CN109649518B - 一种具有减震功能的小型履带式机车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有减震功能的小型履带式机车，包括承重轮、主动轮、上支撑轮、导向轮、下支撑轮、机架、履带、下联动杆、变压力多级调节减震器、内嵌减震体、上联动杆、第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴和第四转动轴；所述变压力多级调节减震器包括加压圆环盘、减压板、电机、上部空心方管、下部变截面空心管、加压装置、气腔、弹性减震座和永久磁铁旋钮。根据工况的不同，通过主动控制气腔的加减压来调整气腔的气压状态，进而主动调整履带式平台的减震状态，使得其上放置的工作装置能完成高精度工作。通过气腔的主动减震、内嵌减震体和弹性减震座的被动减震、机车的整体减震，使得机车上的作业装置的工作精度达到要求。

Description

一种具有减震功能的小型履带式机车

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体是一种具有减震功能的小型履带式机车。

背景技术

目前机器人产业发展迅猛，在仓储物流、环境保护、食品加工等领域已经有了深入地应用。常见的机器人有工业机器人、服务机器人、军事机器人和家居智能产品等。很多机器人有自由移动的功能要求，其中进行高精度工作的机器人有额外的减震需要，这类机器人通常选用履带式底盘。

现有的履带式机器人一般依靠底盘被动减震。申请号201710680654.7的文献公开了一种减震履带式无人移动平台，其减震机构主要是承重摆臂和减震器的组合，各减震机构之间相互独立，属于被动减震。申请号201810508770.5的文献公开了一种履带式被动自适应机器人，其减震机构是大小减震臂，仍是被动减震。现有履带式平台的减震机构一般采用被动减震的方式，无法主动调节减震机构的减震状态，使得搭载在履带式平台上的作业装置无法根据工况的不同相应的调整减震机构的减震状态，进而完成高精度工作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种具有减震功能的小型履带式机车。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种具有减震功能的小型履带式机车，包括承重轮、主动轮、上支撑轮、导向轮、下支撑轮、机架和履带；所述主动轮、上支撑轮、导向轮和下支撑轮均通过中心的转动轴对称安装在机架两侧，均能相对于机架转动；所述履带绕着承重轮、主动轮、上支撑轮、导向轮和下支撑轮设置，位于机架两侧；其特征在于该机车还包括下联动杆、变压力多级调节减震器、内嵌减震体、上联动杆、第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴和第四转动轴；所述变压力多级调节减震器包括加压圆环盘、减压板、电机、上部空心方管、下部变截面空心管、加压装置、气腔、弹性减震座和永久磁铁旋钮；

所述第一转动轴固定于机架上且两端伸出机架外，两个上部空心方管的上端通过滚动轴承安装于第一转动轴的两端；第二转动轴固定在上部空心方管上，上联动杆通过滚动轴承与第二转动轴连接，上联动杆将机架一侧的各个变压力多级调节减震器连接在一起；第三转动轴固定于下联动杆的中心位置上，下部变截面空心管的下端通过滚动轴承与第三转动轴连接，承重轮通过中心的转动轴安装在下联动杆的两端；所述第四转动轴固定于机架上且两端伸出机架外，上联动杆通过滚动轴承与第四转动轴的端部连接；所述内嵌减震体固定于第四转动轴上，位于机架内部，内嵌减震体外侧与机架接触；上联动杆将各个内嵌减震体连接在一起；

所述上部空心方管内部有气腔，下部变截面空心管的上端部具有滑动板；下部变截面空心管的上端通过上部空心方管底端的通孔伸入上部空心方管内部，滑动板与气腔接触；所述弹性减震座安装在下部变截面空心管的上端，弹性减震座的两端分别卡装在滑动板和上部空心方管的底部端面上；所述电机固定于上部空心方管内部，其输出端伸出上部空心方管外，输出端由内向外通过单向轴承依次与减压板和连接件的一端连接，连接件的另一端与加压圆环盘的内圆连接，电机正转和反转分别带动加压圆环盘和减压板的转动；加压圆环盘的底板和减压板的底面均紧贴上部空心方管的外表面，加压圆环盘的底板与上部空心方管和减压板的底面与上部空心方管之间的空隙固定有处于受挤压状态的密封橡胶条，实现密封；永久磁铁旋钮固定于上部空心方管上，内部具有可以旋转的永久磁铁，永久磁铁与加压圆环盘底板的内部空间中的加压开关利用磁力相互配合，相互吸引时实现加压圆环盘底板的加压通气上通孔、加压开关与上部空心方管的加压通气下通孔连通，加压通气下通孔通过管道与气腔连通，实现气腔的加压通气；减压板具有减压放气上通孔，与上部空心方管的减压放气下通孔连通，减压放气下通孔通过管道与气腔连通，实现气腔的减压放气；加压装置安装于上部空心方管侧面，用于为加压圆环盘注气加压。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、根据工况的不同，通过主动控制气腔的加减压来调整气腔的气压状态，进而主动调整履带式平台的减震状态，减震效果良好，减少机体的震动，使得其上放置的工作装置(如3D打印设备)能完成高精度工作，符合精度要求，提高其作业的范围。

2、通过第一转动轴、第四转动轴、上联动杆和下联动杆将机架、承重轮和多个变压力多级调节减震器连接起来，震动时，变压力多级调节减震器可绕第一转动轴进行转动，其带来的位移由上联动杆传给其他减震器共同承担，从而保证了承重轮竖直受力，同时实现了整体减震。

3、通过气腔的主动减震、内嵌减震体和弹性减震座的被动减震、机车的整体减震，在主动减震的同时辅以整体减震和被动减震，使得机车上的作业装置的工作精度达到要求。

4、多个变压力多级调节减震器内的气腔的气压可以根据工况采用不同的气压值，处于机架左右对称位置的两个变压力多级调节减震器内的气腔的气压也可不同，保证了机车的稳定性。

5、通过通孔配合的方式实现加减压，方式新颖，稳定可靠；加之密封橡胶条的设计，密封性好，进一步提升了加减压的可靠性。

6、加压开关的设计巧妙、新颖、可靠，装置重复使用性高。

附图说明

图1为本发明一种实施例的整体结构主视示意图；

图2为本发明一种实施例的减震装置安装示意图；

图3为本发明一种实施例的变压力多级调节减震器主视示意图；

图4为本发明一种实施例的变压力多级调节减震器纵截面示意图；

图5为本发明一种实施例的加压圆环盘和减压板的安装示意图；

图6为本发明一种实施例的加压开关工作原理示意图；

图7为本发明一种实施例的减压板工作原理示意图；

图8为本发明一种实施例的内嵌减震体示意图；

图中：1、承重轮；2、主动轮；3、上支撑轮；4、导向轮；5、下支撑轮；6、机架；7、下联动杆；8、履带；9、变压力多级调节减震器；10、内嵌减震体；11、上联动杆；12、第一转动轴；13、第二转动轴；14、第三转动轴；15、第四转动轴；16、加压圆环盘；17、减压板；18、电机；19、上部空心方管；20、下部变截面空心管；21、供电装置；22、控制装置；23、加压装置；24、气腔；25、弹性减震座；26、加压开关；27、加压孔；28、滑动板；29、永久磁铁旋钮；30、磁性开关板；31、弹簧；32、加压通气上通孔；33、加压通气下通孔；34、通气孔；35、限位片；36、减压放气上通孔；37、减压放气下通孔；38、连接件；39、主体；40、减震环垫；41、气腔连接管；42、密封橡胶条。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种具有减震功能的小型履带式机车(参见图1-8，简称机车)，包括承重轮1、主动轮2、上支撑轮3、导向轮4、下支撑轮5、机架6和履带8；所述主动轮2、上支撑轮3、导向轮4和下支撑轮5均通过中心的转动轴对称安装在机架6两侧，均能相对于机架6转动；履带8绕着承重轮1、主动轮2、上支撑轮3、导向轮4和下支撑轮5设置，位于机架6两侧，均处于张紧状态；其特征在于该机车还包括下联动杆7、变压力多级调节减震器9、内嵌减震体10、上联动杆11、第一转动轴12、第二转动轴13、第三转动轴14和第四转动轴15；

所述变压力多级调节减震器9包括加压圆环盘16、减压板17、电机18、上部空心方管19、下部变截面空心管20、供电装置21、控制装置22、加压装置23、气腔24、弹性减震座25和永久磁铁旋钮29；

所述第一转动轴12固定于机架6上且两端伸出机架6外；两个上部空心方管19上端的通孔通过滚动轴承安装于第一转动轴12的两端，位于机架6两侧；第二转动轴13固定在上部空心方管19上，上联动杆11通过滚动轴承与第二转动轴13连接，上联动杆11将机架6一侧的各个变压力多级调节减震器9连接在一起；第三转动轴14固定于下联动杆7的中心位置上，下部变截面空心管20下端的通孔通过滚动轴承与第三转动轴14连接，承重轮1通过中心的转动轴安装在下联动杆7的两端；所述第四转动轴15固定于机架6上且两端伸出机架6外，上联动杆11通过滚动轴承与第四转动轴15的端部连接；所述内嵌减震体10固定于第四转动轴15上，位于机架6内部，内嵌减震体10外侧与机架6接触，起到减震的作用；上联动杆11将各个内嵌减震体10连接在一起；优选地，变压力多级调节减震器9与内嵌减震体10间隔布置；

所述上部空心方管19内部有气腔24，下部变截面空心管20的上端部具有滑动板28；下部变截面空心管20的上端通过上部空心方管19底端的通孔伸入上部空心方管19内部，滑动板28与气腔24接触；所述弹性减震座25安装在下部变截面空心管20的上端，弹性减震座25的两端分别卡装在滑动板28和上部空心方管19的底部端面上；所述电机18固定于上部空心方管19内部，其输出端伸出上部空心方管19外，输出端由内向外通过单向轴承依次与减压板17和连接件38的一端连接，连接件38的另一端与加压圆环盘16的内圆外侧连接，加压圆环盘16位于减压板17外侧，电机18正转和反转分别带动加压圆环盘16和减压板17的转动；加压圆环盘16的底板和减压板17的底面均紧贴上部空心方管19的外表面，加压圆环盘16的底板与上部空心方管19和减压板17的底面与上部空心方管19之间的空隙固定有处于受挤压状态的密封橡胶条42，实现密封；永久磁铁旋钮29固定于上部空心方管19上部，内部具有可以旋转的永久磁铁，永久磁铁与加压圆环盘16底板的内部空间中的加压开关26利用磁力相互配合吸引或者排斥，相互吸引时实现加压圆环盘16底板的加压通气上通孔32、加压开关26与上部空心方管19的加压通气下通孔33连通，加压通气下通孔33通过管道与气腔24连通，实现气腔24的加压通气；减压板17具有减压放气上通孔36，与上部空心方管19的减压放气下通孔37连通，减压放气下通孔37通过管道与气腔24连通，实现气腔24的减压放气；

所述控制装置22、供电装置21和加压装置23均安装于上部空心方管19侧面；控制装置22用于采集气腔24内的气压值，进而与外部计算机根据工况得出的设定值进行比较，控制电机18转动，主动实现气腔24的加减压，主动调整减震状态；供电装置21为整个变压力多级调节减震器9供电；加压装置23用于为加压圆环盘16注气加压；

优选地，所述加压开关26包括磁性开关板30、限位片35和弹簧31；磁性开关板30上具有通气孔34；磁性开关板30与永久磁铁旋钮29内的永久磁铁利用磁力相互配合吸引或排斥；所述弹簧31的一端固定于加压圆环盘16底板的内部空间的一端面上，另一端与磁性开关板30的一端连接；弹簧31利用弹力使得磁性开关板30的另一端与内部空间的另一端面接触；内部空间的长度大于磁性开关板30的长度，内部空间的宽度与磁性开关板30的长度相同，磁性开关板30能够在内部空间中运动；限位片35固定于内部空间的一端面上，与弹簧31位于同侧，限位片35具有一定的宽度，与磁性开关板30接触时是面接触。

优选地，密封橡胶条42可以固定于所有加压通气下通孔33的外侧，形成闭环结构，或密封橡胶条42单独固定于每个加压通气下通孔33的外侧，实现加压通气过程中的密封。密封橡胶条42可以固定于所有减压放气下通孔37的外侧，形成闭环结构，或密封橡胶条42单独固定于每个减压放气下通孔37的外侧，实现减压放气过程中的密封。

优选地，所述内嵌减震体10为圆柱状，包括主体39和包裹在主体39外侧的减震环垫40；减震环垫40与机架6接触，起到减震的作用；主体39是圆柱体钢管。

优选地，加压装置23采用气针式加压头；当需要加压时，加压头插入加压圆环盘16上的加压孔27中进行加压，加压结束后加压头拔出，加压孔27自封闭，原理同球类(足球、篮球等)的打气孔。

优选地，弹性减震座25和减震环垫40均由多层弹性材料制成，可以减少振动，起到减震的作用。

优选地，加压圆环盘16均分为八个气室，绕电机18环状布置，每个气室均具有加压孔27和加压开关26。

优选地，机架6两侧对称布置的两个变压力多级调节减震器9，其中一侧的变压力多级调节减震器9包括加压圆环盘16、减压板17、电机18、上部空心方管19、下部变截面空心管20、加压装置23、气腔24、弹性减震座25和永久磁铁旋钮29；另一侧的变压力多级调节减震器9包括上部空心方管19、下部变截面空心管20、气腔24和弹性减震座25，连接方式相同；两个气腔24通过穿过机架6的气腔连接管41连通。

本发明的工作原理和工作流程是：

机车在某一场地行驶时，路面颠簸导致滑动板28上下移动挤压气腔24或弹性减震垫25。控制装置22收集行驶过程中的气腔24的压力信息，进而与外部计算机根据工况得出的设定值进行比较(设定值的计算属于现有技术)，变压力多级调节减震器9进行加压或者减压，主动调整减震状态。

若需对气腔24加压，由供电装置21供电的电机18正转带动加压圆环盘16转动，当加压圆环盘16旋转至开关板30与永久磁铁旋钮29的永久磁铁之间的磁力能够相互作用的位置时，电机18停止转动，此时加压通气上通孔32与加压通气下通孔33连通；旋转永久磁铁，使得开关板30与永久磁铁之间为异名磁极相互吸引，引力克服弹簧31的弹力使得开关板30向加压圆环盘16底板的内部空间的另一方向运动，当接触到限位片35时开关板30不再运动，此时加压通气上通孔32与通气孔34重合连通，实现气腔24的加压通气；加压通气完成后，旋转永久磁铁使得开关板30与永久磁铁之间为同名磁极相互排斥，加之弹簧31的弹力作用，使得开关板30回到初始位置，加压通气上通孔32与通气孔34不连通，加压圆环盘16能够旋转至其他位置。加压圆环盘16内预冲高压气体，不进行补充加压足够完成一般场地条件下的加压工作，必要时可用加压装置23补充压力。

若需对气腔24减压，由供电装置21供电的电机18反转带动减压板17转动，减压板17转动到预定位置时停止转动，此时减压板17的减压放气上通孔36与上部空心管19的减压放气下通孔37连通，减压放气下通孔37通过管道与气腔24连通，实现气腔24的减压放气，当电机18带动减压板17再次转动时减压放气上通孔36和减压放气下通孔37完全错开，减压放气结束。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (9)

1.一种具有减震功能的小型履带式机车，包括承重轮、主动轮、上支撑轮、导向轮、下支撑轮、机架和履带；所述主动轮、上支撑轮、导向轮和下支撑轮均通过中心的转动轴对称安装在机架两侧，均能相对于机架转动；所述履带绕着承重轮、主动轮、上支撑轮、导向轮和下支撑轮设置，位于机架两侧；其特征在于该机车还包括下联动杆、变压力多级调节减震器、内嵌减震体、上联动杆、第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴和第四转动轴；所述变压力多级调节减震器包括加压圆环盘、减压板、电机、上部空心方管、下部变截面空心管、加压装置、气腔、弹性减震座、永久磁铁旋钮、供电装置和控制装置；控制装置用于采集气腔内的气压值，进而与外部计算机根据工况得出的设定值进行比较，控制电机转动，主动实现气腔的加减压，主动调整减震状态；供电装置为整个变压力多级调节减震器供电；

所述第一转动轴固定于机架上且两端伸出机架外，两个上部空心方管的上端通过滚动轴承安装于第一转动轴的两端；第二转动轴固定在上部空心方管上，上联动杆通过滚动轴承与第二转动轴连接，上联动杆将机架一侧的各个变压力多级调节减震器连接在一起；第三转动轴固定于下联动杆的中心位置上，下部变截面空心管的下端通过滚动轴承与第三转动轴连接，承重轮通过中心的转动轴安装在下联动杆的两端；所述第四转动轴固定于机架上且两端伸出机架外，上联动杆通过滚动轴承与第四转动轴的端部连接；所述内嵌减震体固定于第四转动轴上，位于机架内部，内嵌减震体外侧与机架接触；上联动杆将各个内嵌减震体连接在一起；

所述上部空心方管内部有气腔，下部变截面空心管的上端部具有滑动板；下部变截面空心管的上端通过上部空心方管底端的通孔伸入上部空心方管内部，滑动板与气腔接触；所述弹性减震座安装在下部变截面空心管的上端，弹性减震座的两端分别卡装在滑动板和上部空心方管的底部端面上；所述电机固定于上部空心方管内部，其输出端伸出上部空心方管外，输出端由内向外通过单向轴承依次与减压板和连接件的一端连接，连接件的另一端与加压圆环盘的内圆连接，电机正转和反转分别带动加压圆环盘和减压板的转动；加压圆环盘的底板和减压板的底面均紧贴上部空心方管的外表面，加压圆环盘的底板与上部空心方管和减压板的底面与上部空心方管之间的空隙固定有处于受挤压状态的密封橡胶条，实现密封；永久磁铁旋钮固定于上部空心方管上，内部具有可以旋转的永久磁铁，永久磁铁与加压圆环盘底板的内部空间中的加压开关利用磁力相互配合，相互吸引时实现加压圆环盘底板的加压通气上通孔、加压开关与上部空心方管的加压通气下通孔连通，加压通气下通孔通过管道与气腔连通，实现气腔的加压通气；减压板具有减压放气上通孔，与上部空心方管的减压放气下通孔连通，减压放气下通孔通过管道与气腔连通，实现气腔的减压放气；加压装置安装于上部空心方管侧面，用于为加压圆环盘注气加压；

密封橡胶条固定于所有加压通气下通孔的外侧，形成闭环结构，或密封橡胶条单独固定于每个加压通气下通孔的外侧，实现加压通气过程中的密封；密封橡胶条固定于所有减压放气下通孔的外侧，形成闭环结构，或密封橡胶条单独固定于每个减压放气下通孔的外侧，实现减压放气过程中的密封。

2.根据权利要求1所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于所述控制装置和供电装置均安装于上部空心方管侧面。

3.根据权利要求1所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于所述加压开关包括磁性开关板、限位片和弹簧；磁性开关板上具有通气孔；磁性开关板与永久磁铁旋钮内的永久磁铁利用磁力相互配合；所述弹簧的一端固定于加压圆环盘底板的内部空间的一端面上，另一端与磁性开关板的一端连接；弹簧利用弹力使得磁性开关板的另一端与内部空间的另一端面接触；限位片固定于内部空间的一端面上，与弹簧位于同侧。

4.根据权利要求1所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于所述内嵌减震体为圆柱状，包括主体和包裹在主体外侧的减震环垫；减震环垫与机架接触。

5.根据权利要求4所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于弹性减震座和减震环垫均由多层弹性材料制成，可以减少振动，起到减震的作用。

6.根据权利要求1所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于加压装置采用气针式加压头；当需要加压时，加压头插入加压圆环盘上的加压孔中进行加压，加压结束后加压头拔出，加压孔自封闭。

7.根据权利要求1所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于加压圆环盘均分为八个气室，绕电机环状布置，每个气室均具有加压孔和加压开关。

8.根据权利要求1所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于机架两侧对称布置的两个变压力多级调节减震器，其中一侧的变压力多级调节减震器包括加压圆环盘、减压板、电机、上部空心方管、下部变截面空心管、加压装置、气腔、弹性减震座和永久磁铁旋钮；另一侧的变压力多级调节减震器包括上部空心方管、下部变截面空心管、气腔和弹性减震座；两个气腔通过穿过机架的气腔连接管连通。

9.根据权利要求1所述的具有减震功能的小型履带式机车，其特征在于变压力多级调节减震器与内嵌减震体间隔布置。