CN112027441B - 一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置，包括车体、双向电机、固定座、驱动轴、两根相对设置的连杆、垃圾箱架、垃圾箱，车体的底部设置有驱动轮和清扫刷，车体的上部设有双向电机和两个相互对称的固定座，两个固定座之间可转动地设有驱动轴，两根连杆的一端分别和驱动轴可转动连接，两根连杆的另一端分别和垃圾箱架的左右两外侧壁可转动连接，每个固定座上分别设有用于推举连杆的电动推杆，双向电机的输出端连接有减速机，减速机的输出端和驱动轴的中部连接驱动驱动轴旋转，驱动轴通过链轮链条组件驱动垃圾箱架翻转，垃圾箱可拆卸式地设置在垃圾箱架上。本发明结构紧凑简单，可减少车体内部的占用空间，有效避免相关电气元件遭到损坏。

Description

一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置

技术领域

本发明涉及清扫车设备技术领域，具体为一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置。

背景技术

在清扫车领域，当车载垃圾箱垃圾堆满之后，一般采用手动方式或是自动设备倾倒垃圾箱内的垃圾，手动方式费时费力，不够智能，不适用在现代的无人驾驶清扫车上，而现有的自动式倒垃圾设备普遍采用平行四边形结构加双推杆举升，举升到指定高度后由安装在垃圾箱左右两侧的电机带动底板向下张开以实现倾倒垃圾，此种方式存在结构复杂，成本高的不足，且当设备故障或者电量过低时，垃圾箱无法被打开进行倒垃圾或是进行维修，在垃圾箱上布置电机等电子元件，本身垃圾箱位置的工作环境潮湿肮脏，电器元件极其容易损坏，且垃圾箱两侧的电机占用了大部分的垃圾箱空间，其平行四边形结构在运动过程中占用了很大一部分的内部空间，为了避开运动轨迹需要将车尾部两端切开两条很深的槽，导致车身结构强度下降。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种结构紧凑简单，可减少车体内部的占用空间，有效避免相关电气元件遭到损坏的集手动和自动的清扫车倒垃圾装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置，包括车体、双向电机、固定座、驱动轴、两根相对设置的连杆、垃圾箱架、垃圾箱，所述车体的底部设置有驱动轮和清扫刷，所述车体的上部设置有所述双向电机和两个相互对称的固定座，两个所述固定座之间可转动地设置有所述驱动轴，两根所述连杆的一端分别和所述驱动轴可转动连接，两根所述连杆的另一端分别和所述垃圾箱架的左右两外侧壁可转动连接，每个所述固定座上分别设置有用于推举所述连杆的电动推杆，所述双向电机的输出端连接有减速机，所述减速机的输出端和所述驱动轴的中部连接驱动所述驱动轴旋转，所述驱动轴通过链轮链条组件驱动所述垃圾箱架翻转，所述垃圾箱可拆卸式地设置在所述垃圾箱架上。

进一步地：所述连杆为中空结构，所述链轮链条组件被包裹在所述连杆内部。

进一步地：所述链轮链条组件包括主动链轮、被动链轮、链条，所述主动链轮固定套装在所述驱动轴上，所述被动链轮固定套装在连接轴上，所述连接轴和所述垃圾箱架的外侧壁固定连接，所述链条套装在所述主动链轮和被动链轮上。

进一步地：所述连杆的一端通过轴承和所述驱动轴可转动连接，所述连杆的另一端通过转接座和所述垃圾箱架的外侧壁可转动连接，所述连接轴可转动地设置在所述转接座内，且所述连接轴的一端从所述转接座内穿出并和所述垃圾箱架的外侧壁连接。

进一步地：所述连杆的外壁连接有连接块，所述电动推杆的输出端和所述连接块铰接。

进一步地：所述垃圾箱架上设置有扣座，所述垃圾箱上设置有把扣，所述垃圾箱通过所述把扣和扣座相互配合置于所述垃圾箱架上。

进一步地：所述垃圾箱上设置有提手。

本发明的有益效果

与现有技术相比，通过将双向电机设置在车体上，两个固定座之间连接转动的驱动轴，两根相对设置的连杆的一端分别和驱动轴可转动连接，两根相对设置的连杆的另一端分别和垃圾箱架的外侧壁可转动连接，每个固定座上分别设置用于推举连杆的电动推杆，双向电机的输出端连接减速机，减速机的输出端和驱动轴的中部连接控制驱动轴旋转，驱动轴通过链轮链条组件驱动垃圾箱架翻转，将垃圾箱可拆卸地安装在垃圾箱架上，在电动推杆推动连杆旋转推举垃圾箱上升的过程中，双向电机不工作，使垃圾箱的角度保持不变，当垃圾箱被推举到最高位置后，电动推杆停止工作，然后开启双向电机驱动链轮链条组件带动垃圾箱翻转，实现了通过链轮链条组件传动来控制在垃圾箱被推举过程中的垃圾箱角度保持不变，解决了在推举垃圾箱过程中垃圾箱角度控制问题，实现了采用旋转垃圾箱进行倾倒垃圾充分释放了垃圾箱空间，结构紧凑，减少了车体内部的空间占用，同时通过将双向电机、减速机安装在车体上，电动推杆安装在固定座上，实现了不用将相关执行元件安装在垃圾箱上，解决了传统自动垃圾箱上的电气元件在恶劣环境中极其容易损坏的问题，且将垃圾箱可拆卸地设置在垃圾箱架上，可将垃圾箱从垃圾箱架上拆下来，在条件不允许或是设备故障时，可采用手动方式倾倒垃圾，且便于进行相关设备的维护，实现了在中小型无人驾驶清扫车领域的自动倒垃圾与手动倒垃圾的兼容性。

附图说明

图1为本发明推举垃圾箱状态下的结构示意图；

图2为图1A处的放大图；

图3为本发明垃圾箱复位状态下的结构示意图；

图4为本发明和垃圾回收站位置关系示意图；

图5为本发明倾倒垃圾状态下的结构示意图；

图6为本发明将垃圾箱从垃圾箱架拆卸下来时的结构示意图；

图7为本发明结构分解示意图一；

图8为本发明结构分解示意图二；

图9为本发明内部结构侧视图。

附图标记说明：1-车体，11-驱动轮，12-清扫刷，2-双向电机，21-减速机，3-固定座，31-电动推杆，4-驱动轴，5-连杆，51-轴承，52-转接座，53-连接块，6-垃圾箱架，61-扣座，611-扣板，612-扣槽，7-垃圾箱，71-把扣，711-扣圈，72-提手，81-主动链轮，82-被动链轮，83-链条，9-垃圾回收站。

具体实施方式

图1至图8为本发明提供的一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置实施例结构示意图，包括车体1、双向双向电机2、固定座3、驱动轴4、两根相对设置的连杆5、垃圾箱架6、垃圾箱7，车体1的底部设置有驱动轮11和清扫刷12，车体1的上部设置有双向电机2和两个相互对称的固定座3，两个固定座3之间可转动地设置有驱动轴4，两根连杆5的一端分别和驱动轴4可转动连接，两根连杆5的另一端分别和垃圾箱架6的左右两外侧壁可转动连接，每个固定座3上分别设置有用于推举连杆5的电动推杆31，双向电机2的输出端连接有减速机21，减速机21的输出端和驱动轴4的中部连接驱动驱动轴4旋转，驱动轴4通过链轮链条组件驱动垃圾箱架6翻转，垃圾箱7可拆卸式地设置在垃圾箱架6上。

工作时，当系统检测到垃圾箱7中垃圾堆满后，驱动轮11驱动车体1自动驾驶到垃圾回收站9位置并对准垃圾回收站9，在指定位置停下，控制电动推杆31工作推动连杆5绕着驱动轴4往远离固定座3的方向转动，从而将垃圾箱架6上的垃圾箱7推举到最高位置，将垃圾箱7推举到最高位置后，电动推杆31停止工作，然后车体1自动倒退并停靠在距离垃圾回收站9约2cm的位置，接着控制双向双向电机2逆时针转动驱动减速机21带动驱动轴4旋转，驱动轴4通过链轮链条组件带动垃圾箱架6翻转，垃圾箱架6带动垃圾箱7翻转，垃圾箱7翻转的角度大概为130°，从而将垃圾箱7内的垃圾倒进垃圾回收站9中，在倒垃圾的过程中，控制双向电机2逆时针转动和顺时针转动来回切换，使垃圾箱7的角度变化为±5°达到振动的效果，将粘连在垃圾箱7内的垃圾抖落，最后控制双向电机2顺时针转动驱动链轮链条组件带动垃圾箱架6和垃圾箱7角度复位，电动推杆31驱动连杆5旋转竖直状态，完成垃圾倾倒。

通过在电动推杆31推动连杆5旋转推举垃圾箱架6和垃圾箱7上升的过程中，双向电机2不工作，使垃圾箱7的角度保持不变，当垃圾箱7被推举到最高位置后，电动推杆31停止工作，然后开启双向电机2驱动链轮链条组件带动垃圾箱7翻转，实现了通过链轮链条组件传动来控制在垃圾箱7被推举过程中的垃圾箱7角度保持不变，解决了在推举垃圾箱7过程中垃圾箱7角度控制问题，实现了采用旋转垃圾箱7进行倾倒垃圾充分释放了垃圾箱7空间，结构紧凑，减少了车体1内部的空间占用，同时通过将双向电机2、减速机21安装在车体1上，电动推杆31安装在固定座3上，实现了不用将相关执行元件安装在垃圾箱7上，解决了传统自动垃圾箱7上的电气元件在恶劣环境中极其容易损坏的问题，且将垃圾箱7可拆卸地设置在垃圾箱架6上，可将垃圾箱7从垃圾箱架6上拆下来，在条件不允许或是设备故障时，可采用手动方式倾倒垃圾，且便于进行相关设备的维护，实现了在中小型无人驾驶清扫车领域的自动倒垃圾与手动倒垃圾的兼容性。

连杆5为中空结构，链轮链条组件被包裹在连杆5内部。将链轮链条组件包裹在连杆5内部，可提高清扫车整体的美观性，且可防止链轮链条组件受到污染，确保链轮链条组件传动运行顺畅。

链轮链条组件包括主动链轮81、被动链轮82、链条83，主动链轮81固定套装在驱动轴4上，被动链轮82固定套装在连接轴上，连接轴和垃圾箱架6的外侧壁固定连接，链条83套装在主动链轮81和被动链轮82上。

连杆5的一端通过轴承51和驱动轴4可转动连接，连杆5的另一端通过转接座52和垃圾箱架6的外侧壁可转动连接，连接轴可转动地设置在转接座52内，且连接轴的一端从转接座52内穿出并和垃圾箱架6的外侧壁连接。

驱动轴4转动带动主动链轮81转动，主动链轮81通过链条83和被动链轮82带动连接轴转动，连接轴带动垃圾箱架6转动，从而实现垃圾箱7的翻转。

连杆5的外壁连接有连接块53，电动推杆31的输出端和连接块53铰接。

垃圾箱架6上设置有扣座61，垃圾箱7上设置有把扣71，垃圾箱7通过把扣71和扣座61相互配合置于垃圾箱架6上。扣座61由两块相互平行的扣板611构成，两块扣板611上分别设置有对应的扣槽612，把扣71上设置有扣圈711，将扣圈711扣在扣槽612内即可将垃圾箱7锁紧在垃圾箱架6上，结构简单，便于拆卸和安装。

垃圾箱7上设置有提手72。通过提手72，便于将垃圾箱7从垃圾箱架6上拉出。

参照图9，图中

F1：电动推杆31的推力，单位：KG；

F2：旋转部分在垃圾箱7满载的总质量，50KG；

F3：垃圾箱7空箱状态的总质量，30KG；

F4：垃圾箱7最大承载垃圾质量，20KG；

A：F1相对于升降旋转点的力臂，0.14m；

B：F2相对于升降旋转点的力臂，0.45m；

C：F3相对于垃圾箱7旋转点的力臂，0.2m；

D：F4相对于垃圾箱7旋转点的力臂，0.15m；

1.电动推杆31最大推力F1

根据经验，当连杆5被推到水平状态时电动推杆31受力最大，此时：2×F1×A＝F2×B，F1＝F2×B÷A÷2＝50×0.45÷0.14÷2≈80.4KG＝804N，取安全系数1.2，则单个双向电机2的最大推力＝1.2×F1＝1.2×804＝964.8N；

2.减速机21减速比i

设计中间传动的链轮传动比为1，倒一次垃圾时间为3S，垃圾箱7旋转角度为150°，则：倒垃圾时候垃圾箱7的转速n1＝360÷150÷3×60＝48r/min，双向电机额定转速为3000R/min，i＝3000÷48＝62，根据相关厂家参数预选减速比i＝60；

3.双向电机扭矩T与功率W

倒垃圾时双向电机为释放，不做功，当空箱垃圾箱7收回复位到90°时双向电机受力最大，复位时垃圾箱7对垃圾箱7旋转点产生的扭矩T1＝F4×D＝20×0.15＝3KG.M，减速机21传递效率为0.9，则电机输出扭矩为T1÷i÷0.9＝3÷60÷0.9≈0.056KG.M＝0.56N.M，此时电机数车端的转速n＝n1×i＝48×60＝2880r/min，P＝T1×n÷9550＝0.56×2880÷9550≈0.17KW＝170W，取安全系数1.2，则电机参数T＝0.67N.M,功率W＝204W(根据此扭矩和功率选择合适的电机即可，根据电机的结构和输出参数校核减速机21即可)。

通过控制双向电机2逆时针旋转驱动垃圾箱7翻转倾倒垃圾，使用释放扭矩的功能倾倒垃圾，理论上最大的旋转功率为垃圾箱7复位时的功率，避免了承受垃圾的重量消耗功率，节约能源降低制造成本和使用成本。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置，其特征在于：包括车体、双向电机、固定座、驱动轴、两根相对设置的连杆、垃圾箱架、垃圾箱，所述车体的底部设置有驱动轮和清扫刷，所述车体的上部设置有所述双向电机和两个相互对称的固定座，两个所述固定座之间可转动地设置有所述驱动轴，两根所述连杆的一端分别和所述驱动轴可转动连接，两根所述连杆的另一端分别和所述垃圾箱架的左右两外侧壁可转动连接，每个所述固定座上分别设置有用于推举所述连杆的电动推杆，所述双向电机的输出端连接有减速机，所述减速机的输出端和所述驱动轴的中部连接驱动所述驱动轴旋转，所述驱动轴通过链轮链条组件驱动所述垃圾箱架翻转，所述垃圾箱可拆卸式地设置在所述垃圾箱架上，所述垃圾箱架带动所述垃圾箱翻转，在倾倒垃圾过程中，控制所述双向电机逆时针转动和顺时针转动来回切换，使所述垃圾箱的角度变化为±5°，所述链轮链条组件包括主动链轮、被动链轮、链条，所述主动链轮固定套装在所述驱动轴上，所述被动链轮固定套装在连接轴上，所述连接轴和所述垃圾箱架的外侧壁固定连接，所述链条套装在所述主动链轮和被动链轮上，所述连杆的一端通过轴承和所述驱动轴可转动连接，所述连杆的另一端通过转接座和所述垃圾箱架的外侧壁可转动连接，所述连接轴可转动地设置在所述转接座内，且所述连接轴的一端从所述转接座内穿出并和所述垃圾箱架的外侧壁连接，所述连杆的外壁连接有连接块，所述电动推杆的输出端和所述连接块铰接。

2.根据权利要求1所述一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置，其特征在于：所述连杆为中空结构，所述链轮链条组件被包裹在所述连杆内部。

3.根据权利要求2所述一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置，其特征在于：所述垃圾箱架上设置有扣座，所述垃圾箱上设置有把扣，所述垃圾箱通过所述把扣和扣座相互配合置于所述垃圾箱架上。

4.根据权利要求3所述一种集手动和自动的清扫车倒垃圾装置，其特征在于：所述垃圾箱上设置有提手。

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