浮动吊具及换电设备的制作方法

1.本发明涉及动力电池吊具技术领域，尤其涉及一种浮动吊具及换电设备。


背景技术：

2.换电设备在更换动力电池的过程中，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。在抓取或放置动力电池的过程中，由于动力电池与底座整体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，甚至造成动力电池不能抓取或放置。


技术实现要素：

3.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动力电池抓取或放置困难的问题。
4.本发明提供一种浮动吊具，包括：第一工装、第二工装、连接件、姿态调节组件以及抓取组件；
5.所述第一工装通过所述连接件与所述第二工装活动连接，所述姿态调节组件夹设于所述第一工装和所述第二工装之间，所述抓取组件设于所述第二工装背离所述第一工装的一侧；
6.其中，在所述姿态调节组件的驱动下，所述第二工装能够相对所述第一工装发生偏转。
7.根据本发明提供的一种浮动吊具，所述姿态调节组件包括第一直线驱动件和第二直线驱动件；
8.所述第一直线驱动件的两端分别与所述第一工装和所述第二工装铰接，所述第二直线驱动件的两端分别与所述第一工装和所述第二工装铰接；
9.其中，在所述第一直线驱动件的驱动下，所述第二工装能够相对所述第一工装沿第一方向发生偏转，在所述第二直线驱动件的驱动下，所述第二工装能够相对所述第一工装沿第二方向发生偏转，所述第一方向和所述第二方向垂直，在所述第一直线驱动件和所述第二直线驱动件同时驱动下，所述第二工装能够相对所述第一工装沿任意方向发生偏转。
10.根据本发明提供的一种浮动吊具，所述第一直线驱动件的两端通过两个第一球铰接结构分别与所述第一工装和所述第二工装连接，所述第二直线驱动件的两端通过两个第二球铰接结构分别与所述第一工装和所述第二工装连接。
11.根据本发明提供的一种浮动吊具，所述连接件包括连接杆、第一球头以及第一球座；
12.所述第一球头容纳于所述第一球座内，所述第一球头设于所述连接杆的一端，所述连接杆的另一端设于所述第一工装和所述第二工装中的一者，所述第一球座设于所述第一工装和所述第二工装中的另一者；
13.或者，所述连接件包括连接杆、第一球头、第二球头、第一球座以及第二球座；
14.所述第一球头容纳于所述第一球座内，所述第二球头容纳于所述第二球座内，所述第一球头和所述第二球头分别设于所述连接杆的相对两端，所述第一球座设于所述第一工装，所述第二球座设于所述第二工装。
15.根据本发明提供的一种浮动吊具，所述第一直线驱动件和所述第二直线驱动件为油缸、气缸或电动推杆。
16.根据本发明提供的一种浮动吊具，所述连接件包括第一连接座、第二连接座以及第三工装；
17.所述第三工装位于所述第一工装和所述第二工装之间，所述第三工装通过所述第一连接座与所述第一工装活动连接，所述第二工装通过所述第二连接座与所述第三工装活动连接；
18.所述姿态调节组件包括第三直线驱动件和第四直线驱动件，所述第三直线驱动件的两端分别与所述第一工装和所述第三工装铰接，所述第四直线驱动件的两端分别与所述第二工装和所述第三工装铰接；
19.其中，在所述第三直线驱动件的驱动下，所述第三工装能够相对所述第一工装沿第三方向发生偏转，在所述第四直线驱动件的驱动下，所述第二工装能够相对所述第三工装沿第四方向发生偏转，所述第三方向和所述第四方向垂直。
20.根据本发明提供的一种浮动吊具，所述第三直线驱动件和所述第四直线驱动件为油缸、气缸或电动推杆。
21.根据本发明提供的一种浮动吊具，所述浮动吊具还包括角度检测器和控制器；
22.所述角度检测器设于所述第二工装，用于检测所述第二工装的水平度和待抓取物的水平度；所述控制器用于根据所述第二工装的水平度和所述待抓取物的水平度，控制所述姿态调节组件执行相应的动作，以使所述第二工装相对所述待抓取物平行布置。
23.本发明还提供一种换电设备，包括：上述的浮动吊具。
24.根据本发明提供的一种换电设备，所述换电设备还包括支架和旋转组件，所述第一工装通过所述旋转组件与所述支架连接。
25.本发明提供的浮动吊具及换电设备，在姿态调节组件的驱动下，第二工装能够相对第一工装发生偏转，也就是说，能够对第二工装的水平度进行调整，从而使得第二工装的水平度和待抓取物的水平度相同，以便于抓取组件能够顺利抓取待抓取物。能够根据待抓取物的水平度，调节抓取组件相对待抓取物平行，能够适应多种复杂工况，抓取吊装方便，起吊效率高。
附图说明
26.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。
27.图1是本发明提供的浮动吊具的结构示意图之一；
28.图2是本发明提供的浮动吊具的结构示意图之二；
29.图3是本发明提供的浮动吊具的结构示意图之三；
30.图4是本发明提供的浮动吊具起吊动力电池的示意图之一；
31.图5是本发明提供的浮动吊具起吊动力电池的示意图之二；
32.图6是本发明提供的换电设备的结构示意图；
33.附图标记：
34.1：第一工装；
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2：第二工装；
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3：第一直线驱动件；
35.4：第二直线驱动件；
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5：连接杆；
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6：夹爪；
36.7：导向件；
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8：第三直线驱动件；
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9：第四直线驱动件；
37.10：第三工装；
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11：第一连接座；
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12：第二连接座；
38.13：动力电池；
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14：支架。
具体实施方式
39.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。
40.现有技术中的吊具难以适用于野外作业换电设备的换电需求，被换电设备在更换动力电池时停放倾斜会影响换电操作过程，并且，被换电设备已处于亏电状态不便于移动调整其水平、野外作业地面坑洼不平等多种因素导致被换电设备难以放置水平。此时，吊具难以实现动力电池从底座的顺利拔出或放置进入。也就是说，现有技术中的吊具不能满足野外作业复杂工况要求，对被换电设备的停放水平度要求很高。
41.为了解决上述问题，如图1、图2和图3所示，本发明实施例的浮动吊具，包括：第一工装1、第二工装2、连接件、姿态调节组件以及抓取组件。
42.第一工装1通过连接件与第二工装2活动连接，第一工装1和第二工装2叠合布置，姿态调节组件夹设于第一工装1和第二工装2之间，抓取组件设于第二工装2背离第一工装1的一侧。
43.其中，为了便于说明，第二工装2背离第一工装1的一侧定义为底面，第二工装2朝向第一工装1的一侧定义为顶面。
44.也就是说，抓取组件设于第二工装2的底面，抓取组件包括多个夹爪6，例如，四个夹爪6沿第二工装2的周向方向依次均匀布置，四个夹爪6均转动连接于第二工装2的底面，四个夹爪6均可以为“l”形结构件。
45.其中，在姿态调节组件的驱动下，第二工装2能够相对第一工装1发生偏转。
46.需要说明的是，浮动吊具可以起吊多种物体，在本发明实施例中以起吊动力电池为例进行说明，但其并不局限于起吊动力电池，抓取组件的具体结构能够根据待抓取物的类型进行设计，在此不作具体限定。
47.在本发明实施例中，在姿态调节组件的驱动下，第二工装2能够相对第一工装1发生偏转，也就是说，能够对第二工装2的水平度进行调整，从而使得第二工装2的水平度和待抓取物的水平度相同，以便于抓取组件能够顺利抓取待抓取物。本发明实施例的浮动吊具，能够根据待抓取物的水平度，调节抓取组件相对待抓取物平行，能够适应多种复杂工况，抓
取吊装方便，起吊效率高。
48.如图1和图2所示，在可选的实施例中，姿态调节组件包括第一直线驱动件3和第二直线驱动件4。
49.第一直线驱动件3的两端分别与第一工装1和第二工装2铰接，也就是说，第一直线驱动件3的顶端与第一工装1的底面铰接，第一直线驱动件3的底端与第二工装2的顶面铰接。
50.第二直线驱动件4的两端分别与第一工装1和第二工装2铰接，也就是说，第二直线驱动件4的顶端与第一工装1的底面铰接，第二直线驱动件4的底端与第二工装2的顶面铰接。
51.其中，在第一直线驱动件3的驱动下，第二工装2能够相对第一工装1沿第一方向发生偏转，在第二直线驱动件4的驱动下，第二工装2能够相对第一工装1沿第二方向发生偏转，第一方向和第二方向垂直，在第一直线驱动件3和第二直线驱动件4同时驱动下，第二工装2能够相对第一工装1沿任意方向发生偏转。
52.需要说明的是，在第一直线驱动件3和第二直线驱动件4的驱动下，能够调整第二工装2相对第一工装1的倾斜方向和倾斜角度。
53.在可选的实施例中，第一直线驱动件3的两端通过两个第一球铰接结构分别与第一工装1和第二工装2连接，第二直线驱动件4的两端通过两个第二球铰接结构分别与第一工装1和第二工装2连接。
54.需要说明的是，第一直线驱动件3的顶端通过一个第一球铰接结构与第一工装1的底面铰接，第一直线驱动件3的底端通过另一个第一球铰接结构与第二工装2的顶面铰接。
55.第二直线驱动件4的顶端通过一个第二球铰接结构与第一工装1的底面铰接，第二直线驱动件4的底端通过另一个第二球铰接结构与第二工装2的顶面铰接。
56.如图1所示，在可选的实施例中，连接件包括连接杆5、第一球头、第二球头、第一球座以及第二球座。
57.第一球头容纳于第一球座内，第二球头容纳于第二球座内，第一球头设于连接杆5的顶端，第二球头设于连接杆5的底端，第一球座设于第一工装1的底面，第二球座设于第二工装2的顶面。
58.如图2所示，在可选的实施例中，连接件包括连接杆5、第一球头以及第一球座。第一球头容纳于第一球座内，第一球头设于连接杆的顶端，连接杆5的底端设于第二工装2的顶面，第一球座设于第一工装1的底面。
59.在可选的实施例中，第一直线驱动件3和第二直线驱动件4为油缸、气缸或电动推杆。
60.以下以第一直线驱动件3和第二直线驱动件4为油缸为例进行说明，通过电磁阀和液压油路可控制切换多个油缸的有杆腔相互连通，多个油缸的无杆腔也相互连通。
61.如图3所示，在可选的实施例中，连接件包括第一连接座11、第二连接座12以及第三工装10。
62.第三工装10位于第一工装1和第二工装2之间，第三工装10通过第一连接座11与第一工装1活动连接，第二工装2通过第二连接座12与第三工装10活动连接。
63.第一连接座11包括第一连接板、第二连接板、第三连接板、第四连接板以及转动
轴，第一连接板连接于第一工装1的底面，第二连接板连接于第三工装10的顶面，第三连接板连接于第一工装1的底面，第四连接板连接于第三工装10的顶面，转动轴依次穿设于第三连接板、第四连接板、第二连接板和第一连接板。第一连接板和第二连接板抵接，第三连接板和第四连接板抵接。第一连接板和第二连接板抵接，第三连接板和第四连接板均可为三角形结构件。
64.第二连接座12的结构与第一连接座11的结构相同，在此不在赘述。第二连接座12的转动轴与第一连接座11的转动轴垂直布置。
65.姿态调节组件包括第三直线驱动件8和第四直线驱动件9，第三直线驱动件8的两端分别与第一工装1的底面和第三工装10的顶面铰接，第四直线驱动件9的两端分别与第二工装2的顶面和第三工装10的底面铰接。
66.其中，在第三直线驱动件8的驱动下，第三工装10能够相对第一工装1沿第三方向发生偏转，在第四直线驱动件9的驱动下，第二工装2能够相对第三工装10沿第四方向发生偏转，第三方向和第四方向垂直。
67.也就是说，第二工装2能够相对第一工装1沿第四方向发生偏转。在第三直线驱动件8和第四直线驱动件9的驱动下，能够调整第二工装2相对第一工装1的倾斜方向和倾斜角度。
68.在可选的实施例中，第三直线驱动件8和第四直线驱动件9为油缸、气缸或电动推杆。
69.以下以第三直线驱动件8和第四直线驱动件9为油缸为例进行说明，通过电磁阀和液压油路可控制切换多个油缸的有杆腔相互连通，多个油缸的无杆腔也相互连通。
70.在可选的实施例中，浮动吊具还包括角度检测器和控制器。
71.其中，第三直线驱动件8、第四直线驱动件9和角度检测器均与控制器连接，或者，第一直线驱动件3、第二直线驱动件4和角度检测器均与控制器连接。
72.角度检测器设于第二工装2，用于检测第二工装2的水平度和待抓取物的水平度。控制器用于根据第二工装2的水平度和待抓取物的水平度，控制第一直线驱动件3和第二直线驱动件4执行相应的动作，以使第二工装2相对待抓取物平行布置。或者，控制第三直线驱动件8和第四直线驱动件9执行相应的动作，以使第二工装2相对待抓取物平行布置。
73.在可选的实施例中，浮动吊具还包括多个导向件7，多个导向件7分别设置在第二工装2的底面，在抓取组件抓取待抓取物的情况下，能够起到导向作用。例如，四个导向件7分别设于第二工装2的四个顶角处。
74.此外，如图6所示，本发明实施例还提供一种换电设备，包括：上述实施例的浮动吊具。
75.本发明实施例的换电设备，通过设置浮动吊具，不论被换电设备的动力电池13与水平面是否有倾斜，换电设备均能将动力电池13顺利抓取和放置，提高了换电可靠性和效率。
76.在可选的实施例中，换电设备还包括支架14和旋转组件，第一工装1通过旋转组件与支架14连接。
77.需要说明的是，支架包括竖直部和水平部，竖直部可以为伸缩结构件，水平部能够相对竖直部转动，水平部可以为伸缩结构件，第一工装1通过旋转组件与水平部的末端连
接，也就是说，第一工装1能够相对水平部转动。
78.可以理解的是，换电设备还包括可移动装置，支架14可以设置在可移动装置上，在需要换电时，换电设备可以行驶至被换电车辆的附近进行换电。或者，换电设备固定放置在换电站内，在需要换电时，被换电车辆移动至换电设备的附近进行换电。
79.以下对换电设备的两种不同工作场景进行说明。
80.如图4所示，被换电设备停放水平度满足目标水平度。
81.第一步，换电设备动作，浮动吊具移动至待换动力电池的正上方并与其对正。此时浮动吊具的第一工装1与第二工装2保持相对水平，横纵向各组油缸伸缩长度一致。
82.第二步，浮动吊具朝向待换动力电池移动，导向件7进入动力电池顶部，夹爪6动作抓取动力电池13。然后换电设备动作提升动力电池13并将其转运至载体上空电池位正上方，然后下放动力电池13，使其落座空电池位，夹爪6动作释放动力电池。
83.第三步，换电设备动作，将浮动吊具移动至载体上满电电池的正上方并与其对正。重复第二步，以实现抓取满电电池，并将满电电池转运至被换电设备的空电池座上，至此完成一块动力电池13的更换。
84.第四步，重复步骤1至步骤3，直至完成被换电设备上所有亏电电池的更换。
85.以上情况下换电，第一工装1与第二工装2始终保持平行，其两者位置保持不变。在该情况换电过程中若遇到因浮动吊具导向、动力电池13、电池底座三者间位置误差因素导致换电不顺畅，可控制横纵各组油缸的有杆腔互通和无杆腔互通，由此各组油缸实现浮动连接，浮动吊具及动力电池13受阻力作用可自行浮动调整，从而保证换电工作的顺利完成。
86.如图5所示，被换电设备停放水平度不满足目标水平度。
87.第一步，换电设备动作，浮动吊具移动至待换动力电池的正上方并与其对正。此时浮动吊具的第一工装1与第二工装2保持相对水平，横纵向各组油缸伸缩长度一致。
88.第二步，控制器控制各油缸独立伸缩，调整第二工装2相对第一工装1的倾斜方向和倾斜角度，以使第二工装2与待换电池抓取面平行。
89.第三步，换电设备动作，浮动吊具下降，浮动吊具沿电池抓取面的法向进入动力电池13，导向件7进入动力电池顶部，夹爪6动作抓取动力电池13。然后反之换电设备动作，浮动吊具上升，浮动吊具和动力电池13沿电池抓取面的法向脱离开被换电设备电池底座。然后控制器控制横纵向各油缸组合动作，第二工装2相对第一工装1水平布置，也就是说，调整横纵向各组油缸伸缩长度一致。
90.第四步，换电设备动作，将换下的动力电池13转运至载体上空电池位正上方，接着换电设备动作，浮动吊具下降，放置电池至空电池位，夹爪6动作，释放动力电池13。其中，空电池位、满电电池、与换电设备同设置在一载体上，且以调整至水平。
91.第五步，换电设备动作，将浮动吊具移动至载体上满电电池的正上方并与其对正。然后换电设备动作，下放浮动吊具，导向件7进入满电电池顶部，夹爪6动作，抓取满电电池。然后换电设备动作提升满电电池并将其转运被换电设备的空电池座上方并对正。
92.第六步，然后控制器控制各油缸独立伸缩，调整第二工装2及电池与被换电设备电池座平行。然后换电设备动作，浮动吊具下降，使动力电池沿电池底座法向落座，夹爪6动作，释放动力电池。然后反之换电设备动作，提升浮动吊具沿抓取面的法向脱离开电池。控制器控制各油缸伸缩，第二工装2相对第一工装1水平布置。至此完成一块动力电池的更换。
93.第七步，重复步骤1至步骤6，直至完成被换电设备上所有亏电电池的更换。
94.因换电设备、被换电设备的相对位置的随机性，角度检测器的检测误差、设备制造误差等等因素影响，一般情况下，如图4和图5所示的两种工况是控制器根据经验值范围判定的，然后根据推荐的方法执行后续操作。在实际换电过程中，动力电池13的落座与提取过程和浮动吊具进入动力电池13与离开动力电池13的过程，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。本发明实施例提供的浮动吊具在以上过程中，可控制横纵各组油缸的有杆腔互通和无杆腔互通，由此各组油缸实现浮动连接，浮动吊具及动力电池13受阻力作用可自行浮动调整。
95.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
96.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。