CN108626443A - 一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构 - Google Patents

一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，包括真空阀机构和位于真空阀机构上的真空吸盘机构，所述真空阀机构包括轴承座、轴承、键、芯轴、链轮及第一螺母，所述芯轴通过轴承安装在轴承座上，所述链轮通过键连接在芯轴上，并所述链轮通过第一螺母固定在芯轴的一端；所述真空吸盘机构包括吸盘、真空腔体、吸气阀及放气阀，所述吸盘连接在真空腔体上，所述真空腔体内开设有开设有真空通道，所述吸气阀及放气阀设置在真空通道上，本发明采用纯机械结构实现吸盘的自动配气，无需为每一个吸盘单独配置管道，大大减小配气机构所占空间，减小了机器人整体重量，使机器人的爬壁更为可靠。

Description

一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构
技术领域
本发明涉及履带吸盘式爬壁机器人，特别是涉及一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构。
背景技术
目前履带吸盘式爬壁机器人吸盘的真空配气多依靠电磁阀，采用电磁控制手段实现电磁阀的自动开启与关闭，且每个吸盘和真空泵之间都有单独的管道连接。机器人在运动过程中，吸盘随着履带运动，可能造成各吸盘管道间的缠绕和干涉，这就对履带传动机构的设计提出了较高的要求，传动机构势必更为复杂，导致机器人整体重量增加。而大重量会对机器人的爬壁性能造成较大影响，甚至过大的重力矩会使真空吸盘的负压吸附力不足以支持机器人的吸附，导致其坠落。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其采用纯机械结构实现吸盘的自动配气，无需为每一个吸盘单独配置管道，大大减小配气机构所占空间，减小了机器人整体重量，使机器人的爬壁更为可靠。
为达到上述目的，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，包括真空阀机构和位于真空阀机构上的真空吸盘机构，
所述所述真空阀机构包括轴承座、轴承、键、芯轴、链轮及第一螺母，所述芯轴通过轴承安装在轴承座上，所述链轮通过键连接在芯轴上，并所述链轮通过第一螺母固定在芯轴的一端；
所述真空吸盘机构包括吸盘、真空腔体、吸气阀及放气阀，所述吸盘连接在真空腔体上，所述真空腔体内开设有开设有真空通道，所述吸气阀及放气阀设置在真空通道上。
进一步，所述轴承为深沟球轴承，所述深沟球轴承设置在轴承座内，位于轴承座的端面固定有轴承盖，所述轴承座上还螺纹连接有真空分配环外壳，位于所述真空分配环外壳内还设有真空外静分配环和真空内静分配环，所述芯轴穿过外静分配环和内静分配环。
进一步，所述芯轴上套设有弹簧座、第一压缩弹簧及动分配环，所述弹簧座通过螺钉固定，所述第一压缩弹簧位于在弹簧座，所述动分配环通过第一压缩弹簧的压紧力紧贴在真空外静分配环上。
进一步，所述动分配环里侧端面沿圆周开有八个沉孔，所述分配环侧面分别开有八个与沉孔相通径向孔，所述每个径向孔中均设有第一推杆，位于所述第一推杆的下端套设有活塞，所述第一推杆在径向孔做来回往复运动，所述分配环外壳端面设有凸轮槽，位于所述凸轮槽内设有滚子，所述滚子在分配环外壳端面凸轮槽内进行滚动。
进一步，所述吸盘上设有防滑圈、底部密封圈及真空通道密封圈，所述防滑圈和底部密封圈位于吸盘与壁面接触的一面，所述真空通道密封圈位于吸盘与真空通道接触的一面。
进一步，所述真空通道包括竖直真空通道和水平真空通道，所述竖直真空通道和水平真空通道相互连通，所述吸气阀设置在竖直真空通道的顶部，所述放气阀设置在水平真空通道的一侧。
进一步，位于所述竖直真空通道上还设有吸气堵头和第二压缩弹簧，所述吸气堵头通过第二压缩弹簧设置在竖直真空通道上。
进一步，所述水平真空通道上还设有放气堵头和第三压缩弹簧，所述放气堵头通过第三压缩弹簧设置在水平真空通道上。
进一步，位于所述放气堵头上固定连接有第二推杆，所述第二推杆外接杠杆机构。
进一步，所述吸气阀的上端设有第二螺母和垫圈，所述吸盘通过第二螺母和垫圈固定于履带上，所述吸气阀上端的气嘴插接在第一推杆上。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：1、本发明采用纯机械结构实现吸盘的自动配气，无需为每一个吸盘单独配置管道，大大减小配气机构所占空间，减小了机器人整体重量，使机器人的爬壁更为可靠；2、采用纯机械结构和真空源的持续工作，实现真空吸盘的定点抽气和放气，大大减小了机构复杂度和机身重量，并具有一定可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例真空阀机构的剖视图；
图3为本发明实施例真空吸盘机构的整体结构示意图；
图4为本发明实施例真空吸盘机构的剖视图；
图5为本发明实施例的A部局部放大图。
图中：第一螺母1、链轮2、弹簧座3、第一压缩弹簧4、动分配环5、活塞6、第一推杆7、真空分配环外壳8、外静分配环9、内静分配环10、轴承座11、深沟球轴承12、轴承盖13、芯轴14、吸盘15、真空通道密封圈16、真空腔体17、吸气阀18、吸气堵头19、第二螺母20、垫圈21、放气阀22、第二推杆23、杠杆机构24、第三压缩弹簧25、放气堵头26、底部密封圈27、防滑圈28、轴承29、键30、真空通道31、螺钉32、沉孔33、凸轮槽34、滚子35、竖直真空通道36、水平真空通道37、第二压缩弹簧38、径向孔39。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-5所示，本发明所提供的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，包括真空阀机构和位于真空阀机构上的真空吸盘机构，所述所述真空阀机构包括轴承座11、轴承29、键30、芯轴14、链轮2及第一螺母1，所述芯轴14通过轴承29安装在轴承座11上，所述链轮2通过键30连接在芯轴14上，并所述链轮2通过第一螺母1固定在芯轴14的一端；所述真空吸盘机构包括吸盘15、真空腔体17、吸气阀18及放气阀22，所述吸盘15连接在真空腔体17上，所述真空腔体17内开设有开设有真空通道31，所述吸气阀18及放气阀22设置在真空通道31上，所述轴承29为深沟球轴承12，所述深沟球轴承12设置在轴承座11内，位于轴承座11的端面固定有轴承盖13，所述轴承座11上还螺纹连接有真空分配环外壳8，位于所述真空分配环外壳8内还设有真空外静分配环9和真空内静分配环10，所述芯轴14穿过外静分配环9和内静分配环10，所述芯轴14上套设有弹簧座3、第一压缩弹簧4及动分配环5，所述弹簧座3通过螺钉32固定，所述第一压缩弹簧4位于在弹簧座3，所述动分配环5通过第一压缩弹簧4的压紧力紧贴在真空外静分配环9上，所述动分配环5里侧端面沿圆周开有八个沉孔33，所述分配环5侧面分别开有八个与沉孔33相通径向孔39，所述每个径向孔33中均设有第一推杆7，位于所述第一推杆7的下端套设有活塞6，所述第一推杆7在径向孔33做来回往复运动，所述分配环外壳8端面设有凸轮槽34，位于所述凸轮槽34内设有滚子35，所述滚子35在分配环外壳8端面凸轮槽34内进行滚动，所述吸盘15上设有防滑圈28、底部密封圈27及真空通道密封圈16，所述防滑圈28和底部密封圈27位于吸盘15与壁面接触的一面，所述真空通道密封圈16位于吸盘15与真空通道17接触的一面，所述真空通道31包括竖直真空通道36和水平真空通道37，所述竖直真空通道36和水平真空通道37相互连通，所述吸气阀18设置在竖直真空通道36的顶部，所述放气阀22设置在水平真空通道37的一侧，位于所述竖直真空通道36上还设有吸气堵头19和第二压缩弹簧38，所述吸气堵头19通过第二压缩弹簧38设置在竖直真空通道36上，所述水平真空通道37上还设有放气堵头26和第三压缩弹簧25，所述放气堵头26通过第三压缩弹簧25设置在水平真空通道37上，位于所述放气堵头26上固定连接有第二推杆23，所述第二推杆23外接杠杆机构24，所述吸气阀18的上端设有第二螺母20和垫圈21，所述吸盘15通过第二螺母20和垫圈21固定于履带上，所述吸气阀18上端的气嘴插接在第一推杆7上。
本实施例所提供的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其采用纯机械结构实现吸盘15的自动配气，无需为每一个吸盘15单独配置管道，大大减小配气机构所占空间，减小了机器人整体重量，使机器人的爬壁更为可靠，采用纯机械结构和真空源的持续工作，实现真空吸盘15的定点抽气和放气，大大减小了机构复杂度和机身重量，并具有一定可靠性。
工作时，真空阀机构安装于机器人机身前端，电机驱动主轴运转，从而使动分配环5和链轮2连续运转，链轮2带动履带连续运转，故固连于履带的真空吸盘15随履带运动，第一推杆7在真空分配环外壳8上的凸轮槽34和动分配环5共同限制下，在做回转运动的同时，也在动分配环5的径向孔39中作往复运动，内静分配环10的圆通孔与真空管道接口对接，真空管道通向外部的真空泵，保持真空泵持续工作，故外静分配环9的弧形通孔与内静分配环10的圆通孔始终保持真空状态，而动分配环5由于转动，其八个沉孔33循环交替地处于真空状态或非真空状态，而真空吸盘15随履带运动到刚好与第一推杆7对接，随后第一推杆7与吸盘15共同回转的同时，第一推杆7外推，使吸嘴进一步深入第一推杆7中；该吸盘15与真空通道31连接，开始抽气，吸气堵头19向上运动，垂直真空通道36打开，水平真空通道37保持闭合；抽气完毕，吸盘15吸嘴离开第一推杆7，垂直真空通道36与水平真空通道37均闭合，吸盘15保持吸附状态；吸盘15运动到机器人机身尾部，尾部装置触发吸盘15的杠杆机构24，第二推杆23向外运动，水平真空通道37打开，吸盘15内与大气相通，结束吸附状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，包括真空阀机构和位于真空阀机构上的真空吸盘机构，
所述所述真空阀机构包括轴承座(11)、轴承(29)、键(30)、芯轴(14)、链轮(2)及第一螺母(1)，所述芯轴(14)通过轴承(29)安装在轴承座(11)上，所述链轮(2)通过键(30)连接在芯轴(14)上，并所述链轮(2)通过第一螺母(1)固定在芯轴(14)的一端；
所述真空吸盘机构包括吸盘(15)、真空腔体(17)、吸气阀(18)及放气阀(22)，所述吸盘(15)连接在真空腔体(17)上，所述真空腔体(17)内开设有开设有真空通道(31)，所述吸气阀(18)及放气阀(22)设置在真空通道(31)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，所述轴承(29)为深沟球轴承(12)，所述深沟球轴承(12)设置在轴承座(11)内，位于轴承座(11)的端面固定有轴承盖(13)，所述轴承座(11)上还螺纹连接有真空分配环外壳(8)，位于所述真空分配环外壳(8)内还设有真空外静分配环(9)和真空内静分配环(10)，所述芯轴(14)穿过外静分配环(9)和内静分配环(10)。
3.根据权利要求2所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，所述芯轴(14)上套设有弹簧座(3)、第一压缩弹簧(4)及动分配环(5)，所述弹簧座(3)通过螺钉(32)固定，所述第一压缩弹簧(4)位于在弹簧座(3)，所述动分配环(5)通过第一压缩弹簧(4)的压紧力紧贴在真空外静分配环(9)上。
4.根据权利要求2所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，所述动分配环(5)里侧端面沿圆周开有八个沉孔(33)，所述分配环(5)侧面分别开有八个与沉孔(33)相通径向孔(39)，所述每个径向孔(33)中均设有第一推杆(7)，位于所述第一推杆(7)的下端套设有活塞(6)，所述第一推杆(7)在径向孔(33)做来回往复运动，所述分配环外壳(8)端面设有凸轮槽(34)，位于所述凸轮槽(34)内设有滚子(35)，所述滚子(35)在分配环外壳(8)端面凸轮槽(34)内进行滚动。
5.根据根据权利要求1所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，所述吸盘(15)上设有防滑圈(28)、底部密封圈(27)及真空通道密封圈(16)，所述防滑圈(28)和底部密封圈(27)位于吸盘(15)与壁面接触的一面，所述真空通道密封圈(16)位于吸盘(15)与真空通道(17)接触的一面。
6.根据根据权利要求1所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，所述真空通道(31)包括竖直真空通道(36)和水平真空通道(37)，所述竖直真空通道(36)和水平真空通道(37)相互连通，所述吸气阀(18)设置在竖直真空通道(36)的顶部，所述放气阀(22)设置在水平真空通道(37)的一侧。
7.根据根据权利要求6所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，位于所述竖直真空通道(36)上还设有吸气堵头(19)和第二压缩弹簧(38)，所述吸气堵头(19)通过第二压缩弹簧(38)设置在竖直真空通道(36)上。
8.根据根据权利要求6所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，所述水平真空通道(37)上还设有放气堵头(26)和第三压缩弹簧(25)，所述放气堵头(26)通过第三压缩弹簧(25)设置在水平真空通道(37)上。
9.根据根据权利要求8所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，位于所述放气堵头(26)上固定连接有第二推杆(23)，所述第二推杆(23)外接杠杆机构(24)。
10.根据根据权利要求6所述的一种用于爬壁机器人的吸盘真空阀结构，其特征在于，所述吸气阀(18)的上端设有第二螺母(20)和垫圈(21)，所述吸盘(15)通过第二螺母(20)和垫圈(21)固定于履带上，所述吸气阀(18)上端的气嘴插接在第一推杆(7)上。
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