一种用于自动更换部件的设备的制作方法

本实用新型涉及自动更换器械领域，尤其涉及一种用于自动更换部件的设备。

背景技术：

传统的自动更换设备多采用静对静或动对动更换的方式。在采用静对静更换时，待换下的部件位于工作位置，待换上的部件位于存储位置，待换下的部件和待换上的部件需要保持相对静止，同时相对地面静止，即设有待换下部件的装置静止放置在地面上，而且存储有待换上部件的装置也固定安装在地面上，实现静对静更换效果。但是，很多设有待换下部件的装置处于移动状态，比如集装箱货车在行驶中无法装卸集装箱。在需要更换部件时，只能先将集装箱货车停止运动，并停止在存储有待换上部件的装置的工作区域内，比如集装箱货车停在吊车所要求的工作范围内，以便于吊车装卸集装箱。

在采用动对动更换时，待换下的部件位于工作位置，待换上的部件位于存储位置，二者需要保持相对静止，同时相对地面同步运动，即可在更换平台随之运动的前提下完成更换，实现动对动更换效果。但是，实现更换平台的运动往往具有很高的技术难度和而且价格昂贵，比如空中加油机；而且为了能准确的完成更换，常常需要设有待换下部件的装置与更换平台的运动达到高度的同步运动，即对运动精度以及控制要求较高，造成成本较高，如卫星对接等。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于自动更换部件的设备，能够实现静对动的更换，不仅能够降低成本，而且还不耽误设有待换下部件的装置的运动。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于自动更换部件的设备，包括部件仓，及位于所述部件仓一侧的轨道平台，所述轨道平台的一侧设有供安装有被更换部件的运动装置运动通过的运动空间；

所述轨道平台能够在所述运动装置运动通过所述运动空间的过程中取下其上的被更换部件并为其安装上更换部件；

所述部件仓内存储有更换部件并能够将所述更换部件输送至轨道平台，且能够接收并存储所述轨道平台从所述运动装置上取下的被更换部件。

作为优选技术方案，所述部件仓包括至少一个用于输送更换部件或被更换部件的传动组件，所述部件仓包括两个所述传动组件时，两个所述传动组件之间设有用于容纳更换部件或被更换部件的容纳空间，其中一个传动组件内存储有更换部件并能够将所述更换部件输送至所述容纳空间内，同时将置于所述容纳空间内的被更换部件推送至另一所述传动组件；

所述轨道平台包括：

运输组件，其一端能够自动连接更换部件，所述运动装置通过所述运动空间的过程中其上的被更换部件能够推动与所述运输组件连接的更换部件逐渐脱离所述运输组件，并连接所述运动装置上的被更换部件，所述运输组件能够将与其连接的被更换组件输送至所述容纳空间内，且能够承接置于所述容纳空间内的更换部件；

滑车，能够相对于所述轨道平台沿所述运动装置的运动方向运动，且其下端能够吸附逐渐脱离所述运输组件的更换部件，并将其吸附的所述的更换部件置于运动至其下方的运动装置上。

作为优选技术方案，每个所述传动组件包括至少一个皮带输送结构，每个所述传动组件包括两个皮带输送结构时，两个所述皮带输送结构相对设置，所述更换部件置于其中一个所述传动组件的两个所述皮带输送结构之间，所述被更换部件置于另一所述传动组件的两个所述皮带输送结构之间。

作为优选技术方案，所述更换部件外壁的顶部设有第一磁铁，所述轨道平台还包括平台组件，所述平台组件包括：

平台，能够相对于所述部件仓转动以及升降；

两个平行设置的导轨，置于所述平台下方且连接于所述平台，更换过程中所述运动装置上的被更换部件置于两个导轨之间；

所述滑车滑动设于两个所述导轨之间，且其下端面设有能够与所述第一磁铁产生吸引力的第一电磁铁。

作为优选技术方案，所述更换部件内壁设有第二磁铁，所述运输组件包括：

至少一个翻转电机，连接于所述平台；

翻转臂，位于两个所述翻转电机之间，且与两个翻转电机的输出端相连接，所述翻转臂的一端设有能够与所述第二磁铁产生吸引力的第二电磁铁，且所述翻转臂翻转能够将所述第二电磁铁吸附的被更换部件置于所述容纳空间内。

作为优选技术方案，所述平台包括：

横向平台，能够相对于所述部件仓升降；

纵向平台，夹设于所述横向平台之间，且能够相对于所述横向平台转动和移动，所述导轨连接于所述纵向平台；

升降单元，用于使所述横向平台相对于所述部件仓升降。

作为优选技术方案，所述升降单元包括若干周向布设的齿轮齿条结构，每个所述齿轮齿条结构的齿条均连接有支撑柱，每个所述支撑柱的一端均贯穿所述横向平台设置，且每个所述支撑柱均能够相对于所述横向平台上下移动。

作为优选技术方案，还包括能够使所述横向平台相对于所述升降单元升降的第一弹性缓冲单元，所述横向平台和每个所述支撑柱之间均设有所述第一弹性缓冲单元。

作为优选技术方案，所述第一弹性缓冲单元包括：

第一磁性吸附部件，与所述支撑柱一一对应设置，且设于每个所述支撑柱贯穿所述横向平台的一端；

若干第二磁性吸附部件，设于所述横向平台上且环绕所述第一磁性吸附部件设置；

每个所述第一磁性吸附部件与环绕该第一磁性吸附部件设置的所述第二磁性吸附部件之间产生排斥力，且所述横向平台能够通过所述排斥力以及自身重力保持平衡状态。

作为优选技术方案，还包括能够使所述横向平台相对于所述纵向平台升降和转动的第二弹性缓冲单元，所述纵向平台和横向平台之间设有若干第二弹性缓冲单元。

作为优选技术方案，所述纵向平台上设有若干拐角部；所述第二弹性缓冲单元包括：

第三磁性吸附部件，设于每个所述拐角部；

若干第四磁性吸附部件，设于所述横向平台上且环绕所述第三磁性吸附部件设置；

每个所述第三磁性吸附部件与环绕该第三磁性吸附部件设置的所述第四磁性吸附部件之间产生排斥力，且所述纵向平台能够通过所述排斥力以及自身重力保持平衡状态。

作为优选技术方案，所述更换部件或被更换部件上设有RFID，所述运输组件用于连接被更换部件的一端设有RFID读写器。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过上述用于自动更换部件的设备，能够实现在运动装置不停止运行的情况下，实现对待更换零部件的更换，大大降低了更换成本，提高了更换效率，继而实现静对动的更换。

附图说明

图1是本实用新型所述车顶箱与导向架的爆炸示意图；

图2是本实用新型所述用于自动更换部件的设备的结构示意图；

图3是本实用新型所述部件仓的结构示意图；

图4是本实用新型所述平台的结构示意图；

图5是本实用新型所述第二弹性缓冲单元的分布示意图；

图6是本实用新型所述升降单元的结构示意图；

图7是本实用新型所述第一弹性缓冲单元的分布示意图；

图8至图12是本实用新型采用所述用于自动更换部件的设备更换车顶箱的过程图。

图中：

1、部件仓；11、传动组件；111、第一传动组件；112、第二传动组件；113、皮带输送结构；1131、传动轴；1132、输送带；114、驱动单元；1141、驱动电机；1142、主传动齿轮；1143、从传动齿轮；1144、电机安装座；

12、支架；121、支撑架；122、连接架；123、顶棚；

2、轨道平台；21、平台组件；211、平台；

2111、横向平台；21111、第一横向平台；21111a、第一安装部；21111b、第三安装部；21111c、穿设孔；21111d、第一安装孔；21112、第二横向平台；21112a、第二安装部；21113、缺口；

2112、纵向平台；21121、电机安装架；

2113、升降单元；21131、升降安装架；21132、齿轮齿条结构；21132a、主动齿轮；21132b、第一齿条；21132c、从动齿轮；21132d、第二齿条；21133、升降电机；21134、导向轮；21135、阶梯支撑柱；21135a、第二安装孔；

2114、第二弹性缓冲单元；21141、第三磁性吸附部件；21141a、磁铁一；21141b、磁铁二；21142、第四磁性吸附部件；

2115、第一弹性缓冲单元；21151、第一磁性吸附部件；21151a、磁铁四；21151b、磁铁五；21152、第二磁性吸附部件；

212、导轨；213、滑车；

22、运输组件；221、翻转电机；222、翻转臂；223、联轴器；

3、台阶；

301、导向架；3011、限位槽；3012、滑台；302、新车顶箱；303、旧车顶箱。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例提供了一种用于自动更换部件的设备，主要用于将安装有被更换部件的运动装置上的被更换部件更换下来并为该运动装置安装上更换部件，本实施例以车辆作为运动装置，车辆的顶部安装由用于储物的车顶箱，车辆上的车顶箱即旧车顶箱303作为被更换部件，将要为车辆换上的车顶箱即新车顶箱302作为更换部件。

如图1所示，本实施例中提到的车辆顶部固定有导向架301，导向架301上设有轨道，使得车顶箱能够滑入导向架301内，轨道内设有用于对置于车顶箱内的行李箱进行限位的限位槽3011，导向架301上轨道长度方向的相对两侧设有对称分布的滑台3012；而且导向架301与车顶箱相对的顶面上设有固定电磁铁，固定电磁铁连接于车辆的控制器，用于控制该固定电磁铁的通、断电，车顶箱内壁与该固定电磁铁相对的位置设有第二磁铁。通常采用对固定电磁铁通电使固定电磁铁与第二磁铁之间产生较大的吸引力以将车顶箱固定在导向架301上。

在固定电磁铁断电时，由于第二磁铁对断电的固定电磁铁的铁芯之间存在吸引力，只不过该吸引力相比于固定电磁铁通电时固定电磁铁与第二磁铁之间的吸引力偏小；但是固定电磁铁断电时，车顶箱在其自身重力作用以及此时固定电磁铁与第二磁铁之间的吸引力的作用下，能够使得车顶箱稳定的固定在导向架301上，而不会从导向架301上滑下来。

在采用上述用于自动更换部件的设备对车顶箱进行自动更换时，要求车顶箱内无任何行李，车顶箱与导向架301之间的其他连接方式均已拆除，车顶箱沿车辆长度方向的两端均设有辅助磁铁，分别为设于车顶箱靠近汽车首部一侧的第一辅助磁铁，及设于车顶箱靠近汽车尾部一侧的第二辅助磁铁，而且要求第一辅助电磁铁和第二辅助电磁铁均水平设置且二者沿同一直线分布，此外还要求第一辅助电磁铁和第二辅助电磁铁的N级、S级分布方向相同；车顶箱外壁的顶部设有第一磁铁。

如图2所示，上述用于自动更换部件的设备包括部件仓1、轨道平台2、升降装置及与部件仓1、轨道平台2以及升降装置电连接的控制器。本实施例中，地面上设有用于安装该自动更换设备的台阶3，通过螺钉或其他固定方式将上述自动更换设备固定在台阶3上，上述台阶3设有两个且对称设置，更换过程中车辆在部件仓1下方运行且位于两个台阶3之间。

如图3和图4所示，部件仓1内存储有更换部件并能够将更换部件输送至轨道平台2，且能够接收并存储轨道平台2从运动装置上取下的被更换部件。

部件仓1包括固定在台阶3上的支架12，及两个输送方向一致的传动组件11，两个所述传动组件11之间设有用于容纳所述更换部件的容纳空间，每个所述传动组件11包括两个相对设置的用于输送更换部件或被更换部件的皮带输送结构113；还可以将每个传动组件11仅设置一个皮带输送结构113，置于将车顶箱置于皮带输送结构113上，通过皮带输送结构113的运行输送车顶箱。

其中一个传动组件11内存储有更换部件并能够将所述更换部件输送至所述容纳空间内，同时将置于所述容纳空间内的被更换部件推送至另一所述传动组件11。即其中一个传动组件11用于存储新车顶箱302，记为第一传动组件111，另一个传动组件11用于存放旧车顶箱303，记为第二传动组件112。还可以仅设置一个传动组件11，仅实现单向的安装或拆卸车顶箱；还可以设置多个传动组件11，如设置若干个传动组件11，若干个传动组件11周向分布，且每个传动组件11都有一个传动组件11与其相隔180分布且二者形成一个传动组件组，每个传动组件组可以放置一个型号的车顶箱。

其中，所述容纳空间的宽度即两个传动组件11之间的最小距离大于车顶箱的宽度，且与车顶箱宽度相差不大，使得所述容纳空间内最多会容纳一个完整的车顶箱。

本实施例中，每个所述传动组件11包括两个相对设置的皮带输送结构113，且皮带输送结构113上下布置，每个皮带输送结构113包括至少两个平行布设且转动连接于所述支架12的传动轴1131，及由若干所述传动轴1131带动转动的输送带1132。车顶箱置于每个传动组件11的两个相对设置的皮带输送结构113之间，具体的，设于相对设置的两个皮带输送结构113的两个输送带1132之间，即新车顶箱302置于其中一个所述传动组件11的两个所述输送带1132之间，旧车顶箱303置于另一所述传动组件11的两个所述输送带1132之间。

每个传动组件11的两个输送带1132的转动方向相反，即一个顺时针转动，一个逆时针转动，使得通过两个输送带1132转动时能够带动位于二者之间的车顶箱运动。由于车顶箱较重，为了避免输送带1132被车顶箱下压而下沉过多以致影响车顶箱的输送，本实施例中，每个皮带输送结构113包括若干沿两个传动组件11的分布方向设置的上述传动轴1131，每个传动轴1131均转动连接于上述支架12。

每个传动组件11还可以采用一个传动轴组，在采用一个传动轴组时，将车顶箱直接放置于输送带1132上即可，随着输送带1132的转动，置于输送带1132上的车顶箱将随着运动。

每个传动组件11还包括驱动单元114，所述驱动单元114包括驱动电机1141，连接于所述驱动电机1141的主传动齿轮1142，及与所述主传动齿轮1142啮合的从传动齿轮1143；所述主传动齿轮1142连接于其中一个皮带输送结构113的其中一根传动轴1131，所述从传动齿轮1143连接于另一皮带输送结构113的其中一根传动轴1131，每个传动组件11的两个皮带输送结构113通过同一驱动电机1141驱动。

驱动单元114还包括电机安装座1144，电机安装座1144的一端连接于驱动电机1141，用于固定驱动电机1141，电机安装座1144的另一端连接于支架12。主传动齿轮1142的齿轮轴、从传动齿轮1143的齿轮轴均一端连接于相应的皮带输送结构113的其中一根传动轴1131，另一端转动连接于支架12，通过支架12实现对主传动齿轮1142、从传动齿轮1143的支撑。

驱动电机1141转动会带动主传动齿轮1142，主传动齿轮1142带动与其啮合的从传动齿轮1143转动，通过主传动齿轮1142、从传动齿轮1143再分别带动与其连接的传动轴1131转动，进而带动相应的输送带1132转动，实现置于相对设置的两个输送带1132之间的车顶箱的传送。输送带1132转动的过程中，会带动其他的传动轴1131转动，继而减小输送带1132与各个传动轴1131之间的摩擦力。

如图3所示，支架12包括支撑架121和与其连接的连接架122，其中，支撑架121设有两个且相对布置，连接架122设有两个且相对布置，每个连接架122的两端分别连接于两个支撑架121。每个传动轴1131的两端分别连接于两个连接架122，两个电机安装座1144也固定于连接架122。支架12上方设有与其连接且用于遮挡传送带的顶棚123，顶棚123连接于连接架122，通过设置顶棚123，起到遮挡风雨的作用。

如图1和图3所示，所述轨道平台2位于所述部件仓1下方，且其下方设有供安装有被更换部件的运动装置运动通过的运动空间；所述轨道平台2能够在所述运动装置运动通过所述运动空间的过程中取下其上的被更换部件并为其安装上更换部件。

具体的，轨道平台2包括平台组件21和运输组件22，其中，运输组件22转动连接于所述平台组件21，运输组件22的一端吸附有更换部件，运动装置通过运动空间的过程中其上的被更换部件能够推动由运输组件22吸附的更换部件逐渐脱离运输组件22，并吸附所述运动装置上的被更换部件，所述运输组件22能够通过翻转将其吸附的被更换组件输送至所述容纳空间内，且能够承接置于所述容纳空间内的更换部件。本实施例中还可以采用机械手夹住车顶箱然后进行平移的方式实现的运输组件22的功能，还可以采用其他方式只要能够实现以下功能即可，具体是在所述运动装置通过所述运动空间的过程中其上的被更换部件能够推动与所述运输组件22连接的更换部件逐渐脱离所述运输组件22，并连接所述运动装置上的被更换部件，所述运输组件22能够将与其连接的被更换组件输送至所述容纳空间内，且能够承接置于所述容纳空间内的更换部件。

所述运输组件22包括翻转电机221和翻转臂222，其中翻转电机221设有至少一个，本实施例中，翻转电机221设置有两个且相对设置，并且连接于平台组件21且能够同步动作；翻转臂222位于两个所述翻转电机221之间，且翻转臂222与两个翻转电机221的输出端相连接，通过控制器控制两个所述翻转电机221同步动作，使得翻转臂222转动；所述翻转臂222的一端设有能够与所述第二磁铁产生吸引力的第二电磁铁，所述翻转臂翻222转能够将所述第二电磁铁吸附的被更换部件置于所述容纳空间内。其中，每个所述翻转电机221的输出轴均与翻转臂222通过联轴器223连接。

通过控制翻转电机221的转动角度控制翻转臂222的位置。本实施例中，翻转臂222设有第二电磁铁的两端具有两个工作位置，即翻转臂222设有第二电磁铁的一端朝下，和翻转臂222设有第二电磁铁的一端朝上。将翻转臂222设有第二电磁铁的一端朝上记为翻转臂222的第一位置，当翻转电机221转动180°之后，即翻转臂222设有第二电磁铁的一端朝下，记为翻转臂222的第二位置。翻转电机221每转动180°，翻转臂222的位置更换一次，并将翻转电机221每次转动180°之后的翻转臂222的位置记为翻转臂222的当前位置。翻转臂222与车顶箱之间的连接方式除了采用磁铁和电磁铁的磁力吸附方式固定外，还可以采用真空吸盘吸附的固定方式，机械可控卡扣、机械可控夹具夹紧等，只要实现翻转臂222与车顶箱之间能够自动连接和自动断开即可。

为了避免翻转臂222翻转时，轨道平台2对其造成干涉而影响翻转臂222转动，要求翻转臂222设有第二电磁铁的一端的端面到翻转臂222转动的中心轴线的距离，大于与该端面相对一端的端面到翻转臂222转动的中心轴线的距离。

新车顶箱302上粘贴有RFID，无线射频识别标签。翻转臂222设有第二电磁铁的一端设有RFID读写器，RFID读写器能够发射射频信号，RFID标签在接收到相应的射频信号后将发送出其内存储的产品信息，RFID读写器将该读取信息解码后发送给控制器并由控制器判断当前车顶箱是否为新车顶箱302。控制器如何判断当前车顶箱是否为新车顶箱302是现有技术，在此不再赘叙。本实施例中，导向架301内也设有上述RFID读写器，以便于确认新车顶箱302是否被完全安装在导向架301上。

支架12上设有用于识别车辆型号的车身信息识别装置，根据车辆型号确定车顶架的型号，以便于在第一传动组件111的两个输送带1132之间放置相应型号的新车顶箱302。车身信息识别装置可以通过识别车牌号，根据车牌号确认对应的车辆型号；还可以采用其他方式对车辆型号进行识别，在此不再赘叙。

翻转臂222与传动组件11之间传递车顶箱的过程如下：在对当前车辆的车顶箱安装和拆卸之前，翻转臂222上固定有从上一车辆上拆卸的旧车顶箱303，且翻转臂222位于上一车辆的旧车顶箱303的正下方，即翻转臂222位于第一位置，且第二电磁铁处于断电状态，由翻转臂222支撑上一车辆的旧车顶箱303。

在将与当前车辆对应的新车顶箱302放置于第一传动组件111的两个输送带1132之间后，传动组件11工作，第一传动组件111输送新车顶箱302向翻转臂222所在侧运动，新车顶箱302将推动翻转臂222上的上一车辆的旧车顶箱303向第二传动组件112所在侧运动，在该过程中，RFID读写器会一直识别新车顶箱302上的RFID标签，并通过控制器判断当前车顶箱是否为新车顶箱302，在确认当前车顶箱为新车顶箱302时，说明新车顶箱302已经部分置于翻转臂222上，上一车辆的旧车顶箱303已经部分被推送至第二传动组件112的两个输送带1132之间。为了确保新车顶箱302已经完全置于翻转臂222上，而旧车顶箱303也已经完全被推送至第二传动组件112的两个输送带1132之间，要求传动组件11继续工作预设时间，预设时间的大小根据新车顶箱302的长度以及传动组件11的输送速度确定。

经过预设时间之后，认为新车顶箱302已经完全落在翻转臂222上，由于上述容纳空间宽度的限制，此时上一车辆的旧车顶箱303也已经完全被推送至第二传动组件112的两个输送带1132之间，令第二电磁铁通电使其与第二磁铁产生吸引力，进而将新车顶箱302固定在翻转臂222上，而后翻转电机221翻转180°，使翻转臂222由第一位置运动至第二位置。

本实施例还可以通过RFID标签贴设的位置以及RFID读写器的位置的设置，实现在判断翻转臂222上的车顶箱为新车顶箱302时，说明旧车顶箱303已经被推送至第二传动组件112的两个输送带1132之间存放，如将RFID标签贴设在车顶箱顶部靠近第二传动组件112的位置，由于容纳空间的宽度的限制，在控制器根据RFID读写器收到的信号确认当前车顶箱为新车顶箱302时，旧车顶箱303基本已经完全进入第二传动组件112的两个传送带之间存放。

平台组件21连接于所述支架12，用于在所述运动装置运动通过所述运动空间的过程中取下其上的被更换部件并为其安装上更换部件。具体的，所述平台组件21包括能够相对于所述支架12转动以及升降的平台211，置于所述平台211下方且连接于所述平台211的两个平行设置的导轨212，及滑车213；滑车213能够相对于所述轨道平台2沿所述运动装置的运动方向运动，且其下端能够吸附逐渐脱离所述运输组件22的更换部件，并将其吸附的所述的更换部件置于运动至其下方的运动装置上。具体的，更换过程中所述运动装置上的旧车顶箱303随着车辆运动至两个导轨212之间，滑车213滑动设于两个所述导轨212之间且其下端面设有能够与所述第一磁铁产生吸引力的第一电磁铁。

所述平台211包括能够相对于所述支架12升降的横向平台2111，纵向平台2112及升降单元2113。其中，纵向平台2112夹设于所述横向平台2111之间且能够相对于所述横向平台2111转动和移动，所述导轨212连接于所述纵向平台2112，导轨212沿其长度方向设有与导向架301上的滑台3012配合的滑槽，起到支撑车顶箱和导向的作用，使得车顶箱能够沿着导轨212的长度方向滑动。优选的，两个导轨212沿其长度方向的两端形成渐扩开口，且两个导轨212形成渐扩开口的部分越靠近导轨212中心位置，两个导轨212之间的最小距离越小。

为了保证滑车213不会阻挡新车顶箱302的运动，要求在翻转臂222位于第二位置后，第二电磁铁的下端面所在高度等于第一电磁铁的下端面所在高度。而且为了避免新车顶箱302已经脱离翻转臂222，而滑车213尚未吸住新车顶箱302，要求翻转臂222处于第二位置时，翻转臂222与滑车213平行布设，且第一电磁铁的下端面的中心与第二电磁铁的下端面中心之间的距离等于车顶箱的长度，具体可以根据当前车辆的车顶箱的长度确定，避免第二电磁铁和第一电磁铁均远离车顶上的第一磁铁而使新车顶箱302滑落。为了保证受力平衡，本实施例中，第一电磁铁设于滑车213的下端面的中心位置，第二电磁铁设于翻转臂222处于第二位置时其下端面的中心位置。

在当前车辆上的旧车顶箱303能够接触翻转臂222上的新车顶箱302之前，要求翻转臂222刚好或已经处于第二位置，可以通过对车辆运动速度以及车身信息识别装置能够识别出车辆型号时车辆与翻转臂222之间的距离确定；而且要求在当前车辆上的旧车顶箱303接触新车顶箱302之前，滑车213上的第一电磁铁已经处于通电状态，可以在翻转臂222运动至第二位置的同时，控制第一电磁铁通电。

本实施例中，横向平台2111包括第一横向平台21111和与其连接的第二横向平台21112，第二横向平台21112位于第一横向平台21111的下方，且第二横向平台21112设有两个且关于所述第一横向平台21111对称设置，两个第二横向平台21112的长度方向即导轨212长度方向的两端均设有第二安装部21112a，第一横向平台21111与第二安装部21112a对应的位置设有第一安装部21111a，每个第一安装部21111a和与其对应的第二安装部21112a形成缺口21113。优选的，所述缺口21113设置有四个，四个所述缺口21113沿横向平台2111的周向均匀分布。

所述纵向平台2112和横向平台2111之间设有若干第二弹性缓冲单元2114，所述纵向平台2112上设有若干拐角部；所述第二弹性缓冲单元2114包括设于每个所述拐角部的第三磁性吸附部件21141，及若干第四磁性吸附部件21142，若干第四磁性吸附部件21142设于所述横向平台2111上且环绕所述第三磁性吸附部件21141设置；每个所述第三磁性吸附部件21141与环绕该第三磁性吸附部件21141设置的所述第四磁性吸附部件21142之间产生排斥力，且所述纵向平台2112能够通过所述排斥力以及自身重力保持平衡状态。

本实施例中，所述第三磁性吸附部件21141和第四磁性吸附部件21142均为磁铁，也可以选用电磁铁。所述缺口21113内壁的上表面周向分布有四个上述第三磁性吸附部件21141，记为磁铁一21141a，所述缺口21113内壁的下表面设有与缺口21113内壁的上表面设置的第三磁性吸附部件21141一一对应设置的上述第三磁性吸附部件21141，记为磁铁二21141b，每个拐角部均设置有上述第三磁性吸附部件21141，记为磁铁三。

第三磁性吸附部件21141和第四磁性吸附部件21142形成图5所示的分布形式，图5中示出了一种N、S分布状况，还可以将图中5中所有的磁性吸附部件的极性互换。第三磁性吸附部件21141设置一个且贯穿拐角部设置，具体的，四个磁铁一21141a和四个磁铁二21141b形成一个立方体，且四个磁铁一21141a和四个磁铁二21141b分别是上述长方体的顶点，磁铁三设于长方体的中心位置；而且磁铁三与位于其上方的四个磁铁一21141a之间产生排斥力，同时与位于其下方的四个磁铁二21141b之间产生排斥力，使得纵向平台2112能够在排斥力以及自身重力的作用下相对于横向平台2111静止。

当然第三磁性吸附部件21141也可以设置为两个，拐角部与缺口21113内壁的上表面正对的一侧设置一个，与缺口21113内壁的下表面正对的一侧设置一个，只需满足以下条件即可：纵向平台2112能够在上述排斥力以及自身重力的作用下相对于横向平台2111静止。

纵向平台2112在与横向平台2111之间的若干排斥力以及自身重力的作用下保持平衡状态。如图1所示，由于随着车辆的运行，导向架301进入两导轨212之间时可能由部分的偏差，导向架301将会给予两导轨212一个力，使得纵向平台2112随着导轨212在导向架301给予的力作用下克服排斥力发生一定角度的偏转，此时各个排斥力的大小将会发生变化，使得纵向平台2112与横向平台2111之间的排斥力的合力是使纵向平台2112反转的一个力。在完成车顶箱的更换之后，车辆驶出两个导轨212之间，纵向平台2112将在该合力的作用下恢复初始位置。

而且由于在更换车顶箱的过程中，驾驶者不可能100％使得车辆沿一条直线行驶，也就是会存在很小的往复偏转，因此，通过上述第二弹性缓冲单元2114实现导轨212具有弹性缓冲效果，即导轨212会随着车顶箱的运动产生偏转，使平台组件21随之偏转，从而使新车顶箱302和旧车顶箱303对齐，使得车辆在一定程度内的偏转不会影响车顶箱的更换，而且能够通过第二弹性缓冲单元2114缓冲旧车顶箱303和导轨212之间的碰撞，避免发生强烈撞击。

如图4所示，翻转电机221固定于纵向平台2112上，具体的，纵向平台2112沿其长度方向即导轨212长度方向的一端设有两个相对设置的电机安装架21121，每个电机安装架21121上固定有一上述翻转电机221，上述翻转臂222设于两个电机安装架21121之间，两个翻转电机221的伸出端分别通过联轴器223连接于翻转臂222，翻转电机221的伸出端的中心轴线垂直于导轨212的长度方向，通过两个翻转电机221的同步动作实现翻转臂222绕翻转电机221的伸出端的中心轴线转动。

如图6所示，本实施例中，所述升降单元2113设有两个，每个升降单元2113包括若干周向布设的齿轮齿条结构21132，每个所述齿轮齿条结构21132的齿条均连接有支撑柱，每个所述支撑柱的一端均贯穿所述横向平台2111设置且能够相对于横向平台2111同步上下移动。

具体的，升降单元2113包括升降安装架21131、齿轮齿条结构21132、升降电机21133及导向轮21134，升降安装架21131的一端固定在上述台阶3上，其上固定有上述升降电机21133；齿轮齿条结构21132设有两个且对称设置，每个齿轮齿条结构21132包括主动齿轮21132a，与主动齿轮21132a啮合的从动齿轮21132c，与分别与主动齿轮21132a、从动齿轮21132c啮合的第一齿条21132b、第二齿条21132d，升降电机21133的输出端连接于主动齿轮21132a，主动齿轮21132a和从动齿轮21132c均转动连接于升降安装架21131。第一齿条21132b和第二齿条21132d的结构完全相同，在此以介绍第一齿条21132b的结构为例，上述支撑柱为阶梯支撑柱21135，第一齿条21132b设于一阶梯支撑柱21135的大径段的一侧，第一齿条21132b和第二齿条21132d均设于平行设置的两阶梯支撑柱21135之间，主动齿轮21132a和从动齿轮21132c均设于第一齿条21132b和第二齿条21132d之间。

每个阶梯支撑柱21135的大径端的另一侧设有转动连接于升降安装架21131的若干对导向轮21134，每个阶梯支撑柱21135的大径端的另一侧与相应的若干对导向轮21134接触设置，在齿条上下移动时，通过若干对导向轮21134起到导向以及稳固作用。

如图6和图7所示，所述横向平台2111和每个所述支撑柱之间均设有第一弹性缓冲单元2115，所述第一弹性缓冲单元2115包括与所述支撑柱一一对应设置且设于每个所述支撑柱贯穿所述横向平台2111的一端的第一磁性吸附部件21151，设于所述横向平台2111上且环绕所述第一磁性吸附部件21151设置的若干第二磁性吸附部件21152；每个所述第一磁性吸附部件21151与环绕该第一磁性吸附部件21151设置的所述第二磁性吸附部件21152之间产生排斥力，且所述横向平台2111能够通过所述排斥力以及自身重力保持平衡状态。

具体的，所述第一磁铁吸附部件21151和第二磁性吸附部件21152均为磁铁，也可以选用电磁铁。参照图4、图6和图7，纵向平台2112上沿其周向设有若干第三安装部21111b，第三安装部21111b与阶梯支撑柱21135一一对应设置，对应的上述第三安装部21111b设有四个，每个第三安装部21111b的上均设有用于穿设每个阶梯支撑柱21135的小径端的穿设孔21111c，及环绕该穿设孔21111c设置的若干第一安装孔21111d。优选的，本实施例中上述第一安装孔21111d设有四个，每个第一安装孔21111d内设有两个沿其轴向分布的两个第二磁性吸附部件21152，分别记为磁铁四21151a、磁铁五21151b。

每个阶梯支撑柱21135的小径端设有第二安装孔21135a，第二安装孔21135a内设有一个第二磁性吸附部件21152，记为磁铁六。

每个第三安装部21111b上的四个第一安装孔21111d内共安装四个磁铁四21151a、四个磁铁五21151b，与该第三安装部21111b对应的阶梯支撑柱21135小径段的第二安装孔21135a内安装一个磁铁六。上述四个磁铁四21151a、四个磁铁五21151b形成一个图7所示的长方体结构，图7中示出了一种N、S分布状况，还可以将图中7中所有的磁性吸附部件的极性互换。磁铁六位于该长方体结构的中心，而且磁铁六分别与对应的四个磁铁四21151a、四个磁铁五21151b均相互排斥，继而形成排斥力，使得横向平台2111能够在上述排斥力以及自身重力的作用下相对于升降单元2113静止。

上述提到的第一弹性缓冲单元2115和第二弹性缓冲单元2114并不仅限于上述结构，还可以采用其他结构，如弹簧阵列或橡胶块等，只需能够实现通过第一弹性缓冲单元2115能够使所述横向平台2111相对于所述升降单元2113升降，通过第二弹性缓冲单元2114能够使所述横向平台2111相对于所述纵向平台2112升降和转动。

为了确保横向平台2111的稳定，要求两个升降单元2113的升降电机21133同步工作，使得横向平台2111能够保持水平的平衡状态，不会出现偏斜，即使出现偏斜也会在上述排斥力的作用下恢复水平的平衡状态。

本实施例采用的阶梯支撑柱21135还具有另外一个作用，具体是，避免构成第一弹性缓冲单元2115的电磁铁或磁铁失效而使横向平台2111掉落，本实施例中的阶梯支撑柱21135的大径端设于其小径端的下方，在构成第一弹性缓冲单元2115的电磁铁或磁铁失效时，通过阶梯支撑柱21135的大径端和其小径端形成的阶梯面支撑横向平台2111，起到防护作用。

此外，四个阶梯支撑柱21135与纵向平台2112形成上述运动空间，为更换车顶箱时车辆的穿行提供空间。

由于是将每个阶梯支撑柱21135的小径段伸入相应的第二安装孔21135a内，能够通过限定每个阶梯支撑柱21135的小径段的长度，使得在工作过程中横向平台2111的所在高度能够与当前车辆的导向架301所在高度相适配，而不会出现横向平台2111从阶梯支撑柱21135的小径段脱离的问题。

横向平台2111在与阶梯支撑柱21135之间的若干排斥力以及自身重力的作用下保持平衡状态。由于不同车辆的高度不同，为了保证能够根据不同车辆的高度调整平台211的高度，以确保车辆的导向架301能够进入两导轨212之间，在通过上述车身信息识别装置识别出车辆型号时，还需要根据车辆型号调整平台211与地面之间的高度，以使需要更换车顶箱的车辆的导向架301能够进入两导轨212之间。而且由于车辆行驶的路面平整不可能百分之百平整，通过上述第一弹性缓冲单元2115能够根据路面平整程度及时调整横向平台2111的高度，避免对新车顶箱302造成损伤以及影响车辆运行。

在调整横向平台2111的高度时，纵向平台2112的高度将会在第二弹性缓冲单元2114的作用下恢复平衡状态，使得平台211处于平衡状态下时，横向平台2111和纵向平台2112之间的相对位置关系不变。

以更换车顶箱为例，参照图8至图12所示的更换过程，采用上述用于自动更换部件的设备为车辆更换车顶箱的具体过程如下：

在控制器根据车牌号确认当前车辆对应的车顶箱之后，在第一传动组件111的两个输送带1132之间放置相应型号的新车顶箱302同时，控制滑车213上的第一电磁铁以及固定电磁铁工作，使旧车顶箱303通过固定电磁铁与第二磁铁之间的吸引力固定在导向架301上，同时通过升降单元2113根据车辆型号调整横向平台2111的至与当前车辆相匹配的高度，而且在当前车辆上的旧车顶箱303进入两个导轨212之前，平台211已恢复平衡状态。

随着车辆的行进，驾驶者控制车辆运行方向和运行速度使当前车辆的旧车顶箱303进入两个导轨212之间，并使旧车顶箱303上的滑台3012与导轨212相配合，使得旧车顶箱303偏转时导轨212会随着偏转，保证车顶箱的更换。车辆继续行驶会使得旧车顶箱303与新车顶箱302接触，由于通过控制翻转臂222上的第二电磁铁的电流大小能够使新车顶箱302不会从翻转臂222上掉落，同时使新车顶箱302沿导轨212长度方向相对于翻转臂222移动的力的大小小于使旧车顶箱303沿导轨212长度方向相对于导向架301移动的力的大小，因此，新车顶箱302尾部的第二辅助磁铁与旧车顶箱303首部的第一辅助磁铁之间的排斥力，以及车辆继续行驶的动力会使旧车顶箱303推动新车顶箱302逐渐脱离翻转臂222并沿导轨212长度方向滑车213所在侧移动。

由于翻转臂222与滑车213之间的最小距离小于车顶箱的长度，在新车顶箱302脱离翻转臂222之前，新车顶箱302的部分已位于滑车213的下部；且由于此时第一电磁铁处于通电状态，第一电磁铁与新车顶箱302上的第一磁铁之间存在吸引力，会使新车顶箱302继续向滑车213移动；同时随着第一电磁铁与第一磁铁之间距离的减小，上述吸引力逐渐增大，有可能在上述吸引力增大到一定程度时，滑车213能够克服与导轨212之间的摩擦力向新车顶箱302运动，进而缩短了新车顶箱302由翻转臂222正下方运动至滑车213正下方的时间。

在新车顶箱302移动到滑车213的正下方，即第一电磁铁与第一磁铁处于正对设置的状态时，新车顶箱302被固定在滑车213底部；此时旧车顶箱303运动至翻转臂222的正下方，即第二电磁铁与第一磁铁处于正对设置的状态。在新车顶箱302由翻转臂222正下方运动至滑车213正下方的过程中，通过控制第一电磁铁和第二电磁铁的电流使第一电磁铁与第一磁铁之间的吸引力，及第二电磁铁与第一磁铁之间的吸引力的合力大于滑车213的重力，进而使得新车顶箱302在由翻转臂222正下方运动至滑车213正下方的过程中不会掉落。

通过RFID标签和RFID读写器确认旧车顶箱303运动至翻转臂222正下方时，驾驶者使固定磁铁断电，旧车顶箱303被翻转臂222上的第二电磁铁固定，同时新车顶箱302保持接触状态，但新车顶箱302和滑车213将会继续行驶，并在滑车213与导轨212的摩擦力的作用下逐渐减速直至停止运动；随着当前车辆的继续向滑车213运行，旧车顶箱303将会逐渐脱离当前车辆，新车顶箱302逐渐滑入导向架301内；为了确保新车顶箱302能够滑入导向架301内，要求带有新车顶箱302的滑车213与导轨212之间的摩擦力大于新车顶箱302与导向架301之间的摩擦力。

通过RFID标签和RFID读写器确认新车顶箱302已经完全被安装在当前车辆的导向架301上；而后控制固定电磁铁通电使新车顶箱302被固定在导向架301上，并要求此时新车顶箱302与导向架301之间的摩擦力大于新车顶箱302与滑车213之间的摩擦力，且大于滑车213与导轨212之间的摩擦力。可以通过控制滑车213上的第一电磁铁的电流大小或设置限制滑车213运行的限位结构或控制固定电磁铁的电流大小来确保新车顶箱302与导向架301之间的摩擦力大于滑车213与导轨212之间的摩擦力。而后随着车辆继续运行，车辆将脱离本实施例所述的用于自动更换部件的设备，实现对当前车辆的车顶箱的更换。

在旧车顶箱303被翻转臂222上第二电磁铁固定之后，等待指定时间之后，控制翻转电机221翻转180°，并在翻转臂222到达第一位置后，控制设于翻转臂222上的第二电磁铁断电，并等待下一车辆的到来，在检测到下一车辆到来之后再执行上述匹配新车顶箱302、通过第一传动组件111将新车顶箱302输送至容纳空间并将就车顶箱303推送至第二传动组件112，而后再通过上述车顶箱的更换过程对车顶箱进行更换。

本实施例通过上述用于自动更换部件的设备，能够实现在车辆不暂停的情况下，实现车顶箱的更换，大大降低了更换成本；而且能够在较短的时间内，连续对车顶箱进行更换，大大的提高了更换效率。

本实施例中所提到的控制器为单片机或PLC等构成的控制电路，且能够实现本实施例所提到的逻辑控制，本实施例中提到的电磁铁、驱动电机1141等均需要进行控制的部件均电连接于控制器，通过控制器控制相应的部件执行相应动作。

本实施例中提到的预设时间、指定时间等均是通过多次重复试验确定，不同型号的车顶箱对应的具体数值可能不同。本实施例提到的更换部件或被更换部件还可以是充电电池，还可以是其他功能模块，在此不再具体限定。

本实施例所述用于自动更换部件的设备还可用于自动化生产线上，用于对产品零部件的安装，基于设备的静对动特性，可以在生产线不断移动的前提下实现对产品零部件的准确安装。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。