换电设备的制作方法

本申请涉及AGV小车电池更换技术领域，特别涉及一种换电设备。

背景技术：

随着国家智能制造行业的发展，对工业生产过程中的自动化程度要求越来越高，智能物流系统得到迅速发展。AGV小车(无人搬运小车)在解决劳动力不足、提高生产率、改进产品质量和降低生产成本方面发挥着越来越显著的作用。AGV小车在运行过程中的所有能耗均由车载蓄电池组提供。运行时，蓄电池组电压会逐渐降低，电池储存的电能逐渐减少，因此，在循环运行过程中需要补充电能。

目前常见的有“无线充电”与“有线充电”，采用这两种方式充电时，电池仍安装在AGV小车内，充电期间AGV小车需停车充电，导致AGV小车利用率很低。现有的一种方式，将需充电的电池取下来放到充电架上进行充电，同时将已充好电的电池更换至AGV小车，然而，由于电池重量在70KG左右，手工更换电池费时费力，效率低下，需配置专门的人员进行换电池，频繁的人工更换还会造成电池组接触端子磨损、脱落，甚至有漏电的风险，严重影响生产效率。

技术实现要素：

本申请提供了一种换电设备，以实现AGV小车的电池的自动更换，极大提高AGV生产效率，从而节省人力物力，降低生产成本。

本申请提供了一种换电设备，其包括：

车架；

行走机构，设置在所述车架上，设置成在AGV小车与充电架之间移动；

提升机构，沿第一方向活动设置于所述车架，以将电池箱运送到充电架的目标高度；

推拉机构，设有电池容纳部位，所述推拉机构沿第二方向活动设置在所述提升机构上，以实现电池箱在所述电池容纳部位与所述AGV小车或所述电池容纳部位与所述充电架之间的交换；

解锁机构，设置在所述推拉机构上，设置成解锁所述电池箱的锁紧机构，并与所述锁紧机构的拉动连接孔配合；

所述第一方向与所述第二方向之间成非零夹角。

可选地，所述行走机构包括定位件，以确定所述换电设备的位置。

可选地，所述定位件包括激光测距反光板。

可选地，所述提升机构上设有探货传感器，以确定充电架上的空闲位置和/或确定充电架上的满电电池的位置，所述推拉机构上设有位置传感器，以确定电池箱在所述换电设备上是否安装到位。

可选地，所述推拉机构包括滑板，所述滑板通过直线运动副连接在所述提升机构上，所述电池容纳部位沿所述滑板的移动方向设置在所述滑板的一侧。

可选地，所述电池容纳部位的底部设有滚筒，所述滚筒转动连接于所述推拉机构。

可选地，所述滑板上还设有上电导杆，所述上电导杆设置成启动AGV小车上设置的放电按钮或充电架上设置的充电按钮。

可选地，所述解锁机构包括连接在所述车架的解锁板，所述解锁板沿解锁方向移动设置在所述电池容纳部位，以解锁电池箱的锁紧机构。

可选地，所述解锁机构还包括锁定拉销，所述锁定拉销连接在所述解锁板远离所述车架的一端，并设置成与所述锁紧机构的拉动连接孔配合。

可选地，所述解锁机构还包括顶推结构，所述顶推结构固定连接于所述推拉机构，设置成与所述锁紧机构接触。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请能够实现AGV小车的电池的自动更换，具体如下：

电量不足的AGV小车停止到预定区域(例如换电工位)后，换电设备通过行走机构移动到该预定区域，解锁机构解开电池箱的锁紧机构，同时解锁机构与锁紧机构的拉动连接孔配合，将电池箱拉出并连接在推拉机构上，推拉机构向远离AGV小车的方向移动，将电池箱拉动到换电设备的目标位置。

换电设备通过行走机构移动到充电架所在的区域，提升机构将电池箱运送到目标高度(充电架的空位对应的高度)，推拉机构向靠近充电架的方向移动将电池箱送入充电架，解锁机构松开，并通过充电设备对电池箱进行充电。

换电设备通过行走机构移动到充电架上的满电电池所在的区域(优选距离换电设备最近的满电电池所在的区域)，提升机构提升到满电电池所在的高度，解锁机构解开电池箱的锁紧机构，同时解锁机构与锁紧机构的拉动连接孔配合，将电池箱连接在推拉机构上，推拉机构向远离电池架的方向移动，将电池箱拉动到换电设备的目标位置，提升机构下降。

换电设备通过行走机构移动到上述预定区域，推拉机构向靠近AGV小车的方向移动，将电池箱送入AGV小车，解锁机构松开，电池箱锁定在AGV小车上，完成电池箱的安装。

本申请设置有换电设备，使AGV小车不需要停车充电，能够提高AGV小车的利用率，换电过程自动完成，可以节省人力，且换电过程平稳可靠，保证电池箱接触良好，延长电池箱的使用寿命。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的换电系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的换电设备的正视方向的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的换电设备的侧视方向的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的换电设备的俯视方向的结构示意图；

图5为一种电池箱的结构示意图。

附图标记：

1-换电设备；

11-车架；

12-行走机构；

121-驱动轮；

122-行走驱动电机；

123-随动轮；

124-激光测距反光板；

125-缓冲器；

13-提升机构；

131-探货传感器；

132-举升驱动电机；

133-传动丝杠；

134-举升导轨；

135-提升立柱；

136-提升架；

14-推拉机构；

141-推拉驱动电机；

142-传动齿条；

143-滚筒；

144-位置传感器；

145-推拉导轨；

146-滑板；

147-上电导杆；

15-解锁机构；

151-锁定拉销；

152-解锁板；

153-顶推结构；

2-电池箱；

21-锁紧机构；

211-锁紧连杆；

212-拉座；

213-顶座；

3-导轨；

31-激光测距装置；

32-换电工位；

4-充电架；

41-充电按钮；

42-充电接口；

5-AGV小车；

51-放电按钮；

6-电气控制系统。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-图5所示，本申请提供了一种换电设备1，其包括车架11、行走机构12、提升机构13、推拉机构14和解锁机构15，AGV小车5上装有电池箱2，换电设备1能够自动完成AGV小车上电池的更换。

参见图1，本申请提供的换电设备1可以与充电架4和AGV小车5组成换电系统，换电设备1在充电架4和AGV小车5之间移动并完成AGV小车的换电工作。

具体地，换电系统可以设置导轨3以形成换电设备1的行走路线，方便对换电设备1进行控制，充电架4可以设置在导轨3的一侧，且位于换电设备1的工作区域以内；沿导轨3可以设置一个或多个换电工位32，电量不足的AGV小车自动停靠在换电工位32，以方便换电设备1与AGV小车的对接，降低对AGV小车的控制要求；导轨3还可以设置激光测距装置31，以精确确定换电设备1的位置，为简化结构，导轨3可以设置成直线形式，激光测距装置31可以设置在导轨3的两端，可以理解地，导轨3也可以设置成其他形状，例如曲线或折线等。

具体地，车架11主要由方钢管、槽钢和钢板焊接加工而成。

行走机构12设置在车架11上，设置成在AGV小车5与充电架4之间移动；提升机构13沿第一方向活动设置于车架11，以将电池箱2运送到充电架4的目标高度；推拉机构14设有电池容纳部位，推拉机构14沿第二方向(第一方向与第二方向之间成非零夹角)活动设置在提升机构13上，以实现电池箱2在电池容纳部位与AGV小车5或电池容纳部位与充电架4之间的交换；解锁机构15设置在推拉机构14上，设置成解锁电池箱2的锁紧机构，并与锁紧机构的拉动连接孔配合。其中，第一方向可以为竖直方向，第二方向可以为与第一方向垂直的水平方向，当导轨3采用直线形式时，导轨3的延伸方向可以与第一方向和第二方向均垂直。

具体地，行走机构12包括至少一组驱动轮121以及带动驱动轮121转动的行走驱动电机122，可以理解地，行走机构12还可以包括随动轮123。驱动轮121和随动轮123均可以设置挡边结构，该挡边结构具有导向作用使换电设备1沿导轨3行走，优选行走机构12包括两个驱动轮121和两个随动轮123，其中一个驱动轮121和一个随动轮123设置有挡边结构，另一个驱动轮121和另一个随动轮123不带挡边结构，结构简单，且使行走机构12对导轨3的宽度具有更好的适应性。

进一步地，行走机构12还包括定位件，例如定位件可以为行程开关，以确定换电设备1的位置。

进一步地，定位件包括激光测距反光板124，激光测距反光板124可以朝向或背离换电设备1的行走方向，相应地，在换电设备1的直线行走路线的端点设置激光测距装置31，激光测距反光板124与激光测距装置31相对，以通过激光信号精确确定换电设备1的位置。

进一步地，行走机构12还可以包括缓冲器125，缓冲器125设置在车架11的前方和/或后方，缓冲器125的最外侧为换电设备1的最外侧，为提高效率，换电设备1需要有较大的行走速度，设置缓冲器125可以避免换电设备1与其他设备的猛烈撞击造成对电池箱2或对换电设备1自身的损坏，缓冲器125可以采用液压缓冲器或机械缓冲器(例如弹簧、橡胶垫等)。

具体地，提升机构13和推拉机构14包括直线运动机构，直线运动机构可以采用丝杠螺母机构、齿轮齿条机构或液压机构等结构，可以理解地，提升机构13和推拉机构14的直线运动机构可以采用相同的结构，也可以采用不同的结构。

作为直线运动机构的一种实施例，如图3所示，提升机构13可以包括提升立柱135、传动丝杠133、举升导轨134和提升架136，提升立柱135和举升导轨134固定连接在车架11上，传动丝杠133转动连接在车架上，传动丝杠133可以由举升驱动电机132驱动其转动，提升架136上设有与传动丝杠133配合的螺纹结构以及与举升导轨134配合的滑块结构，并通过丝杠133的转动实现提升架136沿第一方向(例如高度方向)上的移动，推拉机构14可以滑动设置在提升架136上，从而将电池箱2运送到充电架4的目标位置，通过丝杠与螺母结构的配合、以及滑块结构与举升导轨134的配合对提升架136提供足够的承托力，防止提升架136在上下移动的过程中滑脱。

作为直线运动机构的另一种实施例，如图4所示，推拉机构14包括滑板146、传动齿条142和推拉导轨145，传动齿条142和推拉导轨145设置在提升架136上并通过提升架136实现推拉机构14沿第一方向上的移动，滑板146上设有与传动齿条142配合的齿轮结构以及与推拉导轨145配合的滑块结构，齿轮结构可以通过设置驱动其转动的推拉驱动电机141，并通过齿轮结构的转动实现滑板146沿第二方向(例如水平方向)的移动，从而实现电池箱2在换电设备1与AGV小车5之间或换电设备1与充电架4之间的交换，通过齿轮齿条结构，可以减小传动的阻力，提高机械传动效率。

进一步地，提升机构13上可以设置探货传感器131，以确定充电架4上的空闲位置，以在空闲位置可以放入电量不足的电池箱2；或确定充电架4上的满电电池的位置，以将满电电池取下；推拉机构14上可以设置位置传感器144，以用于检测电池箱2在换电设备1上是否安装到位。提升机构13和推拉机构14上可以设置报警装置(例如声报警器或光报警器等)，报警装置的控制端连接探货传感器131和/或位置传感器144的输出端，以在探货传感器131和/或位置传感器144检测到相应信号时发出警报。

具体地，上述电池容纳部位沿滑板146的移动方向设置在滑板146的一侧，以容纳电池箱2并对电池箱2形成可靠固定，当滑板146移动时，能够带动电池容纳部位的电池箱2移动。

更进一步地，电池容纳部位的底部可以设置滚筒143，滚筒143转动连接于推拉机构14，通过设置滚筒143，将电池箱2在换电设备1与AGV小车5之间或换电设备1与充电架4之间交换时的滑动摩擦转换成滚动摩擦，以减小摩擦阻力，从而提高机械传动效率。

进一步地，滑板146上还可以设有上电导杆147，上电导杆147设置成启动AGV小车5上的放电按钮51或充电架4上的充电按钮41，以实现对电池工作状态或充电状态的自动控制。

具体地，AGV小车5上设有放电按钮51，当电池箱2在AGV小车上安装到位后，上电导杆147触发放电按钮51，AGV小车开始正常工作；充电架4上设有充电按钮41，当电池箱2在充电架4上安装到位后，上电导杆147触发充电按钮41，充电架4开始对电池箱2充电。

更具体地，上电导杆147可以为固定式也可以为活动式，当采用固定式时，电池箱2安装到位的同时，上电导杆147与放电按钮51或充电按钮41接触，以触发放电按钮51或充电按钮41；当采用活动式时，电池安装到位并发出触发信号，上电导杆147收到触发信号后向放电按钮51或充电按钮41移动，触发放电按钮51或充电按钮41，上电导杆147可以由气缸等方式驱动。

参见图5，本申请提供的电池箱2相对的两侧(沿上述第二方向相对的两侧)分别设有充电接头和锁紧机构21，充电接头包括两个柱状连接支脚，连接方便不易磨损，在锁紧机构的配合作用下能够实现与AGV小车5的可靠连接。

具体地，锁紧机构21包括锁紧连杆211，并通过锁紧连杆211将电池箱2锁紧在AGV小车5或锁紧在充电架4。

更具体地，锁紧连杆211可以采用转动锁紧结构或插销锁紧结构等任意现有的锁紧连接结构，可以根据需要设置一个或多个锁紧连杆211实现对电池箱2的可靠固定。

具体地，上述解锁机构15包括连接于车架11的解锁板152，解锁板152沿解锁方向移动设置在电池容纳部位，以解锁设置在电池箱2的锁紧机构，解锁板152可以采用气缸等方式进行驱动。

进一步地，锁紧机构21还可以包括拉座212和顶座213，拉座212上可以设有拉动连接孔，用于将电池箱2自AGV小车5或充电架4上拉动到换电设备1上，顶座213用于将电池箱2自换电设备1上推动到AGV小车5或充电架4。

进一步地，解锁机构15还包括锁定拉销151，锁定拉销151连接在解锁板152远离车架11的一端，并设置成与锁紧机构21的拉动连接孔配合，将电池箱2自AGV小车5或充电架4移动到换电设备1上时，锁定拉销151插入锁紧机构21的拉动连接孔内，通过锁定拉销151将电池箱2拉出并连接于换电设备1，并提供靠近换电设备1的拉力，随着推拉机构的运动带动电池箱2运动。

进一步地，解锁机构15还包括顶推结构153，顶推结构153固定连接于推拉机构14，设置成与锁紧机构21接触，当电池箱2自换电设备1上移动到AGV小车5或充电架4上时，随着推拉机构14的运动，顶推结构153提供远离换电设备1的推力，当锁紧机构21包括顶座213时，顶推结构153设置成与顶座213接触。顶推结构153可以为块状结构，以免在推力作用下使顶推结构153发生损坏，优选顶推结构153为顶轮(即轮状结构)，避免顶推结构153划伤电池箱2；进一步地，当顶推结构153为顶轮时，可以将顶轮设置为能够绕其轴线(与上述导轨3的延伸方向一致)自由转动，防止电池箱2在电池容纳部位发生微小移动时，顶推结构153与电池箱2之间的磨损。

通过锁定拉销151和顶推结构153分别提供拉力和推力，可以使电池箱2与对应的施力机构之间紧密配合，从而保证电池箱2动作的及时性，提高工作效率。

本申请提供的换电设备1可以通过电气控制系统6进行控制。

本申请提供的充电架4可以包括多个充电位，多个充电位可以按照行列形式布置，各充电位均设有充电按钮41和充电接口42，充电按钮41和充电接口42均电连接充电器，低电量电池安装到充电位时，电池箱2上的充电接头与充电接口42电连接，换电设备1上的上电导杆147触发充电按钮41启动充电。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。