无轨电车集电杆执行机构的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及无轨电车集电杆，具体涉及一种无轨电车集电杆执行机构。
技术背景
[0002]新能源公交车能大大降低整车运行中的油耗并能降低尾气的排放，其中纯电动公交车更能实现零排放，但考虑到纯电动公交车对行驶里程的需求，电池容量较大，成本高且寿命有限，充换电站的建设和维护成也较高，而双源无轨电车采用电网和电池双动力电源，可以实现灵活充电又不完全受架空线网的限制，具有电池容量小且无需定点充换电的优点。
[0003]现行的无轨电车集电杆升降大多采用人为直接或间接操作，需要驾驶员将车辆停在集电杆能够抓取电网的区域内，然后将集电杆升起，这样不仅降低了车辆运行的效率，而且增加了驾驶员的工作量，分散了驾驶员的精力，容易造成事故。还有采用电机和弹簧来驱动集电杆升降，当集电杆从车顶升起时，电机减小动力，由弹簧的弹力驱动集电杆上升，由于弹簧的弹力会在集电杆的上升或下降过程中不断变化，而电机无法给出实时抵消弹簧弹力的输出力，导致集电杆在上升和下降过程中会出现抖动，严重时会造成集电杆无法抓取电网，甚至损坏集电杆。
[0004]出于解决上述问题，本实用新型提出了一种无轨电车集电杆执行机构，包括底座、旋转凸台、升降电机、旋转电机、气缸、弹簧，所述底座与无轨电车顶部固定连接，所述旋转凸台与所述底座活动连接并可相对所述底座旋转，所述升降电机、旋转电机置于所述旋转凸台上，所述气缸、弹簧与所述旋转凸台、集电杆连接，本执行机构能够保证集电杆的上升、下降及旋转均平稳动作，有效实现无轨电车的正常工作。
【实用新型内容】
[0005]现有无轨电车采用电机和弹簧来驱动集电杆升降，当集电杆从车顶升起时，由弹簧的弹力驱动集电杆上升，由于弹簧的弹力会随着集电杆的上升或下降过程中位置的不断变化而变化，而电机无法给出实时抵消弹簧弹力的输出力，导致集电杆在上升和下降过程中受力不均匀，导致出现抖动，严重时会造成集电杆无法抓取电网，甚至损坏集电杆。
[0006]本实用新型提出了一种无轨电车集电杆执行机构，包括底座、旋转凸台、升降电机、旋转电机、气缸、弹簧，所述底座与无轨电车顶部固定连接，所述旋转凸台与所述底座活动连接并可相对所述底座旋转，所述升降电机、旋转电机置于所述旋转凸台上，所述气缸、弹簧与所述旋转凸台、集电杆连接，本执行机构能够保证集电杆的上升、下降及旋转均平稳动作，有效实现无轨电车的正常工作。
[0007]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0008]—种无轨电车集电杆执行机构，包括底座、旋转凸台、升降电机、旋转电机、气缸、弹簧，所述底座与无轨电车顶部固定连接，所述旋转凸台与所述底座活动连接并可相对所述底座旋转，所述升降电机、旋转电机置于所述旋转凸台上，所述气缸、弹簧与所述旋转凸台、集电杆连接。
[0009]所述执行机构还包括多个齿轮机构，分别与所述升降电机、集电杆连接，所述齿轮之间啮合。
[0010]所述气缸为电气比例阀气缸。
[0011]所述升降电机、旋转电机为伺服电机。
[0012]所述底座为尼龙加玻纤材料。
[0013]所述集电杆执行机构应用于无轨电车集电装置。
[0014]相比现有的集电杆执行机构，本实用新型有显著优点和有益效果，具体体现为:
[0015]使用本实用新型的无轨电车集电杆执行机构，采用电气比例阀气缸来配平举升弹簧的弹力，伺服电机加上多个齿轮驱动，保证集电杆平稳升降及旋转，有助于车辆的实际运营。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型无轨电车俯视示意图；
[0017]图2为本实用新型无轨电车集电杆执行机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]本实用新型的具体实施方法如下:
[0019]现有无轨电车采用电机和弹簧来驱动集电杆升降，当集电杆从车顶升起时，由弹簧的弹力驱动集电杆上升，由于弹簧的弹力会随着集电杆的上升或下降过程中位置的不断变化而变化，而电机无法给出实时抵消弹簧弹力的输出力，导致集电杆在上升和下降过程中受力不均匀，导致出现抖动，严重时会造成集电杆无法抓取电网，甚至损坏集电杆。
[0020]如图1所示为本实用新型提出的无轨电车俯视图，除车体外还包括图像采集装置1、执行机构2、集电杆3，所述图像采集装置I采用高清摄像头对车顶线网情况进行高速拍照，然后对采集数据进行处理以得到需要抓取线网的空间位置数据，并且运用算法计算给出执行机构控制器相应的控制量，然后由执行机构2响应以实现集电杆3的电网抓取。
[0021]如图2，所述执行机构2包括底座4、旋转凸台5、升降电机6、齿轮7、旋转电机8、气缸9、弹簧10，所述底座4与车身固定连接，用于支撑整个执行机构2和集电杆3，所述旋转凸台5固定连接所述底座4，用以辅助所述集电杆3的水平旋转，所述升降电机6置于所述旋转凸台5上，用以提供所述集电杆3升降的动力，所述齿轮7与所述升降电机6输出轴、集电杆3连接，所述齿轮7之间啮合，所述旋转电机8与所述旋转凸台5连接，提供所述集电杆3水平旋转的动力，所述气缸9连接所述旋转凸台5与所述集电杆3，用于提供与所述弹簧10方向相反的力来平衡所述集电杆3的受力，所述弹簧10连接所述旋转凸台5与所述集电杆3，用于为所述集电杆3提供向上的弹力。
[0022]下面就以无轨电车实际运行过程中执行机构2的工作方式来具体说明:
[0023]伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的电动机，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压小等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
[0024]自动控制可分成断续控制和连续控制，断续控制即开关控制，气动控制系统中使用动作频率较低的开关式(ON-OFF)的换向阀来控制气路的通断，靠减压阀来调节所需要的压力，靠节流阀来调节所需要的流量，这种传统的气动控制系统要想要有多个输出力和多个运动速度，就需要多个减压阀、节流阀及换向阀。这样，不仅元件需要多，成本高，构成系统复杂，且许多元件都需要预先进行人工调节；而电气比例阀控制属于连续控制，其特点是输出量随输入量(电流值或电压值)的变化而变化，输出量与输入量之间存在一定的比例关系，比例控制有开环控制和闭环控制之分，闭环控制有信号的反馈系统，本实用新型中气缸8为闭环电气比例阀气缸。
[0025]当车辆进入电网抓取范围内时，此时集电杆3处于车顶位置，图像采集装置I拍摄电网位置并对数据进行分析得出集电杆3的上升值和旋转值，然后给出命令，由执行机构2来实现集电杆的上升抓取电网过程，具体过程为:弹簧10提供向上的弹力来克服集电杆3的重力，而在集电杆3上升过程中弹簧10的弹力会变化，气缸9根据集电杆的整体受力情况来实时调整其推力来保证集电杆3在上升过程中的受力平衡，升降电机6为小功率伺服电机，用以提供驱动集电杆3上升的动力，动力通过升降电机6输出轴处齿轮和连接集电杆3的齿轮传递给集电杆，这样就可保障集电杆3上升的精度以及平稳度；而且旋转凸台5可以相对底座4做水平转动，旋转电机8为伺服电机，根据图像采集装置I提供的旋转值来精确的驱动旋转凸台5实现集电杆3的水平旋转，并最终实现集电杆3抓取电网。
[0026]当车辆驶出电网抓取范围或者需要超车时，需要降杆操作，此时图像采集装置I通过拍摄的信息得出降杆回位的下降值和旋转值并向执行机构2发出降杆命令，集电杆3下降过程为:弹簧10提供向上的弹力来克服集电杆3的重力，气缸9根据集电杆3的受力情况来实时调整其推力来保证集电杆3在下降过程中的受力平衡，升降电机6为小功率伺服电机，用以提供驱动集电杆3下降的动力，动力通过升降电机6输出轴处齿轮和连接集电杆3的齿轮传递给集电杆，这样就能保障集电杆3平稳下降至车顶，或者不使用升降电机6，只使用气缸9克服集电杆3的重力并提供向下的推力，由气缸9的推力和集电杆3的重力实现集电杆3的快速降杆；旋转电机8精确的驱动旋转凸台5实现集电杆3的水平旋转回位。
[0027]底座4采用绝缘性能良好的尼龙加玻纤材料，旋转凸台5与底座4和集电杆3相连，配合旋转电机8控制集电杆3相对于车顶的水平旋转，升降电机6配套相应的减速机实现集电杆3的升降，为了使集电杆3取电时能与电网平稳接触，并且由于杆的长度造成升降电机6无法承受杆体底部的大扭矩载荷，所以引入气缸9和举升弹簧10，气缸9由电气比例调节阀对气缸的推力进行实时调节，保证集电杆3在抓取电网过程中受力平衡，因此，升降电机6只需要采用小功率伺服电机就能驱动集电杆3的上升；集电杆3为下粗上细的锥形结构，该结构既使杆体重心靠近根部又使杆体刚性增强，而且杆体采用铝质材料，重量相比铁质材料大幅减轻。
[0028]对于为本实用新型的示范性实施例，应当理解为是本实用新型的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本实用新型的限定。
【主权项】
1.一种无轨电车集电杆执行机构，其特征在于:包括底座、旋转凸台、升降电机、旋转电机、气缸、弹簧，所述底座与无轨电车顶部固定连接，所述旋转凸台与所述底座活动连接并可相对所述底座旋转，所述升降电机、旋转电机置于所述旋转凸台上，所述气缸、弹簧与所述旋转凸台、集电杆连接。
2.根据权利要求1所述的无轨电车集电杆执行机构，其特征在于:所述执行机构还包括多个齿轮机构，分别与所述升降电机、集电杆连接，所述齿轮之间嗤合。
3.根据权利要求2所述的无轨电车集电杆执行机构，其特征在于:所述气缸为电气比例阀气缸。
4.根据权利要求2所述的无轨电车集电杆执行机构，其特征在于:所述升降电机、旋转电机为伺服电机。
5.根据权利要求2所述的无轨电车集电杆执行机构，其特征在于:所述底座为尼龙加玻纤材料。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的无轨电车集电杆执行机构，其特征在于:所述集电杆执行机构应用于无轨电车集电装置。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无轨电车集电杆执行机构，其特征在于：包括底座、旋转凸台、升降电机、旋转电机、气缸、弹簧，所述底座与无轨电车顶部固定连接，所述旋转凸台与所述底座活动连接并可相对所述底座旋转，所述升降电机、旋转电机置于所述旋转凸台上，所述气缸、弹簧与所述旋转凸台、集电杆连接，本执行机构能够保证集电杆的上升、下降及旋转均平稳动作，有效实现无轨电车的正常工作。
【IPC分类】B60L5-28
【公开号】CN204567325
【申请号】CN201420836536
【发明人】孟繁高, 朱临宇, 胡淼, 杨凯新
【申请人】天津市松正电动汽车技术股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年12月25日