充电枪随动插拔装置的制作方法

1.本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种充电枪随动插拔装置。


背景技术：

2.近年来，在节能减排低碳出行的大背景下，新能源汽车和电动船的发展很快，渗透率屡创新高。但电动船的充电痛点远比电动汽车强烈，对自动化充电的需求日益迫切。电动船因其停泊时并非如电动车充电处于静止状态，人工操作充电枪插拔尚可以适应，但采用机械臂对接船端充电口操作充电枪插拔，存在相当难度，而且通过机械臂带动充电枪对接电动船的充电接口时，当电动船浮动时，会通过充电枪将电动船的负载力作用在机械臂上，导致机械臂的损坏。


技术实现要素：

3.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种充电枪随动插拔装置。
4.为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
5.一种充电枪随动插拔装置，包括：
6.浮动锁止机构，所述浮动锁止机构包括固定壳体、滑动壳体和浮动机构，所述固定壳体用于与机械臂相连接，所述滑动壳体能够沿所述固定壳体的轴线方向运动，所述浮动机构跟随所述滑动壳体运动，用以将所述浮动机构锁止于所述固定壳体或脱离所述固定壳体；
7.充电枪夹具，所述充电枪夹具包括支撑架、设于所述支撑架的第一限位件和至少一个充电枪，所述支撑架能够与所述浮动机构相配合；
8.充电机构，所述充电机构包括充电壳、设于所述充电壳的充电座和驱动锁定机构，所述驱动锁定机构包括第一驱动件、与所述第一驱动件相连接的侧板以及设于所述侧板上的第二限位件和锁紧组件，所述第二限位件能够与所述第一限位件相配合。
9.作为本发明的进一步改进，所述浮动机构包括浮动体和悬挂机构，所述浮动体的一轴端伸入所述滑动壳体内，所述悬挂机构位于所述滑动壳体内且分别连接于所述浮动体、滑动壳体，所述支撑架上设置有定位孔，所述定位孔能够与所述浮动体的另一轴端相配合。
10.作为本发明的进一步改进，所述悬挂机构包括至少一个悬挂弹簧，所述悬挂弹簧的一端连接于所述浮动体，另一端连接于所述滑动壳体。
11.作为本发明的进一步改进，所述固定壳体内设有锁止孔，所述锁止孔能够与所述浮动体的一轴端相配合。
12.作为本发明的进一步改进，所述固定壳体上设置有推拉机构，所述推拉机构与所述滑动壳体相连接。
13.作为本发明的进一步改进，所述滑动壳体的一轴端设置有通孔，所述浮动体的一轴端穿过所述通孔伸入所述滑动壳体内，所述浮动体的周面上设置有第一环体，所述第一
环体位于所述滑动壳体内，所述第一环体的外径大于所述通孔的直径。
14.作为本发明的进一步改进，所述滑动壳体的另一轴端开口，所述固定壳体至少部分穿过所述滑动壳体的另一轴端伸入所述滑动壳体内。
15.作为本发明的进一步改进，所述浮动体的另一轴端为锥端，所述定位孔为锥孔。
16.作为本发明的进一步改进，所述浮动体的另一轴端设置有磁吸元件。
17.作为本发明的进一步改进，所述浮动体的另一轴端设置有至少一个第一防偏定位孔或至少一个第一防偏销，所述定位孔的端面设置有与所述至少一个第一防偏定位孔或至少一个第一防偏销相配合的至少一个第二防偏销或至少一个第二防偏定位孔。
18.作为本发明的进一步改进，所述第一限位件包括至少一个第一限位销或至少一个第一限位孔，所述第二限位件包括至少一个第二限位孔或至少一个第二限位销。
19.作为本发明的进一步改进，所述锁紧组件包括至少两个锁紧件，每个所述锁紧件包括第二驱动件、与所述第二驱动件相连接的锁紧杆。
20.作为本发明的进一步改进，还设置有视觉机构，所述视觉机构包括视觉支架、视觉相机，所述视觉支架设于所述固定壳体或机械臂上，所述视觉相机设于所述视觉支架上。
21.本发明的有益效果是：
22.本发明的装置能够随电动船的浮动而浮动，提高机械臂带动充电枪对接电动船端充电座的随动能力，充电枪与充电座定位准确，实现高效且精确插拔充电枪操作，同时能够避免电动船浮动时将作用力传递到机械臂上，避免对机械臂的损伤，大大提高了机械臂的使用寿命，降低成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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。
24.图1是本发明的优选实施例的分解结构示意图；
25.图2是图1的俯视图；
26.图3是图2的b-b向剖视图；
27.图4是本发明的优选实施例的充电枪插入充电座的结构示意图；
28.图5图4的俯视图；
29.图6是图5的c-c向剖视图；
30.图7是本发明的优选实施例的浮动锁止机构与充电枪夹具连为一体且与充电机构分离的结构示意图；
31.图8是本发明的优选实施例的浮动锁止机构、充电枪夹具和充电机构连为一体的结构示意图；
32.图中：1、浮动锁止机构，101、固定壳体，102、滑动壳体，104、浮动体，106、锁止孔，107、推拉式驱动杆，108、悬挂弹簧，111、通孔，112、第一环体，113、磁吸元件，114、第二环体，1041、第一防偏定位孔，2、充电枪夹具，201、支撑架，203、第一限位件，204、充电枪，205、定位孔，2051、端面，2052、第二防偏销，206、第一限位销，3、充电机构，301、充电壳，302、充
电座，303、侧板，304、第二限位件，305、锁紧组件，306、第二限位孔，307、第一电动推拉杆，308、锁紧件，309、锁紧杆，310、第二电动推拉杆，4、机械臂，501、视觉支架，502、视觉相机，503、视觉特征标识。
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，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例，都应当属于本发明保护的范围。
34.请参阅图1-图8，本技术实施例公开了一种充电枪随动插拔装置，包括浮动锁止机构1、充电枪夹具2和充电机构3。浮动锁止机构包括固定壳体101、滑动壳体102和浮动机构，固定壳体101用于与机械臂4相连接，滑动壳体101能够沿固定壳体102的轴线方向运动，浮动机构跟随滑动壳体102运动，用以将浮动机构锁止于固定壳体101或脱离固定壳体101。当滑动壳体102运动时，带动浮动机构运动，使得浮动机构锁止于固定壳体101处于锁止状态，或者使得浮动机构脱离固定壳体101处于浮动状态。充电枪夹具2包括支撑架201、设于支撑架201的第一限位件203和至少一个充电枪204，支撑架201能够与浮动机构相配合，使得充电枪夹具2与浮动锁止机构1成为一体，此时浮动锁止机构1运动时能够带动充电枪夹具2运动。充电机构3包括充电壳301、设于充电壳301的充电座302和驱动锁定机构，驱动锁定机构包括第一驱动件、与第一驱动件相连接的侧板303以及设于侧板303上的第二限位件304和锁紧组件305，第二限位件304能够与第一限位件203相配合，锁紧组件305能够将充电枪夹具2锁紧于侧板303，使得侧板303与充电枪夹具2成为一体，当第一驱动件工作时带动侧板303，侧板303带动充电枪夹具2一起运动，实现充电枪夹具2的充电枪204与充电座302的插接或从充电座302拔出。
35.在本实施例中，浮动机构包括浮动体104和悬挂机构，浮动体104的一轴端伸入滑动壳体102内，悬挂机构位于滑动壳体102内且分别连接于浮动体104、滑动壳体102，支撑架201上设置有定位孔205，定位孔205能够与浮动体104的另一轴端相配合。
36.在本实施例中，悬挂机构包括至少一个悬挂弹簧108，悬挂弹簧108的一端连接于浮动体104，另一端连接于滑动壳体102。具体地，悬挂弹簧108的数量为多个，多个悬挂弹簧108沿滑动壳体102的周向分布。
37.为了便于实现对浮动体104的锁止，优选固定壳体101内设有锁止孔106，锁止孔106能够与浮动体104的一轴端相配合。优选浮动体104的一轴端为锥端，锁止孔106为锥孔，提高锁止孔106与浮动体104的一轴端配合的快速性以及对浮动体104锁止的稳定性。
38.在本实施例中，固定壳体101上设置有推拉机构，推拉机构与滑动壳体102相连接，当推拉机构推动滑动壳体102时，滑动壳体102带动浮动体104朝脱离固定壳体101的方向运动；当推拉机构拉动滑动壳体102时，滑动壳体102带动浮动体104朝锁入固定壳体101的方向运动。
39.具体地，推拉机构包括沿滑动壳体102的周向分布的多个推拉式驱动杆107，多个推拉式驱动杆107同时动作。本实施例优选推拉式驱动杆107为电动，但并不局限于电动，也
可以为气动。更具体，推拉式驱动杆107的数量为三个，三个推拉式驱动杆107沿滑动壳体102的周向均匀分布。
40.为了便于浮动体104的一轴端伸入滑动壳体102内，优选滑动壳体102的一轴端设置有通孔111，浮动体104的一轴端穿过通孔111伸入滑动壳体102内，浮动体104的周面上设置有第一环体112，第一环体112位于滑动壳体102内，第一环体112的外径大于通孔111的直径。由于设置第一环体112，第一环体112的外径大于通孔111的直径，通过第一环体112的阻挡，就能避免浮动体104从通孔111跑出，避免行程过大而无法回位。
41.为了便于滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，优选滑动壳体102的另一轴端开口，固定壳体101至少部分穿过滑动壳体102的另一轴端伸入滑动壳体102内。也就是说滑动壳体102套设在固定壳体101的外周面。但并不局限于此种方式，也可以将滑动壳体102设于固定壳体101内，固定壳体101套设在滑动壳体102的外周面。
42.具体地，悬挂弹簧108的一端连接于第一环体112。为了减小滑动壳体102与固定壳体101之间的装配体积，优选悬挂弹簧108的另一端穿过固定壳体101的周壁连接于滑动壳体102的内周壁。
43.当推拉式驱动杆107推动滑动壳体102时，滑动壳体102通过悬挂弹簧108和第一环体112带动浮动体104运动，浮动体104的一轴端脱离锁止孔106，浮动体104处于浮动状态。当浮动体104处于浮动状态时，浮动体104具有六自由度，包括沿前后、左右、上下运动以及绕前后方向旋转、绕左右方向旋转和绕上下方向旋转，其中前后方向指的是浮动体104的轴线方向。其中，沿前后方向的浮动量由滑动壳体102相对于固定壳体101的移动距离决定，沿左右方向和上下方向的浮动量由通孔111的半径与浮动体104对应通孔104处的半径的差值决定。绕前后方向旋转的浮动量由悬挂弹簧108的伸长量决定，绕左右方向旋转和绕上下方向旋转的浮动量由第一环体112与滑动壳体102的内周壁之间的间隙大小决定。当推拉式驱动杆107拉动滑动壳体102时，滑动壳体102通过悬挂弹簧108和第一环体112带动浮动体104运动，浮动体104的一轴端插入锁止孔106，浮动体104处于锁止状态。
44.优选浮动体104的另一轴端为锥端，定位孔205为锥孔，便于导向，实现浮动体104的另一轴端定位在定位孔205内，提高精确度。
45.优选浮动体104的另一轴端设置有磁吸元件113，当浮动体104的另一轴端定位在定位孔205内，再通过磁吸元件113吸住定位孔205的端面2051，进一步提高浮动体104与支撑架201连接的稳固性，确保浮动体104带动支撑架201稳定运动。进一步优选浮动体104的另一轴端的周面上设置有第二环体114，磁吸元件113设于第二环体114的一轴端，便于磁吸元件113端面与定位孔205的端面2051的接触。具体地，磁吸元件113为环状电磁铁，得电后能够稳定吸住定位孔205的端面2051。
46.为了便于浮动体104与充电枪夹具2的准确定位，优选浮动体104的另一轴端设置有至少一个第一防偏定位孔1041，定位孔205的端面2051设置有与至少一个第一防偏定位孔1041相配合的至少一个第二防偏销2052，第二防偏销2052能够插入第一防偏定位孔1041。但并不局限于此种方式，也可以是浮动体104的另一轴端设置有至少一个第一防偏销(图中未示出)，定位孔205的端面2051设置有与至少一个第一防偏销相配合的至少一个第二防偏定位孔(图中未示出)。具体地，第一防偏定位孔1041设于第二环体114上。第一防偏定位孔1041为锥孔，第二防偏销2052为锥销。
47.优选第一限位件203包括至少一个第一限位销206，第二限位件304包括至少一个第二限位孔306，第一限位销206能够插入第二限位孔306内，使得充电枪夹具2与侧板303连接在一起。但并不局限于此种方式，也可以是第一限位件203包括至少一个第一限位孔(图中未示出)，第二限位件304包括至少一个第二限位销(图中未示出)，第二限位销能够插入第一限位孔。具体地，第一限位销206为锥销，第二限位孔306为锥孔。
48.在本实施例中，充电壳301固定在电动船上。
49.具体地，第一驱动件为第一电动推拉杆307，便于带动侧板303移动。
50.为了便于充电枪夹具2与侧板303同步动作，优选锁紧组件305包括至少两个锁紧件308，每个锁紧件308包括第二驱动件、与第二驱动件相连接的锁紧杆309，通过第二驱动件驱动锁紧杆309抵在充电枪夹具2的支撑架201上，使得充电枪夹具2定位于侧板303。具体地，第二驱动件为第二电动推拉杆310。本实施例的锁紧组件305包括两个锁紧件308，两个锁紧件308呈上下相对设置，但并不局限于此种方式，也可以是两个锁紧件308呈水平相对设置或者其它能够将支撑架201定位住的位置。可以理解的是，锁紧组件305也可以包括四个锁紧件308，四个锁紧件308分为上下两组，每组包括两个锁紧件308，上下锁紧件308对称设置。
51.为了便于识别充电枪夹具2和充电机构3的位置，还设置有视觉机构，视觉机构包括视觉支架501、视觉相机502，视觉支架501设于固定壳体101上，视觉相机502设于视觉支架501上。可以理解的是，也可以将视觉支架501固定在机械臂4上。为了更好地识别充电枪夹具2以及充电机构3的位置，还设置有视觉特征标识503，视觉特征标识503设于充电壳301上。
52.当机械臂4需要抓取充电枪夹具2时，通过控制推拉式驱动杆107拉动滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，滑动壳体102通过悬挂弹簧108和第一环体112带动浮动体104也沿固定壳体101的轴线方向运动，直至浮动体104的一轴端与锁止孔106配合，使得浮动体104由浮动状态变成锁止状态。机械臂4沿定位孔205轴线方向运动，当浮动体104的另一轴端接触到定位孔205的孔壁并进入到定位孔205一定深度后，通过控制推拉式驱动杆107推动滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，直至推拉式驱动杆107推到最大行程，此时浮动体104的一轴端脱离锁止孔106，使浮动体104变为六自由度浮动状态。机械臂4继续沿定位孔205的轴线方向运动，在定位孔205的导向作用下，使浮动体104的轴线与定位孔205的轴线重合，自动完成定心功能。同时，在两个第二防偏销2052的作用下，与浮动体104上的两个第一防偏定位孔1041配合实现充电枪夹具2自动纠偏功能。机械臂4沿定位孔205的轴线方向继续运动直至定位孔205的端面2051与磁吸元件113端面接触，使磁吸元件113通电吸住充电枪夹具2，完成充电枪204的抓取。然后，通过控制推拉式驱动杆107拉动滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，从而通过悬挂弹簧108和第一环体112带动浮动体104也沿固定壳体101的轴线方向运动，直至浮动体104的一轴端与锁止孔106配合，使得浮动体104由浮动状态变成锁止状态。
53.机械臂4通过视觉相机502和视觉特征标识503，完成两个第二限位孔306的空间位姿定位。机械臂4携持充电枪夹具2沿第二限位孔306的轴线方向运动，当第一限位销206接触到第二限位孔306的孔壁并进入到第二限位孔306一定深度时，通过控制推拉式驱动杆107推动滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，直至推拉式驱动杆107推到最大行
程，此时浮动体104的一轴端脱离锁止孔106，使浮动体104变为六自由度浮动状态。在两个第二限位孔306的孔壁的导向作用下，机械臂4继续沿第二限位孔306的轴线方向运动，直至支撑架201端面与第二限位孔306端面接触，充电枪夹具2可随电动船摇动。两个第二电动推拉杆310分别推出对应的锁紧杆309，锁紧充电枪夹具2，充电枪夹具2被牢固地锁紧在侧板303上，然后，机械臂4携持浮动锁止机构1与充电枪夹具2分离。第一电动推拉杆307拉动侧板303带动充电枪夹具2的充电枪204插入充电座302中，开始充电。
54.充电时，充电枪夹具2和充电机构3均在电动船上，充电枪夹具2的充电枪204已插在充电机构3的充电座302中，当充电完成后，需要拔出充电枪204时，第一电动推拉杆307推动侧板303带动充电枪204从充电座302中拔出。通过控制推拉式驱动杆107拉动滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，滑动壳体102通过悬挂弹簧108和第一环体112带动浮动体104也沿固定壳体101的轴线方向运动，直至浮动体104的一轴端与锁止孔106配合，此时浮动体104为锁止状态。机械臂4通过视觉相机502和视觉特征标识503确定定位孔205的空间位姿，机械臂4带动浮动锁止机构1沿定位孔205的轴线方向运动。当浮动体104进入到定位孔205一定深度后，通过控制推拉式驱动杆107推动滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，直至推拉式驱动杆107推到最大行程，此时，浮动体104的一轴端脱离锁止孔106，浮动体104为浮动状态。机械臂4继续沿定位孔205的轴线方向运动，直至磁吸元件113端面与定位孔205的端面2051接触，同时使磁吸元件113得电，并吸住充电枪夹具2，由于浮动体104可随电动船六自由度摇动，因此，充电枪夹具2和充电机构3均能随电动船六自由度摇动。当两个第二电动推拉杆310分别拉回对应的锁紧杆309，机械臂4就可以沿定位孔205的轴线方向将充电枪夹具2拉离充电机构3，当第一限位销206与第二限位孔306脱开，通过控制推拉式驱动杆107拉动滑动壳体102沿固定壳体101的轴线方向运动，从而通过悬挂弹簧108和第一环体112带动浮动体104也沿固定壳体101的轴线方向运动，直至浮动体104的一端与锁止孔106配合，使得浮动体104由浮动状态变成锁止状态。
55.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明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，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
56.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。