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在第二底盤12上，主動(dòng)絲杠21c通過第一鏈條與從動(dòng)絲杠21d連接。優(yōu)選地，主動(dòng)絲杠21c設(shè)置有第一絲母21e。當(dāng)主動(dòng)絲杠21c轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一絲母21e會(huì)沿主動(dòng)絲杠21c在豎直方向做上升或下降運(yùn)動(dòng)，且第一絲母21e的上表面與第二支撐架22的下表面相接觸。進(jìn)一步地，從動(dòng)絲杠21d設(shè)置有第二絲母，第二絲母的上表面與第二支撐架22的下表面相接觸，第二絲母與第一絲母21e處在同一水平面內(nèi)。當(dāng)主動(dòng)齒輪21a轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)齒輪21b被主動(dòng)齒輪21a驅(qū)動(dòng)從而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，且從動(dòng)齒輪21b帶動(dòng)套設(shè)在其上的主動(dòng)絲杠21c轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)絲杠21c通過第一鏈條將運(yùn)動(dòng)傳遞給從動(dòng)絲杠21d，從而使從動(dòng)絲杠21d轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使第一絲母21e和第二絲母發(fā)生豎直方向的運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)帶動(dòng)第二支撐架22運(yùn)動(dòng)。
[0045]本發(fā)明中的水平載臺(tái)30是可伸縮的。由于水平載臺(tái)30可伸縮，因而使水平載臺(tái)30在水平方向可以到達(dá)更遠(yuǎn)的工作位置，從而增加了電池更換裝置的工作范圍。優(yōu)選地，水平載臺(tái)30包括第一水平載臺(tái)31和第二水平載臺(tái)32，第一水平載臺(tái)31沿豎直方向與第二支撐架22滑動(dòng)連接，第二水平載臺(tái)32滑動(dòng)設(shè)置在第一水平載臺(tái)31上，抓取裝置40與第二水平載臺(tái)32連接(請參考圖2和圖3)。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第二支撐架22沿豎直方向設(shè)置有第二直線導(dǎo)軌，第一水平載臺(tái)31通過第二直線導(dǎo)軌與第二支撐架22滑動(dòng)連接；第一水平載臺(tái)31沿水平方向設(shè)置有第三直線導(dǎo)軌，第二水平載臺(tái)32通過第三直線導(dǎo)軌與第一水平載臺(tái)31滑動(dòng)連接，從而實(shí)現(xiàn)水平載臺(tái)30可伸縮；第二水平載臺(tái)32上設(shè)置有滾珠絲杠，抓取裝置40通過上述滾珠絲杠與第二水平載臺(tái)32連接，從而實(shí)現(xiàn)抓取裝置40可在第二水平載臺(tái)32上移動(dòng)。
[0046]優(yōu)選地，第二支撐架22設(shè)置有鏈輪31a，電池更換裝置還包括第二鏈條，第二鏈條繞過鏈輪31a，且第二鏈條的一端固定在第一支撐架21上，第二鏈條的另一端固定在第一水平載臺(tái)31。當(dāng)?shù)诙渭?2運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏈輪31a會(huì)隨著第二支撐架22上下運(yùn)動(dòng)，鏈輪31a將動(dòng)力傳遞給第二鏈條，從而第一水平載臺(tái)31在第二鏈條的帶動(dòng)下發(fā)生豎直方向的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，還可以使用鋼絲繩替換第二鏈條，使用滑輪替換鏈輪31a，依然可以完成上述過程。
[0047]本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)單元50包括驅(qū)動(dòng)第一水平載臺(tái)31沿第二支撐架22的延伸方向移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)元件52、和/或驅(qū)動(dòng)第二水平載臺(tái)32沿第一水平載臺(tái)31滑動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)元件、和/或驅(qū)動(dòng)抓取裝置40沿第二水平載臺(tái)32移動(dòng)的第四驅(qū)動(dòng)元件53 (請參考圖2和圖3)。優(yōu)選地，第二驅(qū)動(dòng)元件52是電機(jī)。當(dāng)然第二驅(qū)動(dòng)元件52還可以是氣缸。進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)單元50還包括第一減速電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)元件52通過第一減速電機(jī)與主動(dòng)齒輪21a連接。第二驅(qū)動(dòng)元件52驅(qū)動(dòng)第一減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使主動(dòng)齒輪21a轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪21b被主動(dòng)齒輪21a驅(qū)動(dòng)因而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，且從動(dòng)齒輪21b帶動(dòng)套設(shè)在其上的主動(dòng)絲杠21c轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)絲杠21c通過第一鏈條將運(yùn)動(dòng)傳遞給從動(dòng)絲杠21d，從而使從動(dòng)絲杠21d轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使第一絲母21e和第二絲母發(fā)生豎直方向的運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)帶動(dòng)第二支撐架22運(yùn)動(dòng)。由于第二支撐架22，因而使設(shè)置在第二支撐架22上的鏈輪31a將動(dòng)力傳遞給第二鏈條，從而第一水平載臺(tái)31運(yùn)動(dòng)。
[0048]優(yōu)選地，本發(fā)明中的第三驅(qū)動(dòng)元件是電機(jī)。當(dāng)然第三驅(qū)動(dòng)元件還可以是氣缸。由于設(shè)置有第三驅(qū)動(dòng)元件，因而使第二水平載臺(tái)32可沿第一水平載臺(tái)31滑動(dòng)，從而使第二水平載臺(tái)32到達(dá)更遠(yuǎn)的工作位置。
[0049]優(yōu)選地，如圖2所示的實(shí)施例中，第四驅(qū)動(dòng)元件53是電機(jī)。第四驅(qū)動(dòng)元件53與第二水平載臺(tái)32的滾珠絲杠的一端連接。第四驅(qū)動(dòng)元件53運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得與滾珠絲杠連接的抓取裝置40沿著滾珠絲杠的長度方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了抓取裝置40可在第二水平載臺(tái)32上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，第四驅(qū)動(dòng)元件53還可以是氣缸。
[0050]本發(fā)明中的限位檢測單元包括用于檢測第一水平載臺(tái)31的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第二檢測元件、和/或用于檢測第二水平載臺(tái)32的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第三檢測元件、和/或用于檢測抓取裝置40的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第四檢測元件。
[0051]在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第二檢測元件是接近式傳感器。第二檢測元件設(shè)置在第一支撐架21上，用于檢測主動(dòng)絲杠21c的當(dāng)前位置。由于主動(dòng)絲杠21c最終將動(dòng)力傳遞給第一水平載臺(tái)31，因而檢測主動(dòng)絲杠21c的當(dāng)前位置也就是檢測第一水平載臺(tái)31在豎直方向上的當(dāng)前位置?？刂破骺梢酝ㄟ^第二檢測元件采集主動(dòng)絲杠21c的當(dāng)前位置，然后通過第二驅(qū)動(dòng)元件52使第一水平載臺(tái)31運(yùn)動(dòng)到初始位置，而后等待下一步運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，在另一個(gè)實(shí)施例中，第二檢測元件可用于檢測主動(dòng)絲杠21c實(shí)時(shí)的當(dāng)前位置。
[0052]在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第三檢測元件是接近式傳感器。第三檢測元件用于檢測第二水平載臺(tái)32相對(duì)于第一水平載臺(tái)31的當(dāng)前位置?？刂破魍ㄟ^第三檢測元件采集第二水平載臺(tái)32的當(dāng)前位置，然后通過第三驅(qū)動(dòng)元件使第二水平載臺(tái)32運(yùn)動(dòng)到初始位置，而后等待下一步運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，在另一個(gè)實(shí)施例中，第三檢測元件可用于檢測第二水平載臺(tái)32實(shí)時(shí)的當(dāng)前位置。
[0053]在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第四檢測元件是接近式傳感器。第四檢測元件用于檢測抓取裝置40相對(duì)于第二水平載臺(tái)32的當(dāng)前位置。控制器通過第四檢測元件采集抓取裝置40的當(dāng)前位置，然后通過第四驅(qū)動(dòng)元件使抓取裝置40運(yùn)動(dòng)到初始位置，而后等待下一步運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，第四檢測元件可用于檢測抓取裝置40實(shí)時(shí)的當(dāng)前位置。
[0054]如圖4和圖5所示，本發(fā)明中的抓取裝置40包括滑移塊41和與滑移塊41連接的操作手42，滑移塊41通過上述的滾珠絲杠與第二水平載臺(tái)32滑動(dòng)連接；操作手42包括第一操作手43和第二操作手44，第一操作手43和第二操作手44之間形成大小可調(diào)的抓取空間。優(yōu)選地，操作手42包括導(dǎo)桿，第一操作手43和第二操作手44分別滑設(shè)在導(dǎo)桿的兩端。進(jìn)一步地，第一操作手43上設(shè)置有第二齒條，第二操作手44上設(shè)置喲第三齒條，操作手42還包括與第二齒條和第三齒條同時(shí)嚙合的第二齒輪。使用操作手42時(shí),通過轉(zhuǎn)動(dòng)第二齒輪，使第二齒輪與第二齒條和第三齒條發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第一操作手43和第二操作手44之間的位置改變(第一操作手43和第二操作手44均可左右移動(dòng)),進(jìn)而改變了抓取空間的大小。
[0055]本發(fā)明中的抓取裝置40還包括第六驅(qū)動(dòng)元件45，第六驅(qū)動(dòng)元件45與控制單元連接，第六驅(qū)動(dòng)元件45驅(qū)動(dòng)第一操作手43和第二操作手44運(yùn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)抓取空間的大小(請參考圖4)。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，第六驅(qū)動(dòng)元件45是電機(jī)。當(dāng)然第六驅(qū)動(dòng)元件45也可以是氣缸。第六驅(qū)動(dòng)元件45與第二齒輪連接，通過第六驅(qū)動(dòng)元件45驅(qū)動(dòng)第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得第一操作手43和第二操作手44的相對(duì)位置改變。優(yōu)選地，第六驅(qū)動(dòng)元件45通過第二減速電機(jī)與第二齒輪連接。
[0056]本發(fā)明中的抓取裝置40還包括用于檢測第一操作手43和第二操作手44之間當(dāng)前開度的第七檢測元件，第七檢測元件與控制單元連接。優(yōu)選地，第七檢測元件是接近開關(guān)。控制器通過第七檢測元件采集第一操作手43和第二操作手44之間的當(dāng)前開度，然后驅(qū)動(dòng)第六驅(qū)動(dòng)元件45運(yùn)動(dòng)，使第一操作手43和第二操作手44的開度恢復(fù)到初始開度的大小，而后等待下一步運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，第七檢測元件用于檢測第一操作手43和第二操作手44之間實(shí)時(shí)的開度變化量。
[0057]如圖4和圖5所示的實(shí)施例中，第一操作手43包括突出設(shè)置的第一^^勾43a和第一突頭43b，第二操作手44包括突出設(shè)置的第二卡勾44a和第二突頭44b。第一卡勾43a、第一突頭43b、第二卡勾44a和第二突頭44b形成的抓取空間主要用于與電池托盤80上的電池托盤80的鎖頭相配合。使用時(shí)，首先將第一操作手43和第二操作手44之間的抓取空間調(diào)節(jié)到大于鎖頭的大小，當(dāng)鎖頭進(jìn)入抓取空間內(nèi)后，通過改變第一操作手43和第二操作手44之間的距離，進(jìn)而縮小抓取空間的大小，從而使第一卡勾43a和第二卡勾44a勾住鎖頭，且第一突頭43b和第二突頭44b用于托住鎖頭，以免鎖頭從抓取空間內(nèi)滑落。優(yōu)選地，當(dāng)電池托盤80的鎖頭頂在操作手42的抓取空間內(nèi)時(shí)，操作手42迫使鎖頭的鎖閂改變位置，從而完成了解鎖的過程，此時(shí)電池托盤80與汽車或者與充電柜60的鎖緊狀態(tài)解除，因而電池更換裝置可以將電池托盤80從汽車或者從充電柜60抓取出來。[0058]本發(fā)明中的抓取裝置40還包括用于檢測操作手42與被抓取的電池之間距離的第六檢測元件49，第六檢測元件49與控制單元連接(請參考圖5)。優(yōu)選地，第六檢測元件49是超聲波測距傳感器和激光位置傳感器。第六檢測元件49可以感測操作手42與電池托盤80之間的距離，控制器采集到該距離后經(jīng)過分析將控制信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)裝置50，進(jìn)而使驅(qū)動(dòng)電池更換裝置中的各部分裝置運(yùn)動(dòng)。除此之外，第六檢測元件49還具有可以準(zhǔn)確確定電池托盤80的鎖頭位置的作用。
[0059]優(yōu)選地，如圖4和圖5所示，抓取裝置40還包括探觸桿46和安裝座47，安裝座47與滑移塊41連接，探觸桿46包括桿部46a和彈性元件，桿部46a通過彈性元件活動(dòng)設(shè)置在安裝座47上；抓取裝置40還包括用于檢測被抓取的電池是否與被抓取空間配合到位的第三開關(guān)元件48，第三開關(guān)元件48與控制單元連接。當(dāng)抓取裝置40靠近電池托盤80直至電池托盤80頂住探觸桿46，使探觸桿46發(fā)生回縮，當(dāng)探觸桿46觸發(fā)第三開關(guān)元件48時(shí)，第三開關(guān)元件48發(fā)出觸發(fā)信號(hào)給控制器，控制器停止電池更換裝置進(jìn)一步向被抓取的電池方向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，控制器控制第六驅(qū)動(dòng)元件45運(yùn)動(dòng)，使第一操作手43和第二操作手44之間的開度改變，進(jìn)而抓住被抓取的電池托盤80，也就是抓住了被抓取的電池。由于第三開關(guān)元件48設(shè)置在探觸桿46的桿部46a的一端，并與探觸桿46間設(shè)置有一定的間隔，因此預(yù)留出了探觸桿46的回縮空間。當(dāng)電池托盤80的鎖頭離開電池更換裝置時(shí)，抵住探觸桿46的外力消失，由于桿部46a設(shè)置有彈性元件，因而使得探觸桿46在外力消失后可以恢復(fù)初始位置。[0060]作為本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種電池更換系統(tǒng)。如圖1所示，電池更換系統(tǒng)包括充電柜60、電池更換裝置和導(dǎo)軌70，充電柜60設(shè)置在導(dǎo)軌70的一側(cè)或兩側(cè)，電池更換裝置是上述的電池更換裝置，電池更換裝置沿導(dǎo)軌70活動(dòng)地設(shè)置。本發(fā)明中的電池更換系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、工作效率高和控制精確的特點(diǎn)。本發(fā)明中的電池更換系統(tǒng)可以廣泛適用于貨車、客車和乘用車。
[0061]優(yōu)選地，電池總放置在電池托盤80上。當(dāng)待充電的電池放置在充電柜60內(nèi)時(shí)，電池托盤80卡放在充電柜60內(nèi)相應(yīng)的卡槽中，以保證電池可以穩(wěn)定地放置。
[0062]優(yōu)選地，如圖7所示的充電柜60可容納上下共四層電池托盤80，每個(gè)充電托盤上可放置四節(jié)電池。進(jìn)一步地，每個(gè)電池托盤80上均設(shè)置有導(dǎo)向?qū)к?，?dǎo)向?qū)к壈╒型導(dǎo)軌和普通導(dǎo)軌。每層均設(shè)置有托盤鎖，以保證電池托盤80放置在充電柜60內(nèi)后可以對(duì)電池托盤80進(jìn)行定位和鎖緊。每個(gè)電池托盤80均設(shè)置有鎖頭，鎖頭可以將電池托盤80鎖定在充電柜60內(nèi)或?qū)㈦姵赝斜P鎖定在汽車內(nèi)。充電柜60除了具有存放電池、固定電池和為電池充電等功能外，還應(yīng)具有防火、防水、防塵和控溫的功能。其次、充電柜60還應(yīng)便于運(yùn)輸、組合和移動(dòng)，以滿足不同生產(chǎn)環(huán)境的需求。
[0063]如圖8和圖9所示，控制器包括電源模塊、CPU、RS_485串口通訊模塊、位置控制模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊。優(yōu)選地，觸摸屏和/或無線操作系統(tǒng)通過控制器控制電池更換系統(tǒng)中各部分裝置的運(yùn)動(dòng)。其中，觸摸屏通過數(shù)據(jù)線與控制器連接，用于普通用戶操作電池更換系統(tǒng)；而無線操作系統(tǒng)與控制器通過無線連接，用于工程人員調(diào)試電池更換系統(tǒng)。優(yōu)選地，無線操作系統(tǒng)包括多個(gè)手動(dòng)操作搖桿。
[0064]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池更換裝置，其特征在于，包括: 底盤(10)； 可伸縮的支撐架(20 )，所述支撐架(20 )與所述底盤(10 )連接； 水平載臺(tái)(30)，所述水平載臺(tái)(30)沿豎直方向與所述支撐架(20)活動(dòng)連接； 抓取裝置(40 )，所述抓取裝置(40 )活動(dòng)地設(shè)置在所述水平載臺(tái)(30 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池更換裝置，其特征在于，所述支撐架(20)包括第一支撐架(21)和第二支撐架(22 )，所述第二支撐架(22 )滑動(dòng)地設(shè)置在所述第一支撐架(21)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池更換裝置，其特征在于，所述底盤(10)包括第一底盤(11)和第二底盤(12 )，所述第一底盤(11)與所述第二底盤(12 )可樞轉(zhuǎn)地連接，所述第一支撐架(21)安裝在所述第二底盤(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池更換裝置，其特征在于，所述水平載臺(tái)(30)是可伸縮的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池更換裝置，其特征在于，所述水平載臺(tái)(30)包括第一水平載臺(tái)(31)和第二水平載臺(tái)(32)，所述第一水平載臺(tái)(31)沿豎直方向與所述第二支撐架(22)滑動(dòng)連接，所述第二水平載臺(tái)(32)滑動(dòng)設(shè)置在所述第一水平載臺(tái)(31)上，所述抓取裝置(40)與所述第二水平載臺(tái)(32)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池更換裝置，其特征在于，所述電池更換裝置還包括驅(qū)動(dòng)單元(50)，所述驅(qū)動(dòng)單元(50)包括驅(qū)動(dòng)所述第一底盤(11)水平移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)元件(51)、和/或驅(qū)動(dòng)所述第一水平載臺(tái)(31)沿所述第二支撐架(22)的延伸方向移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)元件(52)、和/或驅(qū)動(dòng)所述第二水平載臺(tái)(32)沿所述第一水平載臺(tái)(31)滑動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)元件、和/或驅(qū)動(dòng)所述抓取裝置(40)沿所述第二水平載臺(tái)(32)移動(dòng)的第四驅(qū)動(dòng)元件(53)、和/或驅(qū)動(dòng)所述第二底盤(12 )沿所述第一底盤(11)轉(zhuǎn)動(dòng)的第五驅(qū)動(dòng)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池更換裝置，其特征在于，所述電池更換裝置還包括控制單元，所述控制單元與所述驅(qū)動(dòng)單元(50)連接,用于控制所述驅(qū)動(dòng)單元(50)的啟停。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池更換裝置，其特征在于，所述電池更換裝置還包括位置檢測單元，所述位置檢測單元與所述控制單元連接，所述位置檢測單元包括用于檢測所述第一底盤(11)的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第一檢測元件、和/或用于檢測所述第一水平載臺(tái)(31)的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第二檢測元件、和/或用于檢測所述第二水平載臺(tái)(32)的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第三檢測元件、和/或用于檢測所述抓取裝置(40)的當(dāng)前位置與初始位置之間的距離的第四檢測元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池更換裝置，其特征在于，所述電池更換裝置還包括限位檢測單元，所述限位檢測單元與所述控制單元連接，所述限位檢測單元包括用于檢測所述第一底盤(11)是否到達(dá)極限位置的第一開關(guān)元件、和/或用于檢測所述第二底盤(12)是否轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置的第二開關(guān)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池更換裝置，其特征在于，所述抓取裝置(40)包括滑移塊(41)和與所述滑移塊(41)連接的操作手(42)，所述滑移塊(41)通過絲杠與所述第二水平載臺(tái)(32)滑動(dòng)連接；所述操作手(42)包括第一操作手(43)和第二操作手(44)，所述第一操作手(43)和所述第二操作手(44)之間形成大小可調(diào)的抓取空間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池更換裝置，其特征在于，所述第一操作手(43)包括突出設(shè)置的第一卡勾(43a)和第一突頭(43b)，所述第二操作手(44)包括突出設(shè)置的第二卡勾(44a)和第二突頭(44b)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池更換裝置，其特征在于，所述抓取裝置(40)還包括第六驅(qū)動(dòng)元件(45 )，所述第六驅(qū)動(dòng)元件(45 )與所述控制單元連接，所述第六驅(qū)動(dòng)元件(45 )驅(qū)動(dòng)所述第一操作手(43)和所述第二操作手(44)運(yùn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)所述抓取空間的大小。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池更換裝置，其特征在于，所述抓取裝置(40)還包括探觸桿(46 )和安裝座(47 )，所述安裝座(47 )與所述滑移塊(41)連接，所述探觸桿(46 )包括桿部(46a)和彈性元件，所述桿部(46a)通過所述彈性元件活動(dòng)設(shè)置在所述安裝座(47)上；所述抓取裝置(40)還包括用于檢測被抓取的電池是否與所述抓取空間配合到位的第三開關(guān)元件(48 )，所述第三開關(guān)元件(48 )與所述控制單元連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池更換裝置，其特征在于，所述抓取裝置(40)還包括用于檢測所述操作手(42)與所述被抓取的電池之間距離的第六檢測元件(49)、和/或用于檢測所述第一操作手(43)和所述第二操作手(44)之間當(dāng)前開度的第七檢測元件，所述第六檢測元件(49)和/或所述第七檢測元件與所述控制單元連接。
15.一種電池更換系統(tǒng)，包括充電柜(60)和電池更換裝置，其特征在于，所述電池更換系統(tǒng)還包括導(dǎo)軌(70)，所述充電柜(60)設(shè)置在所述導(dǎo)軌(70)的一側(cè)或兩側(cè)，所述電池更換裝置是權(quán)利要求1至14中 任一項(xiàng)所述的電池更換裝置，所述電池更換裝置沿所述導(dǎo)軌(70)活動(dòng)地設(shè)置。
【文檔編號(hào)】B60S5/06GK103661304SQ201210348012
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】梁飛宇, 陳強(qiáng), 遲忠君, 張春峰, 張化鍇, 楊兵鋒 申請人:國家電網(wǎng)公司, 北京市電力公司, 沈陽中科正方新能源技術(shù)有限公司