CN108253839B - 一种炮膛自动清洁保养方法及机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种炮膛自动清洁保养方法及机器人装置，前足机构、后足机构均与机架之间设有三个前电推杆，前、后钢刷筒均与机架构成转动副，前、后足机构上均安装有三个摄像头，撑片与各自对应的足机架构成移动副，旋拉电机驱动撑片夹紧或松开炮膛内壁，机架内部设有两个储液仓，分别储存金属微粒和火药残渣的清洗剂和防锈油，前、后足机构的两个旋拉电机的有规律转动配合前电推杆和后电推杆的有规律伸缩，可使炮膛自动清洁机器人装置(本发明)在炮膛内自由移动，去程时清洗剂排放至炮膛内，在两个钢刷筒作用下，完成对炮膛内壁的清洁，回程时防锈油排放至炮膛内，在两个钢刷筒的作用下，使防锈油均匀涂抹于炮膛内壁。

Description

一种炮膛自动清洁保养方法及机器人装置

技术领域

本发明涉及一种管道清洗方法及装置，具体涉及的是一种炮膛自动清洁保养方法及机器人装置。

背景技术

在火炮使用中，为了建立起高膛压，要求炮弹与炮膛之间紧密配合，在高温高压火药燃气的作用下，炮弹在炮膛内滑动过程中脱落的微粒和火药残渣会粘附在炮膛内壁，如果不及时对炮管内壁进行清理会导致炮管内壁发生腐蚀，进而影响炮弹发射的准确性、可靠性，不仅严重影响火炮的使用寿命，严重时还会发生炸膛现象。因此，在火炮集中发射后进入维护保养阶段时，必须对火炮的炮管内壁进行清理，并且在炮膛内壁涂抹一层防锈油。

目前在炮管生产厂和修复厂，采用的是一种拉杆式擦炮管机床，通过电机和连杆机构带动拉杆实现往复直线运动，拉杆与炮管等长，拉杆上安装了清洁用的毛刷，该设备实现了擦炮管的自动化工作，但设备占地面积大、重量大、移动不便，在部队营地无法使用。目前在部队都是通过数名战士推拉通条来进行炮膛的清理工作，这种方法耗费人力、效率低，不能满足现代化高科技战争的作战要求。因此急需一种清洁效率高的、自动化程度高、能适应高科技战场需求的炮膛清洁装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种炮膛自动清洁保养方法及机器人装置，对残留在火炮内膛表面的金属微粒和火药残渣进行清除，并自动涂抹防锈油对炮膛进行保养，不仅重量轻，结构紧凑，而且自动化程度高，效率高，能够满足现代化高科技战争的作战要求。

本发明采取的技术方案为：

一、一种炮膛自动清洁保养方法

当采用本发明申请中所涉及的方法对炮膛进行清洁的时候，按照以下步骤进行：

1)如图11中(a)所示，三个前电推杆和三个后电推杆收缩，然后将本发明申请中所涉及的炮膛自动清洁机器人装置从起始端放入炮膛之内，后足机构的旋拉电机转动，使后足机构中的撑片向外张开夹紧炮膛内壁；

2)如图11中(b)所示，三个前电推杆伸长到极限位置，前足机构的旋拉电机转动，使前足机构中的撑片向外张开夹紧炮膛内壁；

3)如图11中(c)所示，三个前电推杆收缩到极限位置、三个后电推杆伸长到极限位置，与此同时第一电机驱动前钢刷筒转动、第四电机驱动后钢刷筒转动、第二电机驱动前活塞转动，使前储液仓中的清洗剂通过前仓出液孔逐渐排出；

4)通过前足机构上的摄像头观察到某段炮膛内壁上附着的残渣微粒较多时，若图11中(c)、(d)、(e)过程所示，通过前电推杆和后电推杆相互配合地伸长或收缩，使前钢刷筒和后钢刷筒能够往复对炮膛该段内壁进行重点清理，直到通过后足机构上的摄像头观察到该段炮膛内壁清洁干净；

5)如图11中(f)所示，后足机构中的旋拉电机转动，使后足机构中的撑片向内收缩，但使后足机构中的毛毡片仍然紧贴炮膛内壁，三个后电推杆收缩到极限位置，在此过程中后足机构的毛毡片将炮膛内壁残留的清洁剂和残渣微粒擦拭干净；

6)重复以上步骤，直到本发明申请中所涉及的炮膛自动清洁机器人装置从炮膛起始端移动到终点端，完成对炮膛的清洁工作。

当采用本发明申请中所涉及的方法对炮膛内壁涂抹防锈油的时候，按照以下过程进行：

采用本发明申请中所涉及的方法完成对炮膛内壁残渣微粒的清理过程后返程时，在从终点端向起始端的移动过程中，依次重复采取如图11中(f)(c)(b)(a)中的动作，在此过程中第二电机不动作，第三电机转动，逐渐将后储液仓中的防锈油通过后仓出液孔排出，在前钢刷筒和后钢刷筒的转动作用下，防锈油被均匀地涂抹于炮膛内壁；当本发明申请中所涉及的炮膛自动清洁机器人装置回到起始端后，完成对炮膛内壁涂抹防锈油的工作。

二、一种炮膛自动清洁保养机器人装置

一种炮膛自动清洁保养方法及机器人装置，包括前足机构、前电推杆、前钢刷筒、后钢刷筒、机架、后电推杆、后足机构、足机架、撑杆、撑片、毛毡片、旋拉轴、旋拉电机、联轴器、前活塞、后活塞、前活塞齿轮、后活塞齿轮、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、前钢刷齿轮、后钢刷齿轮、摄像头，其特征在于：前足机构与机架之间设有三个前电推杆，机架与后足机构之间设有三个后电推杆，前钢刷筒和后钢刷筒结构相同，均安装于机架上，且均与机架构成转动副。

进一步的，所述的前足机构与后足机构结构相同，其朝向机架的一侧上均安装有三个位置均布设置的摄像头，如图2所示，足机架两端设有前圆盘和后圆盘，前圆盘内侧面均布设有三个T形导轨，后圆盘内侧面也均布设有三个T形导轨，前圆盘和后圆盘之间设有支撑管，支撑管上设有六个撑杆槽，足机架中心设有空腔，后圆盘中心位置设有电机安装座，如图3、图4所示，每个撑片的外侧面均设有一个毛毡片，底侧均设有一个撑杆连接座，立侧面均设有一个T形槽，六个撑片的T形槽分别与前圆盘和后圆盘上的六个T形导轨配合安装，使每个撑片均与足机架构成移动副，旋拉轴安装于足机架中心的空腔内，使两者构成转动副，旋拉轴外圆侧面设有六个撑杆连接座，六个撑杆一端分别与旋拉轴上的六个撑杆连接座转动连接，另一端分别与各自对应的撑片底侧的撑杆连接座转动连接，旋拉电机通过螺钉紧固安装于足机架上所设的电机安装座上，旋拉电机的输出轴通过联轴器与旋拉轴一端连接。

进一步的，所示的机架外形为圆柱结构，其内部分为前半部分和后半部分两个相互独立的部分，如图5所示，前半部分中设有前储液仓，前储液仓末端设有前出液孔，前半部分外侧顶端设有三个前推杆连接座，如图6所示，后半部分中设有后储液仓，后储液仓末端设有后出液孔，后半部分外侧顶端设有三个后推杆连接座，如图7所示，前活塞与后活塞结构相同，活塞内侧尾部设有不完全内齿圈。

进一步的，如图8所示，的前钢刷筒和后钢刷筒结构相同，前、后钢刷筒外圆柱面设有多排钢制毛刷，前、后钢刷筒内部设有安装棱，安装棱上设有内齿圈。

进一步的，如图9所示，前钢刷筒的安装棱安装于前钢刷安装槽内，第一电机安装于机架前半部分前端中心位置，第一齿轮与第一电机输出轴紧固安装，第一齿轮与前钢刷筒的内齿圈之间均布设有三个前钢刷齿轮，三个前钢刷齿轮均与第一齿轮和前钢刷筒的内齿圈构成轮齿啮合关系，且均安装于机架前半部分内部，与机架构成转动副，第二电机安装于机架前半部分内部，且与第一电机背对背安装，第二齿轮与第二电机输出轴紧固连接，前活塞安装于前储液仓中，前活塞的不完全内齿圈与第二齿轮之间设有前活塞齿轮，前活塞齿轮与第二齿轮和前活塞的不完全内齿圈均构成轮齿啮合关系，且与机架构成转动副。

进一步的，如图10所示，后钢刷筒的安装棱安装于后钢刷安装槽内，第四电机安装于机架后半部分后端中心位置，第四齿轮与第四电机输出轴紧固安装，第四齿轮与后钢刷筒的内齿圈之间均布设有三个后钢刷齿轮，三个后钢刷齿轮均与第四齿轮和后钢刷筒的内齿圈构成轮齿啮合关系，且均安装于机架后半部分内部，与机架构成转动副，第三电机安装于机架后半部分内部，且与第四电机背对背安装，第三齿轮与第三电机输出轴紧固连接，后活塞安装于后储液仓中，后活塞的不完全内齿圈与第三齿轮之间设有后活塞齿轮，后活塞齿轮与第三齿轮和后活塞的不完全内齿圈均构成轮齿啮合关系，且与机架构成转动副。

进一步的，所述的前储液仓中存储有清洗金属微粒和火药残渣的清洗剂，后储液仓中存储有防锈油。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中足机架的局部剖面结构示意图。

图3为本发明中前足机构或后足机构的局部剖面结构示意图。

图4为本发明中前足机构或后足机构的纵向局部剖面结构示意图。

图5为本发明中机架前半部分的局部剖面示意图。

图6为本发明中机架后半部分的局部剖面示意图。

图7为本发明中前活塞或后活塞的结构示意图。

图8为本发明中前钢刷筒或后钢刷筒的结构示意图。

图9为本发明机架前半部分所在位置的局部剖面结构示意图。

图10为本发明机架后半部分所在位置的局部剖面结构示意图。

图11为本发明在炮膛中的一个工作过程示意图。

附图标号：1前足机构、2前电推杆、3.1前钢刷筒、3.2后钢刷筒、3.3安装棱、3.4内齿圈、4机架、4.1前仓出液孔、4.2后仓出液孔、4.3前推杆连接座、4.4后推杆连接座、4.5前钢刷安装槽、4.6后钢刷安装槽、5后电推杆、6后足机构、7足机架、7.1后圆盘、7.2 T形导轨、7.3 T形导轨、7.4前圆盘、7.5撑杆槽、7.6支撑管、7.7空腔、7.8电机安装座、8撑杆、9撑片、9.1撑杆连接座、9.2T形槽、10毛毡片、11旋拉轴、11.1撑杆连接座、12旋拉电机、12.1联轴器、13.1前活塞、13.2后活塞、13.3不完全内齿圈、14.1前活塞齿轮、14.2后活塞齿轮、15.1第二齿轮、15.2第三齿轮、16.1第二电机、16.2第三电机、17.1前钢刷齿轮、17.2后钢刷齿轮、18.1第一齿轮、18.2第四齿轮、19.1第一电机、19.2第四电机、20.1前储液仓、20.2后储液仓、21摄像头、22炮膛。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种炮膛自动清洁机器人装置，包括前足机构1、前电推杆2、前钢刷筒3.1、后钢刷筒3.2、机架4、后电推杆5、后足机构6、足机架7、撑杆8、撑片9、毛毡片10、旋拉轴11、旋拉电机12、联轴器12.1、前活塞13.1、后活塞13.2、前活塞齿轮14.1、后活塞齿轮14.2、第一齿轮18.1、第二齿轮15.1、第三齿轮15.2、第四齿轮18.2、第一电机19.1、第二电机16.1、第三电机16.2、第四电机19.2、前钢刷齿轮17.1、后钢刷齿轮17.2、摄像头21，其特征在于：前足机构1与机架4之间设有三个前电推杆2，机架4与后足机构6之间设有三个后电推杆5，前钢刷筒3.1和后钢刷筒3.2结构相同，均安装于机架4上，且均与机架4构成转动副。

所述的前足机构1与后足机构5结构相同，其朝向机架4的一侧上均安装有三个位置均布设置的摄像头21，如图2所示，足机架7两端设有前圆盘7.4和后圆盘7.1，前圆盘7.4内侧面均布设有三个T形导轨7.3，后圆盘7.1内侧面也均布设有三个T形导轨7.2，前圆盘7.4和后圆盘7.1之间设有支撑管7.6，支撑管7.6上设有六个撑杆槽7.5，足机架7中心设有空腔7.7，后圆盘7.1中心位置设有电机安装座7.8，如图3、图4所示，每个撑片9外侧面均设有一个毛毡片10，底侧均设有一个撑杆连接座9.1，立侧面均设有一个T形槽9.2，六个撑片9的T形槽9.2分别与前圆盘7.4上的六个T形导轨7.3和后圆盘7.1上的六个T形导轨7.2配合安装，使每个撑片9均与足机架构成移动副，旋拉轴11安装于足机架7中心的空腔7.7内，使两者构成转动副，旋拉轴11外圆侧面设有六个撑杆连接座11.1，六个撑杆8一端分别与旋拉轴11上的六个撑杆连接座11.1转动连接，另一端分别与各自对应的撑片9底侧的撑杆连接座9.1转动连接，旋拉电机12通过螺钉紧固安装于足机架7上所设的电机安装座7.8上，旋拉电机12的输出轴通过联轴器12.1与旋拉轴11一端连接。

所述的机架4外形为圆柱结构，其内部分为前半部分和后半部分两个相互独立的部分，如图5所示，前半部分中设有前储液仓20.1，前储液仓20.1末端设有前出液孔4.1，前半部分外侧顶端设有三个前推杆连接座4.3，如图6所示，后半部分中设有后储液仓20.2，后储液仓20.2末端设有后出液孔，后半部分外侧顶端设有三个后推杆连接座4.4，如图7所示，前活塞13.1与后活塞13.2结构相同，活塞内侧尾部设有不完全内齿圈13.3。

如图8所示，所述的前钢刷筒3.1和后钢刷筒3.2结构相同，前钢刷筒3.1和后钢刷筒3.2外圆柱面设有多排钢制毛刷，前钢刷筒3.1和后钢刷筒3.2内部设有安装棱3.3，安装棱3.3上设有内齿圈3.4。

如图9所示，所述的前钢刷筒3.1的安装棱3.3安装于前钢刷安装槽4.5内，第一电机19.1安装于机架4前半部分前端中心位置，第一齿轮18.1与第一电机19.1输出轴紧固安装，第一齿轮18.1与前钢刷筒3.1的内齿圈3.4之间均布设有三个前钢刷齿轮17.1，三个前钢刷齿轮17.1均与第一齿轮18.1和前钢刷筒3.1的内齿圈3.4构成轮齿啮合关系，且均安装于机架4前半部分内部，与机架4构成转动副，第二电机16.1安装于机架4前半部分内部，且与第一电机19.1背对背安装，第二齿轮15.1与第二电机16.1输出轴紧固连接，前活塞13.1安装于前储液仓20.1中，前活塞13.1的不完全内齿圈13.3与第二齿轮15.1之间设有前活塞齿轮14.1，前活塞齿轮14.1与第二齿轮15.1和前活塞13.1的不完全内齿圈13.3均构成轮齿啮合关系，且与机架4构成转动副。

如图10所示，所述的后钢刷筒3.2的安装棱3.3安装于后钢刷安装槽4.6内，第四电机19.2安装于机架4后半部分后端中心位置，第四齿轮18.2与第四电机19.2输出轴紧固安装，第四齿轮18.2与后钢刷筒3.2的内齿圈3.4之间均布设有三个后钢刷齿轮17.2，三个后钢刷齿轮17.2均与第四齿轮18.2和后钢刷筒3.2的内齿圈3.4构成轮齿啮合关系，且均安装于机架4后半部分内部，与机架4构成转动副，第三电机16.2安装于机架4后半部分内部，且与第四电机19.2背对背安装，第三齿轮15.2与第三电机16.2输出轴紧固连接，后活塞13.2安装于后储液仓中20.2，后活塞13.2的不完全内齿圈13.3与第三齿轮15.2之间设有后活塞齿轮14.2，后活塞齿轮14.2与第三齿轮15.2和后活塞13.2的不完全内齿圈13.3均构成轮齿啮合关系，且与机架4构成转动副。

所述的前储液仓20.1中存储有清洗金属微粒和火药残渣的清洗剂，后储液仓20.2中存储有防锈油。

本发明的实施例：

当采用本发明申请中所涉及的方法对炮膛进行清洁的时候，按照以下步骤进行：

1)如图11中(a)所示，三个前电推杆2和三个后电推杆5收缩，然后将本发明申请中所涉及的炮膛自动清洁机器人装置从起始端放入炮膛22之内，后足机构的旋拉电机12转动，使后足机构6中的撑片9向外张开夹紧炮膛22内壁；

2)如图11中(b)所示，三个前电推杆2伸长到极限位置，前足机构1的旋拉电机12转动，使前足机构1中的撑片9向外张开夹紧炮膛内壁；

3)如图11中(c)所示，三个前电推杆2收缩到极限位置、三个后电推杆5伸长到极限位置，与此同时第一电机19.1驱动前钢刷筒3.1转动、第四电机19.2驱动后钢刷筒3.2转动、第二电机16.1驱动前活塞转动，使前储液仓20.1中的清洗剂通过前仓出液孔4.1逐渐排出；

4)通过前足机构上的摄像头21观察到某段炮膛22内壁上附着的残渣微粒较多时，若图11中(c)、(d)、(e)过程所示，通过前电推杆2和后电推杆5相互配合地伸长或收缩，使前钢刷筒3.1和后钢刷筒3.2能够往复对炮膛22该段内壁进行重点清理，直到通过后足机构6上的摄像头观察到该段炮膛22内壁清洁干净；

5)如图11中(f)所示，后足机构6中的旋拉电机12转动，使后足机构6中的撑片9向内收缩，但使后足机构6中的毛毡片10仍然紧贴炮膛内壁，三个后电推杆5收缩到极限位置，在此过程中后足机构6的毛毡片10将炮膛内壁残留的清洁剂和残渣微粒擦拭干净。

6)重复以上步骤，直到本发明申请中所涉及的炮膛自动清洁机器人装置从炮膛起始端移动到终点端，完成对炮膛的清洁工作；

当采用本发明申请中所涉及的方法对炮膛内壁涂抹防锈油的时候，按照以下过程进行：

本发明申请中所涉及的炮膛自动清洁机器人装置完成对炮膛22内壁残渣微粒的清理过程后返程时，在从终点端向起始端的移动过程中，依次重复采取如图11中(f)(c)(b)(a)中的动作，在此过程中第二电机16.1不动作，第三电机16.2转动，逐渐将后储液仓20.2中的防锈油通过后仓出液孔4.2排出，在前钢刷筒3.1和后钢刷筒3.2的转动作用下，防锈油被均匀地涂抹于炮膛22内壁；当本发明申请中所涉及的炮膛自动清洁机器人装置回到起始端后，完成对炮膛22内壁涂抹防锈油的工作。

Claims (2)

1.一种炮膛自动清洁机器人装置，包括前足机构(1)、前电推杆(2)、前钢刷筒(3.1)、后钢刷筒(3.2)、机架(4)、后电推杆(5)、后足机构(6)、足机架(7)、撑杆(8)、撑片(9)、毛毡片(10)、旋拉轴(11)、旋拉电机(12)、联轴器(12.1)、前活塞(13.1)、后活塞(13.2)、前活塞齿轮(14.1)、后活塞齿轮(14.2)、第一齿轮(18.1)、第二齿轮(15.1)、第三齿轮(15.2)、第四齿轮(18.2)、第一电机(19.1)、第二电机(16.1)、第三电机(16.2)、第四电机(19.2)、前钢刷齿轮(17.1)、后钢刷齿轮(17.2)、摄像头(21)，其特征在于：前足机构(1)与机架(4)之间设有三个前电推杆(2)，机架(4)与后足机构(6)之间设有三个后电推杆(5)，前钢刷筒(3.1)和后钢刷筒(3.2)结构相同，均安装于机架(4)上，且均与机架(4)构成转动副；

所述前足机构(1)与后足机构(6 )结构相同，其朝向机架(4)的一侧上均安装有三个位置均布设置的摄像头(21)，足机架(7)两端设有前圆盘(7.4)和后圆盘(7.1)，前圆盘(7.4)内侧面均布设有三个T形导轨(7.3)，后圆盘(7.1)内侧面也均布设有三个T形导轨(7.2)，前圆盘（ 7.4） 和后圆盘（ 7.1） 之间设有支撑管(7.6)，支撑管(7.6)上设有六个撑杆槽(7.5)，足机架(7)中心设有空腔(7.7)，后圆盘(7.1)中心位置设有电机安装座(7.8)，每个撑片(9)外侧面均设有一个毛毡片(10)，底侧均设有一个撑杆连接座(9.1)，立侧面均设有一个T形槽(9.2)；

所述前足机构或后足机构中的六个撑片(9)的T形槽(9.2)分别与前圆盘(7.4)和后圆盘(7.1)上的六个T形导轨(7.2、7.3)配合安装，使每个撑片(9)均与足机架构成移动副，旋拉轴(11)安装于足机架(7)中心的空腔(7.7)内，使两者构成转动副，旋拉轴(11)外圆侧面设有六个撑杆连接座(11.1)，六个撑杆(8)一端分别与旋拉轴(11)上的六个撑杆连接座(11.1)转动连接，另一端分别与各自对应的撑片(9)底侧的撑杆连接座(9.1)转动连接，旋拉电机(12)通过螺钉紧固安装于足机架(7)上所设的电机安装座(7.8)上，旋拉电机(12)的输出轴通过联轴器(12.1)与旋拉轴(11)一端连接；

前储液仓(20.1)中存储有清洗金属微粒和火药残渣的清洗剂，后储液仓(20.2)中存储有防锈油。

2.如权利要求1所述的一种炮膛自动清洁机器人装置，其特征在于：

当需要对炮膛进行清洁的时候，按照以下步骤进行：

1)三个前电推杆(2)和三个后电推杆(5)收缩，然后将所述的炮膛自动清洁机器人装置从起始端放入炮膛(22)之内，后足机构的旋拉电机(12)转动，使后足机构(6)中的撑片(9)向外张开夹紧炮膛(22)内壁；

2)三个前电推杆(2)伸长到极限位置，前足机构(1)的旋拉电机(12)转动，使前足机构(1)中的撑片(9)向外张开夹紧炮膛内壁；

3)三个前电推杆(2)收缩到极限位置、三个后电推杆(5)伸长到极限位置，与此同时第一电机(19.1)驱动前钢刷筒(3.1)转动、第四电机(19.2)驱动后钢刷筒(3.2)转动、第二电机(16.1)驱动前活塞转动，使前储液仓(20.1)中的清洗剂通过前仓出液孔(4.1)逐渐排出；

4)通过前足机构上的摄像头(21)观察到某段炮膛(22)内壁上附着的残渣微粒较多时，通过前电推杆(2)和后电推杆(5)相互配合地伸长或收缩，使前钢刷筒(3.1)和后钢刷筒(3.2)能够往复对炮膛(22)该段内壁进行重点清理，直到通过后足机构(6)上的摄像头(21)观察到该段炮膛(22)内壁清洁干净；

5)后足机构(6)中的旋拉电机(12)转动，使后足机构(6)中的撑片(9)向内收缩，但使后足机构(6)中的毛毡片(10)仍然紧贴炮膛内壁，三个后电推杆(5)收缩到极限位置，在此过程中后足机构(6)的毛毡片(10)将炮膛内壁残留的清洁剂和残渣微粒擦拭干净；

6)重复以上步骤，直到所述的炮膛自动清洁机器人装置从炮膛起始端移动到终点端，完成对炮膛的清洁工作；

当所述的炮膛自动清洁机器人装置对炮膛内壁涂抹防锈油的时候，按照以下过程进行：

当所述的炮膛自动清洁机器人装置完成对炮膛(22)内壁残渣微粒的清理过程后返程时，在从终点端向起始端的移动过程中，第二电机(16.1)不动作，第三电机(16.2)转动，逐渐将后储液仓(20.2)中的防锈油通过后仓出液孔(4.2)排出，在前钢刷筒(3.1)和后钢刷筒(3.2)的转动作用下，防锈油被均匀地涂抹于炮膛(22)内壁；当所述的炮膛自动清洁机器人装置回到起始端后，完成对炮膛(22)内壁涂抹防锈油的工作。

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