充电插头对接装置和方法与流程

1.本公开属于充电技术领域，尤其是一种充电插头对接装置和方法。


背景技术：

2.现有的一些插头对接装置，需要在对接过程中实现两个对接零部件之间的螺纹配合，需要外力作用使对接的一方主动产生运动位移进而使对接双方产生挤压力实现对接，对接过程中需要外部电机推动对接公头产生位移实现对接与压紧。然而，如果机械臂在远端操作时无法提供较大负载能力的情况下，无法实现通过外力对接于充电插头。
3.在一些情况下，对接装置也可以通过螺纹旋合等内力牵引的方式实现对接，在螺纹旋合过程中，会牵引机械臂或者充电插头移动，使得机械臂的位置出现偏移或者充电插头与车辆之间的连接松动，导致充电对接失效。


技术实现要素：

4.鉴于以上内容，有必要提供一种充电插头对接装置和方法，旨在改善充电插头对接过程中位置偏移的问题。
5.为此，本技术首先提供了一种充电插头对接装置，用于对接机械臂和充电插头，包括：
6.底座，用于连接所述机械臂；
7.牵引组件，包括连接件和驱动组件，所述驱动组件连接于所述连接件，用于驱动所述连接件转动；所述连接件一端用于螺纹对接所述充电插头，另外一端螺纹连接所述底座，使得所述连接件转动时，通过螺纹牵引所述充电插头，并且所述底座沿远离所述充电插头的方向移动。
8.优选地，还包括卡接组件，所述卡接组件包括第一卡接件，所述连接件螺纹连接于所述第一卡接件，用于在所述第一卡接件卡接所述充电插头时，通过第一卡接件牵引所述充电插头。
9.优选地，还包括止挡组件，所述止挡组件包括插接件和导引件，所述插接件和导引件中的一个连接于所述第一卡接件；
10.所述导引件包括沿长度方向延伸的导引槽，所述插接件的端部嵌入所述导引槽内；所述导引槽包括导引段和曲线段，所述导引段沿所述第一卡接件的长度方向延伸，用于止挡所述第一卡接件转动，所述曲线段沿所述第一卡接件的长度方向和圆周方向延伸，用于在所述连接件转动而牵引所述第一卡接件沿长度方向移动时，所述插接件相对所述导引槽的曲线段移动，从而导引所述第一卡接件转动至卡接位置或者解锁位置。
11.优选地，所述导引件同轴连接于所述第一卡接件，用于止挡所述第一卡接件或者导引所述第一卡接件转动。
12.优选地，还包括基座，所述插接件连接于所述基座并且沿所述导引件的径向方向嵌入所述导引槽内。
13.优选地，所述插接件沿径向方向连接于所述第一卡接件，所述导引件包括一套设所述第一卡接件的容腔，所述导引槽设于所述容腔的内壁，所述插接件的端部嵌入所述导引槽内。
14.优选地，所述第一卡接件包括对应于所述充电插头的第二卡接件，所述第一卡接件包括锁杆和卡接部以及所述第二卡接件包括承载部和进入通道，或者所述第一卡接件包括承载部和进入通道以及第二卡接件包括锁杆和卡接部；其中，所述卡接部连接于所述锁杆并且沿所述锁杆的径向方向延伸，所述导引件连接于所述锁杆；在所述插接件嵌入所述导引段时，所述卡接部位于至少部分与所述承载部的承载面沿所述锁杆的长度方向重叠的卡接位置；在所述插接件嵌入所述曲线段的预设位置时，所述卡接部位于至对应于所述进入通道的解锁位置。
15.优选地，所述底座包括浮动座、连接座和连接杆，所述浮动座连接于所述连接件，所述连接座用于连接所述机械臂，所述连接杆套设弹簧，一端卡接所述浮动座，另外一端连接所述连接座，所述弹簧抵接于所述浮动座和所述连接座之间。
16.优选地，所述驱动组件包括电机，驱动齿轮和从动齿轮，所述驱动齿轮连接于所述电机，所述从动齿轮连接于所述连接件，所述驱动齿轮与所述从动齿轮啮合。
17.此外，本技术还提供了一种充电插头对接方法，用于对接机械臂和充电插头，包括以下步骤：
18.插接件嵌入导引槽的曲线段，其中，所述曲线段沿连接件的长度方向和圆周方向延伸；
19.驱动组件驱动所述连接件转动，使得所述连接件牵引第一卡接件转动至卡接于所述充电插头的卡接位置；
20.所述连接件继续转动，通过所述第一卡接件牵引所述充电插头，并且所述转动件相对底座转动，使得所述底座沿远离所述充电插头的方向移动。
21.相较于现有技术，上述的充电插头对接装置和方法的连接件一端可以螺纹连接充电插头，另外一端螺纹连接对接机械臂的底座，在连接件转动过程中，一方面连接件牵引充电插头对接该充电插头对接装置，另外一方面牵引底座沿远离充电插头的方向移动，补偿牵引充电插头移动而产生的位移，使得机械臂和充电插头之间的相对位置不会发生变化，防止机械臂和充电插头的位置偏移。
附图说明
22.为了更清楚地说明本公开实施例技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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。
23.图1是充电插头对接装置的对接机械臂和充电插头的结构示意图。
24.图2是充电插头对接装置的结构示意图。
25.图3是充电插头对接装置的爆炸图。
26.图4是卡接组件的结构示意图。
27.图5是牵引组件和止挡组件的结构示意图。
28.图6是连接件和底座的结构示意图。
29.主要元件符号说明
30.[0031][0032]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
[0033]
为了能够更清楚地理解本公开内容的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，
所描述的实施方式仅仅是本公开的部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于公开的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式。
[0034]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。
[0035]
各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本技术说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
[0036]
图1是充电插头对接装置2的对接机械臂1和充电插头3的结构示意图。如图1所示，充电插头对接装置2用于对接机械臂1和充电插头3，机械臂1电连接用于向车辆供电的电源，充电插头对接装置2连接于机械臂1，用于对接充电插头3。充电插头3用于插接于车辆的充电口，在充电过程中，可以手动将充电插头3插接于车辆的充电口内，充电插头对接装置2连接于机械臂1的自由端，用于转接机械臂1和充电插头3。通过充电插头对接装置2的内部牵引力对接充电插头3，从而不需要机械臂1施加较大的对接充电插头3的外力，有利于对接充电插头3。
[0037]
图2是充电插头对接装置2的结构示意图，图3是充电插头对接装置2的爆炸图。如图2和图3所示，充电插头对接装置2包括基座10、壳体80和底座20。基座10用于对接充电插头3，底座20用于连接机械臂1，壳体80连接于基座10和底座20。基座10和壳体80内部设有卡接组件、止挡组件和牵引组件。卡接组件用于卡接充电插头3，在止挡组件止挡的状态下，牵引组件牵引卡接组件移动，通过充电插头对接装置2的内部作用力牵引充电插头3，从而避免需要外力对接充电插头3。
[0038]
基座10大体呈柱状结构，一端通过一个或者多个螺钉或者螺栓连接于壳体80上，另外一端(外端面)用于对接充电插头3。具体的，基座10的外端面还设有导向杆40和电极70，导向杆40沿基座10的长度方向延伸，用于在对接充电插头3时导引基座10的端面相对充电插头3的角度和位置，保证对接精度。电极70位于基座10外端面的凹陷区内，在基座10对接充电插头3时，电极70与充电插头3实现电连接。
[0039]
卡接组件的数量为两个，分别安装于基座10的两侧。本实施方式中，卡接组件包括第一卡接件50，所述连接件60螺纹连接于所述第一卡接件50，用于在所述第一卡接件50卡接所述充电插头3时，通过第一卡接件50牵引所述充电插头3。在工作时，第一卡接件50对接充电插头3后，第一卡接件50转动时螺纹连接充电插头3，从而实现牵引充电插头3，将电极70插接于充电插头3的电极70，实现电连接的作用。
[0040]
在一些实施方式中，第一卡接件50可以通过直接旋入充电插头3的螺纹孔内实现电连接。然而，发明人在实现本方案的过程中发现，由于充电插头对接装置2对接充电插头3后，不可避免地存在对接误差，导致第一卡接件50的螺纹旋合存在对接误差，可能导致螺纹对接不准而难以旋入螺纹孔内，也可能存在螺纹旋合错误而损坏对接螺纹的问题。
[0041]
为此，发明人提出了一种新型的对接结构，通过先将第一卡接件50卡接于充电插头3，即钩挂于充电插头3上，然后通过螺纹旋转牵引第一卡接件50拉紧充电将，将电极70紧密对接充电插头3，具体描述如下。
[0042]
图4是卡接组件的结构示意图。如图3和图4所示，所述第一卡接件50包括对应于所述充电插头3的第二卡接件51，在充电插头对接装置2对接充电插头3时，第一卡接件50和第二卡接件51钩挂连接，从而可以避免螺纹直接采用螺纹对接结构中要求精确对接和螺纹旋合的问题。在卡接组件处于卡接位置时，充电插头对接装置2和充电插头3通过卡接组件连接在一起，而当卡接组件处于解锁位置时，充电插头对接装置2和充电插头3可以相互分离，实现解锁。
[0043]
在一些实施方式中，所述第一卡接件50包括锁杆502和卡接部501以及所述第二卡接件51包括承载部511和进入通道512。所述锁杆502可以是杆状结构，所述卡接部501连接于所述锁杆502并且沿所述锁杆502的径向方向延伸，与锁杆502形成“t”字形结构。所述第二卡接件51可以包括设置于充电插头3底部的凹陷区，凹陷区的侧壁通过螺钉或者其他方式对称连接的连接块，连接块之间具有一定的距离，形成矩形状结构并且与凹陷区连通的进入通道512。连接块的内侧(即远离第一卡接件50的侧面，用于承载第一卡接件50，下称“承载面”)可以用于钩挂第一卡接件50，形成第二卡接件51的承载部511。本领域技术人员理解，根据连接块之间的位置和连接块的形状的不同，进入通道512也可以是椭圆形或者其他异形通孔，例如“十”字形、梅花形状的通孔，使得第一卡接件50穿过该进入通道512后，转动预设角度即可卡接在承载面上实现卡接连接。对应的，所述第一卡接件50包括多个所述卡接部501，所述卡接部501形成“一”字形、梅花形状、“十”字形或者“米”字形中的一种。
[0044]
根据卡接部501和进入通道512之间的相对位置，卡接部501在转动过程中具有卡接位置和解锁位置。卡接位置是指卡接部501转动至至少部分与所述承载部511的承载面沿锁杆502的长度重叠的位置，优选为卡接部501垂直于进入通道512宽度方向的位置，使得卡接部501可以钩挂在承载部511的承载面上，实现卡接连接。解锁位置为卡接部501转动至对应于所述进入通道512的位置，使得卡接部501和锁杆502可以沿进入通道512移动直至脱离进入通道512，或者，卡接部501可以沿进入通道512移动至越过承载面的位置以便于卡接部501转动至卡接位置。在所述插接件30嵌入所述导引段611时，所述卡接部501位于至少部分与所述承载部511的承载面沿所述锁杆502的长度方向重叠的卡接位置，在所述插接件30嵌入所述曲线段612的预设位置时，所述卡接部501转动至对应于所述进入通道512的解锁位置。
[0045]
图5是牵引组件和止挡组件的结构示意图。止挡组件用于控制第一卡接件50的转动角度，实现卡接组件的卡接位置或者解锁位置的控制。所述止挡组件包括插接件30和导引件61，所述插接件30和导引件61中的一个连接于所述第一卡接件50。插接件30沿径向方向嵌入该导引件61内，从而可以止挡导引件61转动，或者控制导引件61的转动角度，但不影响导引件61沿轴向方向移动。
[0046]
具体的，本实施方式中，所述导引件61同轴连接于所述第一卡接件50，用于止挡所述第一卡接件50或者导引所述第一卡接件50转动。所述导引件61包括沿长度方向延伸的导引槽，所述导引槽包括导引段611和曲线段612，所述导引段611沿所述第一卡接件50的长度方向延伸，用于止挡所述第一卡接件50转动。所述曲线段612大体呈螺旋状延伸，沿所述第一卡接件50的长度方向和圆周方向延伸，用于导引件61的转动角度以及沿轴向的移动距离。本实施方式中，导引段611和曲线段612可以是连通的，形成类似“l”形的沟槽，但在另外一些实施方式中，导引段611和曲线段612也可以是相互隔绝而不连通的。所述插接件30的
端部嵌入所述导引槽内。在插接件30嵌入导引段611的时候，由于导引段611沿轴向方向延伸，故导引件61被插接件30卡住而无法转动，但不影响导引件61沿轴向方向移动。当插接件30嵌入曲线段612时，由于曲线段612同时沿轴向和周向延伸，故在所述连接件60转动而牵引所述第一卡接件50沿长度方向移动时，所述插接件30相对所述导引槽的曲线段612移动，从而导引所述导引件61转动并且沿轴向移动，而导引件61同轴连接于第一卡接件50，从而可以导引第一卡接件50转动至卡接位置或者解锁位置。本实施方式中，插接件30螺纹连接于基座10的通孔，并且端部伸出于基座10沿所述导引件61的径向方向嵌入所述导引槽内。在另外一些实施方式中，所述插接件30沿径向方向连接于所述第一卡接件50的锁杆502，凸出于锁杆502的旋转面。所述导引件61还包括一套设所述第一卡接件50的容腔，该第一卡接件50被收容于该容腔内，所述导引槽设于所述容腔的内壁，所述插接件30的端部嵌入所述导引槽内。该实施方式下的动作方式和原理类似，此处不再赘述。
[0047]
牵引组件安装于基座10，在卡接组件卡接充电插头3后，牵引基座10的电极70对接充电插头3的电极(图中未示出)，形成紧密而可靠的电连接。牵引组件包括连接件60和驱动组件，连接件60一方面用于牵引基座10的电极70和充电插头3的电极紧密电连接，另外一方面在牵引对接的同时，还可以补偿底座20的位移，从而抱持充电插头3和机械臂1之间的相对位置不变，防止充电插头3或者机械臂1移动。
[0048]
具体的，如图5所示，所述连接件60一端设有第一螺纹段601，另外一端设有第二螺纹段602。连接件60沿基座10的轴向方向延伸，顶部通过第一螺纹段601螺纹对接所述导引件61的内螺纹，底部通过该第二螺纹段602螺纹连接所述底座20的螺纹孔211，并且连接件60两端的第一螺纹段601和第二螺纹段602旋向相反，使得所述连接件60转动时，通过螺纹牵引所述充电插头3，并且所述底座20沿远离所述充电插头3的方向移动。连接件60的中部穿过壳体80的通孔转动地连接于壳体80。具体的，连接件60的旋转面和壳体80可以通过若干轴承63连接，使得连接件60可以在壳体80转动并支撑连接件60，在连接件60转动时，通过第一螺纹段601牵引第一卡接件50轴向移动，通过第二螺纹段602牵引底座20反向移动(即沿远离基座10的方向)，从而牵引电极70移动实现对接并补偿底座20的位移。
[0049]
请再次参阅图5，所述驱动组件连接于所述连接件60，用于驱动所述连接件60转动。具体的，驱动组件包括电机62、主动齿轮621和从动齿轮622。电机62安装于壳体80的容腔内，并且输出轴连接主动齿轮621。如图5所示，主动齿轮621与从动齿轮622啮合，从动齿轮622同轴连接连接件60，从而可以通过电机62驱动连接件60转动。在另外一些实施方式中，电机62也可以直接与连接件60连接，本技术对此不作限制。
[0050]
图6是连接件60和底座20的结构示意图。如图6所示，所述底座20包括浮动座21、连接座22和连接杆23。所述浮动座21的端面设有一个或者多个螺纹孔211，螺纹连接于所述连接件60。所述连接座22用于连接所述机械臂1。为了提高与机械臂1连接的容错性，所述连接杆23套设弹簧231，一端卡接所述浮动座21，另外一端连接所述连接座22，所述弹簧231抵接于所述浮动座21和所述连接座22之间，使得浮动座21可以相对连接座22具有一定范围内的摆动。
[0051]
以下详细描述基于上述的充电插头对接装置2实施的对接方法。所述充电插头3对接方法用于对接机械臂1和充电插头3，包括以下步骤。
[0052]
首先，在车辆停靠至预设的位置后，通过手动的方式将充电插头3插接于车辆的充
电口内。充电机器人负载充电电池包移动至车辆的下方，机械臂1从车辆的下方移出并且向上移动，准备对接充电插头3的底端。
[0053]
当机械臂1移动至充电插头对接装置2的基座10对接充电插头3的底端的位置时，此时，充电插头对接装置2处于初始状态，插接件30嵌入导引槽的曲线段612的端部，并且第一卡接部501的卡接部501对应于位于充电插头3底部的第二卡接部501的进入通道512，卡接部501从进入通道512越过承载部511的承载面，至第二卡接件51的承载部511的承载面的上方。
[0054]
然后，驱动组件的电机62启动，驱动所述连接件60转动，使得所述连接件60牵引导引件61沿轴向方向沿远离充电插头3的方向移动，同时，由于插接件30嵌入导引槽的曲线段612内，导引件61在移动的同时，在插接件30的导引下转动，从而带动第一卡接件50转动至卡接于所述充电插头3的卡接位置，此时，第一卡接件50的卡接部501的长度方向与进入通道512垂直，插接件30从曲线段612进入导引段611内。显然，由于导引槽的曲线段612的圆周角度和轴向距离是确定的，使得导引件61的转动和轴向移动处于可控状态，即根据插接件30在曲线段612的轴向位置即可确定第一卡接件50的转动位置，从而可以更为精确地确定第一卡接件50的轴向位置和转动位置，避免第一卡接件50卡死或者失控。
[0055]
接着，所述连接件60继续转动，插接件30由于位于导引段611内，将导引件61卡住而使得导引件61不能继续转动以保持第一卡接件50处于卡接状态。所以，连接件60可以相对导引件61转动，通过导引件61牵引第一卡接件50缩回(远离充电插头3的方向移动)直至第一卡接件50的卡接部501抵接于承载部511的承载面上，即钩挂于充电插头3的底端。
[0056]
然而，电机62驱动连接件60继续转动，牵引第一卡接部501使得充电插头3和基座10相互靠近，直至基座10的电极70完全对接充电插头3的电极，完成与充电插头3的对接动作。
[0057]
另一方面，由于转动件相对底座20的浮动座21转动，使得连接件60的底部可以从浮动座21的螺纹孔211退出，从而可以补偿因牵引充电插头3和靠近充电插头3的位置偏移。即，从整体上来看，充电插头对接装置2在对接充电插头3的过程中整体长度增加，用以补偿基座10靠近充电插头3的位移，从而在整体上可以改善对机械臂1的端部的拉力，降低机械臂1的端部的位移。
[0058]
在完成充电后，电机62反向转动，带动连接件60反向转动。此时，插接件30嵌入导引段611内而卡住导引件61无法转动，使得连接件60可以相对导引件61转动，将第一卡接件50伸出至脱离承载面的位置。当导引件61移动至插接件30位于曲线段612的位置时，插件件导引所述导引件61转动，带动第一卡接件50转动至解锁位置，此时，卡接部501位于对应于进入通道512的位置。这样，机械臂1可以带动充电插头对接装置2移动，使得卡接部501从进入通道512脱离充电插头3。
[0059]
上述的充电插头对接装置2和方法的连接件60一端可以螺纹连接充电插头3，另外一端螺纹连接对接机械臂1的底座20，在连接件60转动过程中，一方面连接件60牵引充电插头3对接该充电插头对接装置2，另外一方面牵引底座20沿远离充电插头3的方向移动，补偿牵引充电插头3移动而产生的位移，使得机械臂1和充电插头3之间的相对位置不会发生变化，防止机械臂1和充电插头3的位置偏移。
[0060]
另一方面，上述的充电插头对接装置2和方法通过将第一卡接件50钩挂于充电插
头3后，转动连接件60以牵引第一卡接件50，实现充电插头对接装置2与充电插头3的电连接，从而避免现有采用螺旋旋合的对接问题，提高了充电插头对接装置2的可靠性。而且，由于通过连接件60转动来牵引第一卡接件50，避免机械臂1施加外力对接充电插头3，也可以降低机械臂1的成本和动力要求。
[0061]
在所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，对于本领域技术人员而言，显然不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
[0062]
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。