CN111551070B - 一种车内使用的圆柱物料自动装填系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，包括装填口、左侧抓取物位置、右侧抓取物位置、整体转动关节、水平移动关节、竖直举升关节、调姿关节、避障关节和卡爪。本车内使用的圆柱物料自动装填系统，当整体转动关节驱动电机转动时，会带动驱动齿轮转动，进而带动惰轮转动。惰轮会带动转盘轴承转动。转盘会随转盘轴承一起转动，从而实现整体转动，丝杠轴A转动可以改变丝杠螺母在丝杠轴A上的位置，从而改变底座的位置，实现底座沿导轨A方向的水平移动，竖直举升关节驱动电机通过换向器带动丝杠轴B转动，从而带动连接盘沿竖直方向运动，避障关节驱动电机带动从动板A和从动板B转动，实现避障动作。

Description

一种车内使用的圆柱物料自动装填系统

技术领域

本发明涉及军事装备技术领域，具体为一种车内使用的圆柱物料自动装填系统。

背景技术

坦克是陆军部队重要的作战装备，具有装甲厚重、机动性强、火力强大等优点。坦克炮是坦克最主要的火力来源。在战斗过程中，当坦克炮完成一次射击后，需要快速装填一发新的炮弹，从而保证战斗的连续性。坦克炮的炮弹，通常重达几十千克。在颠簸的战场环境中，采用人力装填炮弹非常消耗体力，装弹人员的疲劳会极大影响坦克的战斗力。因此，使用自动装弹装置代替人工进行炮弹装填是一个可行的选择。

现有的坦克自动装弹机包括尾舱式方案和底舱式方案两种。尾舱式方案中，炮弹放置于坦克后部，装弹时，送弹机构抽取炮弹并将炮弹水平递送入坦克炮中。该方案的缺点在于要求炮弹与坦克炮之间呈固定角度、弹仓位置偏高导致安全性较差。

底舱式方案中，弹舱位于坦克底部，炮弹呈轮盘式布置。使用时，提升机抓住炮弹底部并将其提升至坦克炮尾部，推弹机将炮弹推入坦克炮。该方案的缺点在于，提升机抓住炮弹底部时，机械可靠性较差；炮弹呈轮盘式布置，导致水平宽度尺寸较大，难以布置太长的炮弹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，当整体转动关节驱动电机转动时，会带动驱动齿轮转动，进而带动惰轮转动。惰轮会带动转盘轴承转动。转盘会随转盘轴承一起转动，从而实现整体转动，丝杠轴A转动可以改变丝杠螺母在丝杠轴A上的位置，从而改变底座的位置，实现底座沿导轨A方向的水平移动，竖直举升关节驱动电机通过换向器带动丝杠轴B转动，从而带动连接盘沿竖直方向运动，避障关节驱动电机带动从动板A和从动板B转动，实现避障动作，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，包括装填口、左侧抓取物位置、右侧抓取物位置、整体转动关节、水平移动关节、竖直举升关节、调姿关节、避障关节和卡爪，装填口的外部安装左侧抓取物位置，左侧抓取物位置的对称位安装右侧抓取物位置，左侧抓取物位置与右侧抓取物位置之间安装机械的整体转动关节，整体转动关节的表面固定水平移动关节，水平移动关节一侧通过插销与竖直举升关节连接，竖直举升关节的中部固定调姿关节，调姿关节上端固定避障关节，避障关节的一侧通过轮轴活动连接卡爪；

所述整体转动关节包括整体转动关节驱动电机、驱动齿轮、惰轮、转盘轴承、垫圈、转盘和导轨A，整体转动关节驱动电机下端活动连接驱动齿轮，驱动齿轮通过螺栓螺纹连接惰轮，驱动齿轮与转盘轴承啮合，转盘轴承内圈连接垫圈，垫圈另一侧连接坦克车体，转盘轴承转动的一侧与转盘连接，转盘表面通过螺栓与导轨A连接；

所述水平移动关节包括滑块、传动齿轮、从动齿轮、联轴器、水平移动关节驱动电机、底座、丝杠轴A和丝杠螺母，转盘上通过螺丝螺纹连接导轨A，导轨A内部通过螺栓螺纹连接滑块，滑块上部表面安装底座，底座下方设有水平移动关节驱动电机，水平移动关节驱动电机一端通过插销连接联轴器，联轴器前端与传动齿轮相连，传动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮通过联轴器连接丝杠轴A，丝杠轴A通过螺丝与丝杠螺母啮合，丝杠螺母与底座一端固定；

所述竖直举升关节包括竖直举升关节驱动电机、导轨座、连接盘、连接滑块、丝杠轴B、导轨B、轴承座A、换向器和连轴套筒，底座表面固定换向器，换向器一端与竖直举升关节驱动电机连接，换向器上表面固定连轴套筒，连轴套筒与丝杠轴B连接，丝杠轴B上设有导轨B，导轨B内通过螺栓与连接滑块活动连接，导轨B一端与连接盘连接，连接盘固定在丝杠轴B上，丝杠轴B上下顶端均连接轴承座A，轴承座A安装在导轨座上，导轨座固定在底座的上表面；

所述调姿关节包括谐波减速器支撑筒、谐波减速器A、轴承座B、电机固定框架、调姿关节驱动电机和谐波减速器B，轴承座B上固定电机固定框架，电机固定框架内固定调姿关节驱动电机，电机固定框架一侧固定谐波减速器B，谐波减速器B外面一圈固定谐波减速器支撑筒，谐波减速器B与连接盘固定，电机固定框架上端表面固定谐波减速器A；

所述避障关节包括避障关节驱动电机、从动板A和从动板B，从动板A下方固定连接从动板B，从动板A上安装避障关节驱动电机。

优选的，所述丝杠轴B两端安装轴承，轴承安装在轴承座A内。

优选的，所述滑块上表面与底座凸起表面大小一致，通过螺栓螺纹连接。

优选的，所述导轨座一侧设有通孔，竖直举升关节驱动电机安装在导轨座内部并且向外延伸。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本车内使用的圆柱物料自动装填系统，当整体转动关节驱动电机转动时，会带动驱动齿轮转动，进而带动惰轮转动。惰轮会带动转盘轴承转动。转盘会随转盘轴承一起转动，从而实现整体转动，丝杠轴A转动可以改变丝杠螺母在丝杠轴A上的位置，从而改变底座的位置，实现底座沿导轨A方向的水平移动，竖直举升关节驱动电机通过换向器带动丝杠轴B转动，从而带动连接盘沿竖直方向运动，避障关节驱动电机带动从动板A和从动板B转动，实现避障动作。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的系统初始状态；

图3为本发明左侧取料时，系统的状态图；

图4为本发明右侧取料时，系统的状态图；

图5为本发明举升动作结束时，系统的状态图；

图6为本发明的避障状态时，系统的状态图；

图7为本发明的整体转动关节的结构图；

图8为本发明的水平移动关节的正面结构图；

图9为本发明的水平移动关节的侧面结构图；

图10为本发明的竖直举升关节的结构图；

图11为本发明的竖直举升关节的细节图；

图12为本发明的调姿关节的结构图；

图13为本发明的避障关节的结构图。

图中：1、装填口；2、左侧抓取物位置；3、右侧抓取物位置；4、整体转动关节；41、整体转动关节驱动电机；42、驱动齿轮；43、惰轮；44、转盘轴承；45、垫圈；46、转盘；47、导轨A；5、水平移动关节；51、滑块；52、传动齿轮；53、从动齿轮；54、联轴器；55、水平移动关节驱动电机；56、底座；57、丝杠轴A；58、丝杠螺母；6、竖直举升关节；61、竖直举升关节驱动电机；62、导轨座；63、连接盘；64、连接滑块；65、丝杠轴B；66、导轨B；67、轴承座A；68、换向器；69、连轴套筒；7、调姿关节；71、谐波减速器支撑筒；72、谐波减速器A；73、轴承座B；74、电机固定框架；75、调姿关节驱动电机；76、谐波减速器B；8、避障关节；81、避障关节驱动电机；82、从动板A；83、从动板B；9、卡爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，包括装填口1、左侧抓取物位置2、右侧抓取物位置3、整体转动关节4、水平移动关节5、竖直举升关节6、调姿关节7、避障关节8和卡爪9，4-9组成装填系统中使用的机械臂，机械臂采用串联结构，装填口1的外部安装左侧抓取物位置2，左侧抓取物位置2的对称位安装右侧抓取物位置3，左侧抓取物位置2与右侧抓取物位置3之间安装机械的整体转动关节4，整体转动关节4可以转动整个机械臂，整体转动关节4的表面固定水平移动关节5，用于调整物料的水平位置，水平移动关节5一侧通过插销与竖直举升关节6连接，竖直举升关节6用于调节物料的高度，竖直举升关节6的中部固定调姿关节7，调姿关节7用于调整物料的姿态，调姿关节7上端固定避障关节8，用于躲避加工设备的后移，避障关节8的一侧通过轮轴活动连接卡爪9，用于抓取圆柱物料。初始状态时(见图2)，机器收到装填指令后，机械臂首先进行抓取物料的操作。此时，避障关节8逆时针旋转90°，竖直举升关节6降低高度，使得卡爪9末端低于取料点的豁口。同时，若从左侧抓取物位置2抓取物料，则整体转动关节4逆时针转动；若从右侧抓取物位置3抓取物料，整体转动关节4顺时针旋转；水平移动关节5正向运动，调整卡爪9的水平位置。在避障关节8、竖直举升关节6、整体转动关节4和水平移动关节5的共同作用下，卡爪9到达取料位置，抱住圆柱物料侧面，从而完成取料。若从左侧抓取物位置2取料，则取料状态如图3所示。若从右侧抓取物位置3取料，则取料状态如图4所示。取料完成后，机械臂将物料搬运至装填位置。卡爪9抓紧物料后，水平移动关节5逆向运动；竖直举升关节6升高高度；整体转动关节4转动，此时整体转动关节4的转动方向与取料操作中的转动方向相反；同时，调姿关节7逆时针旋转90°，使得物料前端到达装填位置，且物料轴线与装填口1轴线方向一致。物料达到装填位置时，机械臂的状态如图5所示。随后，物料被装填进入加工设备，随后，避障关节8顺时针旋转90°，卡爪9高度降低，从而避开加工设备的后撤动作。避障时，机械臂的状态如图6所示。加工设备复位后，整体转动关节4、水平移动关节5、竖直举升关节6和调姿关节7同时运动，恢复至图2所示的初始状态。

请参阅图7，整体转动关节4包括整体转动关节驱动电机41、驱动齿轮42、惰轮43、转盘轴承44、垫圈45、转盘46和导轨A47，整体转动关节驱动电机41下端活动连接驱动齿轮42，并带动驱动齿轮42转动，驱动齿轮42通过螺栓螺纹连接惰轮43，驱动齿轮42与转盘轴承44啮合，转盘轴承44内圈连接垫圈45，垫圈45另一侧连接坦克车体，转盘轴承44转动的一侧与转盘46连接，转盘46表面通过螺栓与导轨A47连接，当整体转动关节驱动电机41转动时，会带动驱动齿轮42转动，进而带动惰轮43转动。惰轮43会带动转盘轴承44转动。转盘46会随转盘轴承44一起转动，从而实现整体转动。

请参阅图8-9，水平移动关节5包括滑块51、传动齿轮52、从动齿轮53、联轴器54、水平移动关节驱动电机55、底座56、丝杠轴A57和丝杠螺母58，转盘46上通过螺丝螺纹连接导轨A47，导轨A47内部通过螺栓螺纹连接滑块51，且滑块51能在导轨A47上滑动，滑块51上部表面安装底座56，可以随滑块51运动，底座56下方设有水平移动关节驱动电机55，水平移动关节驱动电机55一端通过插销连接联轴器54，联轴器54前端与传动齿轮52相连，传动齿轮52与从动齿轮53啮合，从动齿轮53通过联轴器54连接丝杠轴A57，丝杠轴A57通过螺丝与丝杠螺母58啮合，丝杠螺母58与底座56一端固定，水平移动关节驱动电机55带动传动齿轮52转动，进而带动从动齿轮53和丝杠轴A57转动。丝杠轴A57转动可以改变丝杠螺母58在丝杠轴A57上的位置，从而改变底座56的位置，实现底座56沿导轨A47方向的水平移动。

请参阅图10-11，竖直举升关节6包括竖直举升关节驱动电机61、导轨座62、连接盘63、连接滑块64、丝杠轴B65、导轨B66、轴承座A67、换向器68和连轴套筒69，底座56表面固定换向器68，换向器68一端与竖直举升关节驱动电机61连接，换向器68上表面固定连轴套筒69，连轴套筒69与丝杠轴B65连接，丝杠轴B65上设有导轨B66，导轨B66内通过螺栓与连接滑块64活动连接，导轨B66一端与连接盘63连接，连接盘63固定在丝杠轴B65上，丝杠轴B65上下顶端均连接轴承座A67，轴承座A67安装在导轨座62上，导轨座62固定在底座56的上表面，竖直举升关节驱动电机61通过换向器68带动丝杠轴B65转动，从而带动连接盘63沿竖直方向运动。

请参阅图12，调姿关节7包括谐波减速器支撑筒71、谐波减速器A72、轴承座B73、电机固定框架74、调姿关节驱动电机75和谐波减速器B76，轴承座B73上固定电机固定框架74，电机固定框架74内固定调姿关节驱动电机75，电机固定框架74一侧固定谐波减速器B76，谐波减速器B76外面一圈固定谐波减速器支撑筒71，谐波减速器B76与连接盘63固定，电机固定框架74上端表面固定谐波减速器A72，由于谐波减速器B76固定，所以调姿关节驱动电机75会转动，从而电机固定框架74的姿态。

请参阅图13，避障关节8包括避障关节驱动电机81、从动板A82和从动板B83，从动板A82下方固定连接从动板B83，从动板A82上安装避障关节驱动电机81，避障关节驱动电机81带动从动板A82和从动板B83转动，实现避障动作。

综上所述，本车内使用的圆柱物料自动装填系统，当整体转动关节驱动电机41转动时，会带动驱动齿轮42转动，进而带动惰轮43转动。惰轮43会带动转盘轴承44转动。转盘46会随转盘轴承44一起转动，从而实现整体转动，丝杠轴A57转动可以改变丝杠螺母58在丝杠轴A57上的位置，从而改变底座56的位置，实现底座56沿导轨A47方向的水平移动，竖直举升关节驱动电机61通过换向器68带动丝杠轴B65转动，从而带动连接盘63沿竖直方向运动，避障关节驱动电机81带动从动板A82和从动板B83转动，实现避障动作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，包括装填口(1)、左侧抓取物位置(2)、右侧抓取物位置(3)、整体转动关节(4)、水平移动关节(5)、竖直举升关节(6)、调姿关节(7)、避障关节(8)和卡爪(9)，其特征在于：所述装填口(1)的外部安装左侧抓取物位置(2)，左侧抓取物位置(2)的对称位安装右侧抓取物位置(3)，左侧抓取物位置(2)与右侧抓取物位置(3)之间安装机械的整体转动关节(4)，整体转动关节(4)的表面固定水平移动关节(5)，水平移动关节(5)一侧通过插销与竖直举升关节(6)连接，竖直举升关节(6)的中部固定调姿关节(7)，调姿关节(7)上端固定避障关节(8)，避障关节(8)的一侧通过轮轴活动连接卡爪(9)；

所述整体转动关节(4)包括整体转动关节驱动电机(41)、驱动齿轮(42)、惰轮(43)、转盘轴承(44)、垫圈(45)、转盘(46)和导轨A(47)，整体转动关节驱动电机(41)下端活动连接驱动齿轮(42)，驱动齿轮(42)通过螺栓螺纹连接惰轮(43)，驱动齿轮(42)与转盘轴承(44)啮合，转盘轴承(44)内圈连接垫圈(45)，垫圈(45)另一侧连接坦克车体，转盘轴承(44)转动的一侧与转盘(46)连接，转盘(46)表面通过螺栓与导轨A(47)连接；

所述水平移动关节(5)包括滑块(51)、传动齿轮(52)、从动齿轮(53)、联轴器(54)、水平移动关节驱动电机(55)、底座(56)、丝杠轴A(57)和丝杠螺母(58)，转盘(46)上通过螺丝螺纹连接导轨A(47)，导轨A(47)内部通过螺栓螺纹连接滑块(51)，滑块(51)上部表面安装底座(56)，底座(56)下方设有水平移动关节驱动电机(55)，水平移动关节驱动电机(55)一端通过插销连接联轴器(54)，联轴器(54)前端与传动齿轮(52)相连，传动齿轮(52)与从动齿轮(53)啮合，从动齿轮(53)通过联轴器(54)连接丝杠轴A(57)，丝杠轴A(57)通过螺丝与丝杠螺母(58)啮合，丝杠螺母(58)与底座(56)一端固定；

所述竖直举升关节(6)包括竖直举升关节驱动电机(61)、导轨座(62)、连接盘(63)、连接滑块(64)、丝杠轴B(65)、导轨B(66)、轴承座A(67)、换向器(68)和连轴套筒(69)，底座(56)表面固定换向器(68)，换向器(68)一端与竖直举升关节驱动电机(61)连接，换向器(68)上表面固定连轴套筒(69)，连轴套筒(69)与丝杠轴B(65)连接，丝杠轴B(65)上设有导轨B(66)，导轨B(66)内通过螺栓与连接滑块(64)活动连接，导轨B(66)一端与连接盘(63)连接，连接盘(63)固定在丝杠轴B(65)上，丝杠轴B(65)上下顶端均连接轴承座A(67)，轴承座A(67)安装在导轨座(62)上，导轨座(62)固定在底座(56)的上表面；

所述调姿关节(7)包括谐波减速器支撑筒(71)、谐波减速器A(72)、轴承座B(73)、电机固定框架(74)、调姿关节驱动电机(75)和谐波减速器B(76)，轴承座B(73)上固定电机固定框架(74)，电机固定框架(74)内固定调姿关节驱动电机(75)，电机固定框架(74)一侧固定谐波减速器B(76)，谐波减速器B(76)外面一圈固定谐波减速器支撑筒(71)，谐波减速器B(76)与连接盘(63)固定，电机固定框架(74)上端表面固定谐波减速器A(72)；

所述避障关节(8)包括避障关节驱动电机(81)、从动板A(82)和从动板B(83)，从动板A(82)下方固定连接从动板B(83)，从动板A(82)上安装避障关节驱动电机(81)。

2.根据权利要求1所述的一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，其特征在于：所述丝杠轴B(65)两端安装轴承，轴承安装在轴承座A(67)内。

3.根据权利要求1所述的一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，其特征在于：所述滑块(51)上表面与底座(56)凸起表面大小一致，通过螺栓螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种车内使用的圆柱物料自动装填系统，其特征在于：所述导轨座(62)一侧设有通孔，竖直举升关节驱动电机(61)安装在导轨座(62)内部并且向外延伸。

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