升降装置及换电机器人的制作方法

本申请涉及一种升降装置及换电机器人。

背景技术：

目前市场上的新能源车底盘分箱换电模式，采用换电agv机器人进入汽车底盘快速拆卸更换电池，包括将原电池箱卸下后下降到电池箱顶部低于底盘底部以取出原电池箱，以及将新电池箱移动到底盘下方后抬升到电池箱安装位置进行安装。

由于电池箱本身具有一定的高度，而汽车底盘高度因车而异，有些汽车底盘高度很小，如果agv(automatedguidedvehicle，自动导向车)机器人自身高度较大，电池箱又无法下降到位则可能出现电池箱顶部高于汽车底盘的情况导致agv机器人无法带动电池送入移出汽车底盘下方空间。

技术实现要素：

鉴于上述状况，有必要提供一种升降装置及换电机器人，以解决电池箱无法下降到低位的问题。

本申请的实施例提供了一种升降装置，包括框架板、升降件、升降控制件和多个托举力臂。框架板具有安装面；升降件，具有相对的第一侧和第二侧，所述第一侧和所述第二侧之间具有垂直于所述安装面的虚拟面；升降控制件，设置在所述安装面上具有能够靠近或远离所述框架板的转轴；托举力臂一端通过所述转轴与所述升降控制件铰接，另一端与所述升降件配合，靠近所述第一侧的部分所述托举力臂与靠近所述第二侧的部分所述托举力臂相对所述虚拟面对称设置；所述升降件具有降放状态，在所述降放状态时，所述升降件位于所述转轴的下方。

使用时，通过与升降控制件转动连接的托举力臂对升降件施力，可以实现托举力臂远离升降控制件的一端向靠近固定件的方向转动，使得与托举力臂连接的升降件尽量靠近固定件所在平面，也即，升降件在降放到后期进入降放状态，在降放状态时，升降件位于转轴的下方。同一块框架板可以维持所有升降装置相对固定，从而共同作用托举同一块升降件。通过对称设置在虚拟面两侧的升降装置进行升降件的支撑托举，通过位于虚拟面两侧对称的托举力臂，可以提供方向相反的水平力实现水平力的抵消，而提供相同的竖直力共同实现升降件的托举。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述升降控制件包括滑动组件、铰接设置的第一力臂和第二力臂，所述滑动组件包括驱动件和滑块，所述第二力臂远离所述第一力臂的一端通过第一轴与所述框架板铰接，所述第一轴位于所述转轴的下方，所述第一力臂远离所述第二力臂的一端与所述滑块铰接，所述驱动件设置在所述框架板上驱动所述滑块靠近或远离所述第一轴。

通过滑动组件让滑块靠近或远离第一轴，使得第一力臂和第二力臂之间的夹角减小或增大，进一步地让托举力臂与升降控制件的铰接点位置升高或下降，从而完成托举力臂对升降件的举升或降放。也即可以将升降件的竖直方向的位移转化为滑块在水平方向的位移。

进一步的，在本申请的一些实施例中，在降放状态时，所述升降件位于所述第一轴的下方。

使用时，在第一轴位于转轴下方的基础上，升降件还可以进一步下降到第一轴的下方。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述驱动件包括驱动电机和丝杠，所述滑块设置有与所述丝杠配合的螺纹，所述驱动电机的输出端与所述丝杠周向限位连接。

形成丝杠副可以提高驱动电机驱动滑块的位移精度，丝杠副的传动比也可以降低对驱动电机功率的要求，也即在驱动电机功率固定的前提下提高升降控制件的承载力。

在本申请的其他一些实施例中，所述驱动件包括液压缸，所述液压缸一端与所述固定件连接，另一端与所述滑块连接。

将前述的丝杠副驱动替换为液压缸直接驱动滑块运动，减少零件数量，便于维护。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述滑动组件还包括滑轨，所述滑轨固定在所述固定件上与所述滑块滑动连接，导向所述滑块靠近或远离所述第一轴。

通过滑轨进行滑块导向，可以承担一部分滑块的旋转力矩和径向力，从而降低驱动件的负载，尤其是驱动件采用丝杠副的时候，通过滑轨可以形成滑块与固定件的周向限位连接，从而便于丝杠带动滑块运动。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述第一力臂与所述第二力臂通过转轴铰接。

也即托举力臂的铰接点设置在“固定件-第一力臂-第二力臂形成的三角形”的顶点位置，提高托举力臂升降位移量与滑块水平位移量的比值，也即滑块位移量同样的情况下设置在三角顶点位置的托举力臂能够具有更大的升降量。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述升降件上设置有长孔，所述托举力臂远离所述升降控制件的一端设置有滑动轴，滑动轴插入所述长孔。

在升降件抬升的过程中，滑动轴抵接在长孔的一侧，在下降升降件的时候，升降件在靠近固定件所在平面时，使得滑动轴抵接在长孔的另一侧，进一步降低升降件的高度，可以达到升降件与固定件所在平面齐平的程度。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述托举力臂远离所述升降控制件的一端设置有套筒，所述滑动轴的一端可转动地设置在所述套筒内。

通过可转动地设置的滑动轴，可以降低滑动轴与升降件的长孔内壁的摩擦。

进一步地，在本申请的一些实施例中，还包括导向伸缩杆，所述导向伸缩杆一端通过第二轴与所述框架板铰接，另一端与所述升降件铰接，所述第二轴垂直于所述第一轴。

通过垂直于第一轴的第二轴与框架板铰接的导向伸缩杆连接升降件，使得升降件只能上升下降，而不能在平行于第二轴的方向位移，从而保证升降件的在竖直方向位移时不会发生水平偏移。

本申请的实施例还提供了一种换电机器人，用于对新能源汽车的动电池进行更换，包括上述的升降装置，所述升降装置的所述升降件上形成用于放置电池箱的放置槽。

升降装置的升降件上安装并固定电池箱，经由所有升降驱动单元的同步运动举升降放升降件的同时，使得电池箱被举升或降放。

附图说明

图1是本申请的一个实施例中的升降装置的第一视角的结构示意图。

图2是本申请的一个实施例中的升降件处于举升状态时升降驱动单元的结构示意图。

图3是本申请的一个实施例中的升降件处于降放状态时升降驱动单元的结构示意图。

图4是图1中iv区域的局部放大图。

图5是本申请的一个实施例中的升降装置的第二视角的结构示意图。

主要元件符号说明

升降装置010

虚拟面030

固定件100

升降控制件200

第一力臂210

第二力臂230

第一轴250

转轴270

滑动组件290

滑块291

滑轨293

驱动件295

驱动电机2951

丝杠2953

托举力臂400

滑动轴410

套筒411

框架板500

升降件600

长孔610

导向伸缩杆700

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请的实施例提供一种升降装置，包括固定件、升降控制件、滑动组件和托举力臂；其中，升降控制件包括铰接设置的第一力臂和第二力臂，所述第二力臂远离所述第一力臂的一端通过第一轴与所述固定件铰接；滑动组件包括驱动件和滑块，所述驱动件设置在所述固定件上驱动所述滑块靠近或远离所述第一轴，所述第一力臂远离所述第二力臂的一端与所述滑块铰接；托举力臂一端与所述升降控制件铰接，另一端用于连接升降件。

通过滑动组件让滑块靠近或远离第一轴，使得第一力臂和第二力臂之间的夹角减小或增大，进一步地让托举力臂与升降控制件的铰接点位置升高或下降，从而完成托举力臂对升降件的举升或降放。也即可以将升降件的竖直方向的位移转化为滑块在水平方向的位移，而由于通过与升降控制件转动连接的托举力臂对升降件施力，可以实现托举力臂远离升降控制件的一端向靠近固定件的方向转动，使得与托举力臂连接的升降件尽量靠近固定件所在平面。

本申请的实施例还提供了一种换电机器人，包括升降件和多个上述的升降装置；所述升降装置中所述托举力臂远离所述升降控制件的一端与所述升降件连接；所述升降件具有相对的第一侧和第二侧，所述第一侧和所述第二侧之间具有垂直于所述滑块滑动方向的虚拟面；靠近所述第一侧的部分所述升降装置与靠近所述第二侧的部分所述升降装置相对所述虚拟面对称设置。

通过对称设置在虚拟面两侧的升降装置进行升降件的支撑托举，通过位于虚拟面两侧对称的托举力臂，可以提供方向相反的水平力实现水平力的抵消，而提供方向相同的竖直力共同实现升降件的托举。

下面结合附图，对本申请的实施例作进一步的说明。

实施例一

请参阅图1和图2，本申请的第一实施方式提供一种升降驱动单元，用于连接到升降件600上，对升降件600举升或降放，升降驱动单元包括固定件100、升降控制件200、滑动组件290和托举力臂400。

升降控制件200包括第一力臂210和第二力臂230，第一力臂210的第一端与第二力臂230的第一端通过转轴270铰接设置形成叉臂结构，第二力臂230的第二端通过第一轴250与固定件100铰接，转轴270与第一轴250平行，因此推动第一力臂210远离第二力臂230的一端即可改变第一力臂210与第二力臂230之间的夹角，从而可以改变第二力臂230与固定件100的夹角。

滑动组件290包括驱动件295和滑块291，驱动件295设置在固定件100上，用以驱动滑块291靠近或远离第一轴250的方向滑动滑块291与第一力臂210的第二端铰接。

托举力臂400第一端通过转轴270与升降控制件200铰接，第二一端用于连接升降件600。

请参阅图1、图2和图3，通过驱动件295驱动滑块291滑动，进而驱动第一力臂210远离第二力臂230的一端运动时，第二力臂230与固定件100的夹角增加或减小，也即让托举力臂400与升降控制件200的连接位置上升或下降，同时也会跟随升降控制件200具有一定水平位移使得托举力臂400与升降件600的夹角匹配升降件600的举升降放量。

使用时，随着托举力臂400被抬升或放下，让托举力臂400承载的升降件600被举升或降放，其中，升降件600进一步下降到升降件600处于降放状态时，如图3所示，滑块291处于远离第一轴250的第一位置，如图2所示，升降驱动单元处于举升状态时，滑块291处于靠近第一轴250的第二位置。

托举力臂400通过转轴270与升降控制件200铰接，使得托举力臂400设置在第一力臂210和第二力臂230的交叉位置，在其他实施例中也可以在升降控制件200的其他位置单独设置与转轴270平行的安装轴，通过安装轴铰接托举力臂400。

请参阅图2和图5，进一步的，驱动件295包括驱动电机2951和丝杠2953，滑块291设有内螺纹，滑块291的内螺纹与丝杠2953配合形成丝杠副。驱动电机2951的输出端与丝杠2953周向限位连接，通过驱动电机2951带动的丝杠2953绕轴心转动，丝杠2953在转动的同时，滑块291可以沿丝杠2953的轴向运动。采用丝杠副的形式带动滑块291滑动，可以精确控制滑块291的位移量，而且能够在电机停止转动的时候形成自锁以保持滑块291位置，另外丝杠副的应用使得对驱动电机2951的功率要求较低，可以使用小体积的驱动电机2951实现滑块291驱动。需要说明的是，在其他实施例中可以不采用丝杠副的形式带动滑块291位移，而使用液压缸等形式。其中使用液压缸驱动滑块291的形式中，液压缸的一端与固定件100连接，另一端与滑块291连接，经由液压缸的伸缩使得滑块291在固定件100上沿液压缸的轴向滑动。

为了进一步控制滑块291的位移方向，以及减轻滑块291对丝杠2953的径向作用力，滑动组件290还包括固定设置在固定件100上的两根滑轨293。两根滑轨293分别设置在滑块291的两侧，滑块291设置有与滑轨293配合的滑槽，通过滑轨293穿过滑槽实现滑块291与滑轨293的滑动连接。滑轨293与丝杠2953平行设置，在滑块291沿丝杠2953的轴向运动时，实现滑块291的导向并且将滑块291受到的径向力和周向力传递到滑轨293上，从而减轻丝杠2953的负担。需要说明的是，本实施例中采用了叉臂结构的升降控制件200实现托举力臂400的上升下降驱动，而在其他实施例中也可以使用容置于弧形槽内一端铰接液压缸的滑动件等形式的升降控制件200实现托举力臂400的上升下降的同时匹配一定的水平位移量。

这种升降驱动单元通过驱动件295驱动滑块291靠近或者远离第一轴250，实现托举力臂400的抬升或者回落。通过与升降控制件200转动连接的托举力臂400对升降件600施力，可以实现托举力臂400远离升降控制件200的一端向靠近固定件100的方向转动，使得与托举力臂400连接的升降件600尽量靠近固定件100所在平面。

实施例二

请参阅图1和图5，本申请的第二实施例提供一种升降装置010，包括升降件600、框架板500和四个实施例一提供的升降驱动单元。

升降件600为一上方可以放置重物的平板，在升降件600的中部具有一垂直于丝杠2953的虚拟面030，升降件600具有分别位于虚拟面030两侧的第一侧和第二侧，在第一侧设置有两个升降驱动单元，在第二侧设置有两个升降驱动单元，第一侧的升降驱动单元与第二侧的升降驱动单元相对于虚拟面030对称设置。

框架板500设有四个升降驱动单元的固定件100。

由于第一侧的托举力臂400与第二侧的托举力臂400对称，位于第一侧的托举力臂400将对升降件600施加向远离第二侧的方向的斜向支撑力，位于第二侧的托举力臂400对升降件600施加向远离第一侧的方向的斜向支撑力，第一侧的托举力臂400产生的水平分力与第二侧的托举力臂400产生的水平分力抵消，而第一侧的托举力臂400产生的竖直分力与第二侧的托举力臂400产生的竖直分力同向，使得第一侧的托举力臂400与第二侧的托举力臂400共同托举升降件600在竖直方向上位移。

而由于托举力臂400一端与升降控制件200铰接，另一端直接与升降件600配合，在升降控制件200和升降件600之间托举力臂400不受其他受力点限制，因此托举力臂400远离升降控制件200的一端可以转动到转轴270以下的位置。由此可知，通过托举力臂400被抬升或放下，让托举力臂400承载的升降件600被举升或降放，使用时，随着托举力臂400被抬升或放下，让托举力臂400承载的升降件600被举升或降放，其中，升降件600进一步下降到升降件600处于降放状态时，如图3所示，滑块291处于远离第一轴250的第一位置，此时，升降件600位于转轴270的下方。如图2所示，升降驱动单元处于举升状态时，滑块291处于靠近第一轴250的第二位置，此时，升降件600位于转轴270的上方。

具体的，为了让对称设置的一对升降驱动单元的同步运动，对称设置的一对升降驱动单元共用同一个驱动电机2951，驱动电机2951通过传动带连接一转轮，两根丝杠2953分别周向限位设置于转轮的两侧。驱动电机2951转动时可以带动转轮两侧的丝杠2953上的滑块291同步位移。

另外，由于托举力臂400与升降控制件200铰接设置，其支撑升降件600的一端则可以自由转动。通过四个升降驱动单元进行升降件600的举升降放时，升降件600难免会有在第一侧与第二侧连接线上的进一步位移的运动趋势，为避免升降件600向两侧位移，在升降件600与框架板500之间添加四根导向伸缩杆700，导向伸缩杆700的一端通过第二轴与框架板500铰接，另一端与升降件600铰接，第二轴垂直于第一轴250，使得导向伸缩杆700能够阻止升降件600在第一侧与第二侧连接线上位移，同时又不影响升降件600的举升降放。

请参阅图4，为了让升降件600降放的时候尽量靠近框架板500所在平面，升降件600与托举力臂400通过滑动轴410连接。

具体的，在升降件600设置有长孔610，托举力臂400远离升降控制件200的一端设置滑动轴410，滑动轴410插入长孔610中实现托举力臂400与升降件600的连接。在升降件600抬升的过程中，滑动轴410抵接在长孔610远离虚拟面030的一侧，在下降升降件600的时候，升降件600在靠近固定件100所在平面时，使得滑动轴410抵接在长孔610的靠近虚拟面030的一侧，此时举升力臂与水平面呈负夹角，升降件600进一步下滑以降低升降件600的高度，可以达到升降件600的底面与框架板500的底面齐平的程度。

需要说明的是，当升降件600的底面与框架板500的底面齐平时，第一力臂210与第二力臂230之间呈钝角设置而不能呈180°设置，使得下一次举升升降件600的时候，滑块291的水平受力传递给第一力臂210时在第一力臂210上具有一定竖直分量。

由于滑动轴410与长孔610的内壁需要相对位移，那么需要降低滑动轴410与长孔610配合时的摩擦力。具体的，在托举力臂400远离升降控制件200的一端设置有套筒411，滑动轴410的一端可转动地设置在套筒411内，滑动轴410的另一端插入长孔610，在滑动轴410与套筒411间可添加润滑脂或其他润滑件以降低摩擦力。

这种升降装置010在使用时具体的升降流程为：

举升流程：请参阅图1、图2和图5，四个升降驱动单元的滑块291同步向远离虚拟面030的方向滑动，推动转轴270上升同时转轴270也具有向远离虚拟面030位移的运动分量，举升力臂向远离虚拟面030的方向位移推动滑动轴410抵接长孔610远离虚拟面030的一侧，同时升降件600因为举升力臂与水平面的夹角缩小而缓慢上升。滑块291继续移动，四根举升力臂同步上升，同时举升力臂与水平面的夹角也逐渐增加，使得升降件600被举升。

降放流程：请参阅图1、图3和图5，降放流程与举升流程正好相反，在此不再赘述。需注意的是，当升降件600的底面与框架板500的底面齐平时，第一力臂210与第二力臂230之间呈钝角设置，使得下一次举升升降件600的时候，滑块291的水平受力传递给第一力臂210时在第一力臂210上具有一定竖直分量。

需要说明的是，本实施例中位于虚拟面030两侧的升降驱动单元的托举力臂400由升降控制件200向远离虚拟面030的方向延伸，在其他实施例中，也可以设置为位于虚拟面030两侧的升降驱动单元的托举力臂400由升降控制件200向靠近虚拟面030的方向延伸，可以达到相同的技术效果。这种升降装置010通过对称设置在虚拟面030两侧的升降驱动单元进行升降件600的支撑托举，通过位于虚拟面030两侧对称的托举力臂400，可以提供方向相反的水平力实现水平力的抵消，而提供方向相同的竖直力共同实现升降件600的托举。经由托举力臂400的设置，使得升降件600可以尽量下放到靠近框架板500的高度，进一步设置长孔610与滑动轴410的连接方式可以做到升降件600的底部与框架板500的底部齐平，而且在该高度下对滑块291施力又可以完成升降板的下一次举升。将该装置应用到电动汽车的电池箱更换上，可以很好地适应新能源汽车底盘下方的狭小空间，在升降装置010进入新能源汽车底盘下方时，尽量降低放置在升降件600上的电池箱的高度，而在对准电池箱放置位置时，可以通过升降驱动单元平稳举升升降件600带动其上的电池箱上升。

实施例三

本申请的第三实施例提供一种换电机器人，用于对新能源汽车的动电池进行更换，包括实施例二提供的升降装置010，升降装置010的升降件600上形成用于放置电池箱的放置槽，在放置槽的侧壁还可以设置卡块以固定电池箱。

在升降装置010的升降件600上安装并固定电池箱，经由所有升降驱动单元的同步运动举升降放升降件600的同时，使得电池箱被举升或降放。

另外，本领域技术人员还可在本申请精神内做其它变化，当然，这些依据本申请精神所做的变化，都应包含在本申请所公开的范围。