充电装置及其电极控制系统的制作方法

本发明涉及充电设备领域，特别涉及充电装置及其电极控制系统。

背景技术：

目前大功率充电一般需要使用充电弓或者受电弓，充电弓或者受电弓的动力系统一般采用气动驱动电弓的电极板动作。目前常用的充电装置一般采用电磁阀控制气囊充气和放气，通过充放气实现电极的伸出和收回。授权公告号为cn104701951b、授权公告日为2017.01.18的中国发明专利公开了一种充电装置，充电装置由机械、电控、气动三部分组成，机械部分为进给充电部件，进给充电部分即充电电极，电控部分为单片机控制板，气动部分依次由气压缸、减压阀、过滤器和气压源自称，进给充电部件连接气压缸，单片机控制连接减压阀，气压缸通过电磁换向阀与油雾器连接，通过单片机控制充电装置的伸出和虽会，通过气动部分的动作实现充电。但是在充电装置出现供气或者供电异常时，伸出的充电电极无法收回，收回的充电电极无法伸出，同时气动控制系统缺少安全断电的电极收回保护功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种充电装置电极控制系统，用以解决目前的充电装置出现供电异常时伸出的充电电极无法收回，收回的充电电极无法伸出造成的使用不方便的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述电极控制系统的充电装置。

本发明的充电装置电极控制系统采用如下技术方案：

充电装置电极控制系统包括：

驱动气缸，用于带动充电电极伸出或者收回，包括缸体、设置在缸体内的活塞，缸体内腔由活塞分隔为有杆腔和无杆腔，

伸出气路，与无杆腔连通，在充电电极需要伸出时向无杆腔内加压使活塞杆带动充电电极伸出；

收回气路，与有杆腔连通，在充电电极需要收回时向有杆腔加压使活塞杆带动充电电极收回；

伸出气路在充电电极收回时用于排出无杆腔内的气体，收回气路在充电电极伸出时用于排出有杆腔内气体；

伸出气路上连接有伸出气路手动控制阀，收回气路上连接有收回气路手动控制阀；

电动控制阀，具有分别与伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀、供气装置连接接通的接口、排气口；

手动总控制阀，具有分别与伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀、供气装置连接接通的接口；

手动总控制阀和电动控制阀还均设有用于排气的排气口，手动总控制阀和电动控制阀均具有在需要充电电极伸出时控制供气装置通过伸出气路与无杆腔连通、同时控制有杆腔通过收回气路与对应控制阀上排气口连通向外排气的伸出控制状态；且均还具有在需要充电电极收回时控制供气装置通过收回气路与有杆腔连通、同时控制无杆腔通过伸出气路与对应控制阀上排气口连通向外排气的收回控制状态；

伸出气路手动控制阀具有使无杆腔与电动控制阀连通的电动控制状态和使无杆腔与手动总控制阀连通的手动控制状态，收回气路手动控制阀具有使有杆腔与电动控制阀连通的电动控制状态和使有杆腔与手动总控制阀连通的手动控制状态。

有益效果：与目前的充电装置电极控制系统相比，本发明的充电装置电极控制系统通过手动总控制阀、伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀可以在供电异常时，使伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀处于手动控制状态，使手动控制总控制阀可以控制活塞杆的伸出或者收回，使充电装置电极控制系统正常使用，在供电正产时，可以通过使伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀处于电动控制状态，使电动控制阀控制活塞杆的伸出或者收回，不影响正常的工作。

进一步的，所述供气装置包括与电动控制阀连接的电动气源、与手动总控制阀连接的人工操作气源。通过人工操作气源可以在电动气源出现故障时不影响操作。

进一步的，供气装置还包括储气瓶，所述人工操作气源和电动气源均与储气瓶连通，储气瓶分别与电动控制阀和手动控制总阀连接，以分别通过手动控制总阀和电动控制阀向驱动气缸供气。。储气瓶可以保证充足的供气量。进一步的，所述伸出气路上设置有用于检测气体流量的流量开关，保证电极的安全。

进一步的，所述伸出气路上连接有用于检测无杆腔压力的压力开关，保证电极的安全。

进一步的，所述伸出气路手动控制阀和/收回气路手动控制阀为两位三通阀。

进一步的，所述电动控制阀为两位五通电磁阀，手动总控制阀为两位五通手动阀。

进一步的，所述人工操作气源为脚踏泵，所述电动气源为空压机。

进一步的，所述伸出气路和缩回气路上均连接有收缩排气调压阀。可以控制电极的下降速度，保证电极的安全。

本发明的充电装置采用如下技术方案：

充电装置包括充电电极和控制充电电极伸出和收回的控制系统，

控制系统包括：

驱动气缸，用于带动充电电极伸出或者收回，包括缸体、设置在缸体内的活塞，缸体内腔由活塞分隔为有杆腔和无杆腔，

伸出气路，与无杆腔连通，在充电电极需要伸出时向无杆腔内加压使活塞杆带动充电电极伸出；

收回气路，与有杆腔连通，在充电电极需要收回时向有杆腔加压使活塞杆带动充电电极收回；

伸出气路在充电电极收回时用于排出无杆腔内的气体，收回气路在充电电极伸出时用于排出有杆腔内气体；

伸出气路上连接有伸出气路手动控制阀，收回气路上连接有收回气路手动控制阀；

电动控制阀，具有分别与伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀、供气装置连接接通的接口、排气口；

手动总控制阀，具有分别与伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀、供气装置连接接通的接口；

手动总控制阀和电动控制阀还均设有用于排气的排气口，手动总控制阀和电动控制阀均具有在需要充电电极伸出时控制供气装置通过伸出气路与无杆腔连通、同时控制有杆腔通过收回气路与对应控制阀上排气口连通向外排气的伸出控制状态；且均还具有在需要充电电极收回时控制供气装置通过收回气路与有杆腔连通、同时控制无杆腔通过伸出气路与对应控制阀上排气口连通向外排气的收回控制状态；

伸出气路手动控制阀具有使无杆腔与电动控制阀连通的电动控制状态和使无杆腔与手动总控制阀连通的手动控制状态，收回气路手动控制阀具有使有杆腔与电动控制阀连通的电动控制状态和使有杆腔与手动总控制阀连通的手动控制状态。

有益效果：与目前的充电装置电极控制系统相比，本发明的充电装置电极控制系统通过手动总控制阀、伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀可以在供电异常时，使伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀处于手动控制状态，使手动控制总控制阀可以控制活塞杆的伸出或者收回，使充电装置电极控制系统正常使用，在供电正产时，可以通过使伸出气路手动控制阀、收回气路手动控制阀处于电动控制状态，使电动控制阀控制活塞杆的伸出或者收回，不影响正常的工作。

进一步的，所述供气装置包括与电动控制阀连接的电动气源、与手动总控制阀连接的人工操作气源。通过人工操作气源可以在电动气源出现故障时不影响操作。

进一步的，供气装置还包括储气瓶，所述人工操作气源和电动气源均与储气瓶连通，储气瓶分别与电动控制阀和手动控制总阀连接，以分别通过手动控制总阀和电动控制阀向驱动气缸供气。储气瓶可以保证充足的供气量。进一步的，所述伸出气路上设置有用于检测气体流量的流量开关，保证电极的安全。

进一步的，所述伸出气路上连接有用于检测无杆腔压力的压力开关，保证电极的安全。

进一步的，所述伸出气路手动控制阀和/收回气路手动控制阀为两位三通阀。

进一步的，所述电动控制阀为两位五通电磁阀，手动总控制阀为两位五通手动阀。

进一步的，所述人工操作气源为脚踏泵，所述电动气源为空压机。

进一步的，所述伸出气路和缩回气路上均连接有收缩排气调压阀。可以控制电极的下降速度，保证电极的安全。

附图说明

图1是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态正常供气状态正常电极收回状态图；

图2是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态正常供气状态正常电极伸出状态图；

图3是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态异常供气状态正常电极收回状态图；

图4是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态异常供气状态正常电极伸出状态图；

图5是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态正常供气状态异常电极收回状态图；

图6是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态正常供气状态异常电极伸出状态图；

图7是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态异常供气状态异常电极收回状态图；

图8是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中供电状态异常供气状态异常电极伸出状态图；

图9是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中两位五通电磁阀的接口图；

图10是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中两位五通手动阀收回控制状态接口图；

图11是本发明中充电装置电极控制系统具体实施例中两位三通手动阀电动位接口图；

图中：1-驱动气缸；11-活塞；12-有杆腔；13-无杆腔；14-活塞杆；2-伸出气路；21-伸出气路手动控制阀；22-压力开关；23-收回排气调压阀；24-流量开关；3-收回气路；31-收回气路手动控制阀；32-伸出排气调压阀；4-电动控制阀；5-手动总控制阀；61-空压机；62-脚踏泵；63-储气瓶；64-截断阀；65-单向阀；66-气源处理器；67-气源处理器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的充电装置电极控制系统具体实施例1：

如图1至图11所示，充电装置电极控制系统包括用于带动充电电极伸出或者收回的驱动气缸1，驱动气缸1包括缸体和设置在缸体内的活塞11，活塞11将缸体内腔分为有杆腔12和无杆腔13。

充电装置电极控制系统包括与有杆腔12连通的伸出气路2和与无杆腔13连通的收回气路3，伸出气路2在充电电极需要伸出时向无杆腔13内加压使活塞杆14带动充电电极伸出，且伸出气路2在充电电极需要收回时用于排出无杆腔13内的气体。收回气路3在充电电极需要收回时向有杆腔12加压使活塞杆14带动充电电极收回，且在充电电极伸出时用于排出有杆腔12内气体。伸出气路2和收回气路3上均设置有手动控制阀，其中伸出气路2上的为伸出气路手动控制阀21，收回气路3上的为收回气路手动控制阀31，两个手动控制阀均为两位三通阀。

充电装置电极控制系统包括还包括电动控制阀4、手动总控制阀5、供气装置，电动控制阀4为两位五通电磁阀，手动总控制阀5为两位五通手动阀，电动控制阀4和手动总控制阀5分别用于在电控模式下和手动模式下作用，在电控模式下，电动控制阀4用于切换供气装置与有杆腔12、无杆腔13的连通状态，在手动模式下，手动总控制阀5用于切换供气装置与有杆腔12、无杆腔13的状态。伸出气路手动控制阀21用于切换伸出气路2与手动总控制阀5、电动控制阀4的接通状态，具有使无杆腔13与电动控制阀4连通的电动控制状态和使无杆腔13与手动总控制阀5连通的手动控制状态，收回气路手动控制阀31用于切换收回气路3与手动总控制阀5、电动控制阀4的接通状态，具有使有杆腔12与电动控制阀4连通的电动控制状态和使有杆腔12与手动总控制阀5连通的手动控制状态。本实施例中的伸出气路手动控制阀21和收回气路手动控制阀31均为两位三通阀。

如图1所示，供气装置包括空压机61、脚踏泵62和储气瓶63，空压机61、脚踏泵62均与储气瓶63连通，储气瓶63分别与电动控制阀4和手动控制总阀5连接，以分别通过手动控制总阀5和电动控制阀4向驱动气缸1供气，其中空压机61构成电动气源，脚踏泵62构成人工操作气源。空压机61与电动控制阀4之间设置截断阀64，脚踏泵62与手动总控制阀5之间设置有单向阀65。空压机61与电动控制阀4连接，脚踏泵62与手动总控制阀5连接，空压机61连接一个气源处理器66，截断阀64设置在气源处理器66的出口。脚踏泵62也连接一个气源处理器67，单向阀65设置在气源处理器67的出口。储气瓶63设置在截断阀64的下游且设置在单向阀65的下游，储气瓶63与电动控制阀4和手动总控制阀5连接。其他实施例中，在空压机自身集成截止阀的时，可以不另外设置截止阀，同理，脚踏泵一般自带单向阀，可以不另外增加单向阀。

伸出气路2上设置有用于检测气体流量的流量开关24和用于检测无杆腔13压力的压力开关22，伸出气路2和收回气路3上分别连接有收回排气调压阀23、伸出排气调压阀32。通过流量开关24和压力开关22的电信号，可以控制充电装置停止充电和电极的收回。

下面具体介绍各部之间的连接关系，如图9至图11所示：

电动控制阀4具有五个接口分别为a接口、b接口、r接口、p接口、s接口，手动总控制阀5的五个接口也分别为a接口、b接口、r接口、p接口、s接口，手动总控制阀5的r接口和s接口均为排气口，电动控制阀4的r接口和s接口均为排气口。

伸出气路手动控制阀21三个接口分别为a接口、r接口、p接口，收回气路手动控制阀31的三个接口分别为a接口、r接口、p接口。电动控制阀4的a接口、b接口分别与伸出气路手动控制阀21的r接口、收回气路手动控制阀31的r接口相接通，手动总控制阀5的a接口、b接口分别与伸出气路手动控制阀21的p接口、收回气路手动控制阀31的p接口相接通。

伸出气路手动控制阀21的a接口和收回气路3控制阀的a接口分别与对应气路上排气调压阀（作用）连接，两个排气调压阀分别与气缸的有杆腔12和无杆腔13连通。压力开关22和流量开关24处于排气调压阀与气缸之间，用于监测气缸进气气压和气流量。

伸出气路手动控制阀21和收回气路手动控制阀31的出气口（a接口）与排气口（r接口）相通，则为电动控制状态；若伸出气路手动控制阀21和收回气路手动控制阀31的出气口（a接口）与进气口（p接口）相通，则为手动控制状态。电动控制阀4和手动总控制阀5都有伸出控制状态和收回控制状态，若电动控制阀4的进气口（p接口）和出气口（a接口）相通，且电动控制阀4的出气口（a接口）与伸出气路手动控制阀21相通，则为伸出控制状态；若电动控制阀4的进气口p接口和出气口（b接口）相通，且电动控制阀4的出气口（b接口）与收回气路手动控制阀31相通，则为收回控制状态，手动总控制阀5的状态与电动控制阀4的状态相同，若手动控制阀的进气口（p接口）和出气口（a接口）相通，且手动控制阀的出气口（a接口）与伸出气路手动控制阀21相通，则为伸出控制状态；若手动控制阀的进气口p接口和出气口（b接口）相通，且手动控制阀的出气口（b接口）与收回气路手动控制阀31相通，则为收回控制状态。

下面对本发明的控制系统在不同条件下的工作状态进行说明。

如图1和图2所示，供电状态正常且供气状态正常状态下，将截断阀64处于打开状态，使用空压机61提供气压；使伸出气路手动控制阀21和收回气路手动控制阀31处于电动控制状态，通过电动控制阀4的伸出控制状态和收回控制状态实现气缸活塞杆14的伸出和收回。

如图3和图4所示，供电状态正常且供气状态异常状态下，将截断阀64处于断开状态，使用脚踏泵62提供气压；使伸出气路手动控制阀21和收回气路手动控制阀31处于电动控制状态，通过电动控制两位五通电磁阀的伸出控制状态和收回控制状态实现气缸活塞杆14的伸出和收回。

如图5和图6所示，供电状态异常且供气状态正常状态下，将截断阀64处于打开状态，使用空压机61提供气压；使伸出气路手动控制阀21和收回气路手动控制阀31处于手动控制状态，通过手动控制手动总控制阀5的伸出控制状态和收回控制状态实现气缸活塞杆14的伸出和收回。

如图7和图8所示，供电状态异常且供气状态异常状态下，将截断阀64处于断开状态，使用脚踏泵62提供气压；使伸出气路手动控制阀21和收回气路手动控制阀31处于手动控制状态，通过手动控制手动总控制阀5的伸出控制状态和收回控制状态实现气缸活塞杆14的伸出和收回。

在充电过程中，气缸处于伸出状态，并在气压作用下保持电极的可靠接触。一旦气缸输入气压低于压力开关22设定的值时，压力开关22可输出电信号，控制充电装置停止充电和电极的收回。气缸的输入气流量发送变化时，流量开关24输出电信号，控制充电装置停止充电电极的收回。另外，在气压作用下，可以保持电极的可靠接触，且充电电极有一定的预压距离，通过气缸输入端的排气调压阀，控制电极收回速度，保证从压力开关22和流量开关24触发电信号到停止充电的时间内，充电电极仍能可靠接触，防止拉弧产生。

当压力开关触发即电极板之间的压力小于设定值时，给充电系统一个断电信号，这个断电信号传递给断路器进行执行断开开充电电路动作；从压力开关触发到断路器断开充电电路的这一段时间即为断电时间（一般不超过100ms），伸出气路2和收回气路3上分别连接有收回排气调压阀23、伸出排气调压阀32可以控制电极的下降速度，保证电极断电后使充电电极与适配的电极断开，保证电极的安全。

本发明的充电装置电极控制系统的具体实施例2，本实施例中的充电装置电极控制系统与上述具体实施例1中的区别仅在于：供气装置仅使用空压机与储气罐组合的方案，电故障时通过储气罐内的气体进行手动控制操作。

本发明的充电装置电极控制系统的具体实施例3，本实施例中的充电装置电极控制系统与上述具体实施例1中的区别仅在于：供气装置仅使用空压机与脚踏泵组合的方案。

本发明的充电装置电极控制系统的具体实施例4，本实施例中的充电装置电极控制系统与上述具体实施例1中的区别仅在于：极端的情况下，也可以使用储气罐与脚踏泵的组合方案。其他实施例中，也可以单独使用储气罐。

本发明的充电装置电极控制系统的具体实施例5，本实施例中的充电装置电极控制系统与上述具体实施例1中的区别仅在于：伸出气路上没有设置压力开关和流量开关，通过设置与活塞杆配合的行程开关控制电极的断电。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

本发明的充电装置的具体实施例，充电装置包括充电电极和控制充电电极伸出和收回的控制系统，其中控制系统的结构与上述充电装置电极控制系统的任意一个具体实施例所述的结构相同，不再赘述。