一种鼠笼式结构的油罐清理机器人的制作方法

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种鼠笼式结构的油罐清理机器人。

背景技术：

重型工业企业中绝大多数工业用油油罐为体积较大的圆柱型钢制容器，轴线平行于地面放置。由于油的黏度较高，通过放油口放油之后，容器底部的残油较多，可达40-50L，需要进行清理作业。目前，企业主要采用人工进入罐体内部，利用刮具进行手工清理作业。这种作业方式面临以下几个方面的问题：

1、外界环境温度变化导致油罐内温度变化剧烈，夏季温度超过50°，工作环境恶劣，容易引起工人脱水、中暑等症状，冬季气温降低，导致油脂的粘性增加，清理工作量增大。2、罐体为封闭空间，由于油脂的挥发，空气中有害气体成分复杂，浓度较高，严重威胁作业工人呼吸道健康。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种鼠笼式结构的油罐清理机器人，用于解决目前企业主要采用人工进入罐体内部，利用刮具进行手工清理作业可能会危害工人身体健康的问题；本发明通过以下技术方案予以实现：

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种鼠笼式结构的油罐清理机器人，包括阶梯轴、第一轴承、第二轴承、托盘组合体、驱动装置、带毂直齿轮、电池、控制板、驱动器、法兰、导电滑环、第一端盖、第一端盖、电池充电头、连接杆、连接杆、外筒。

优选的，所述托盘组合体由第一铝板、第二铝板、第三铝板和第四铝板组合而成，其中，所述第一铝板和所述第二铝板的表面与侧面均分别设置有沉头孔及凹槽，分别用于定位所述第一轴承、所述第二轴承和调整所述第三铝板的位置；所述第三铝板带有圆孔和凹槽，分别用于引线和定位所述法兰，所述第一铝板、所述第二铝板、所述第三铝板与所述第四铝板均通过螺栓固定连接，其中，所述第一铝板和所述第二铝板位置保持平行，所述第三铝板、所述第四铝板与所述阶梯轴两两互相平行；

所述驱动装置包括步进电机、减速器和带毂直齿轮，所述步进电机与所述减速器通过螺栓螺母固定连接，所述带毂直齿轮通过紧定螺钉与所述减速器上的伸出轴固定连接，所述减速器与所述法兰通过螺栓螺母固定连接，所述法兰通过螺栓固定于所述第三铝板的凹槽中；

所述第一轴承和所述第二轴承的内圈均安装于阶梯轴上，外圈分别安装于所述第一铝板和所述第二铝板的沉头孔中；所述带毂直齿轮通过紧定螺钉与所述阶梯轴固定连接；所述电池和所述控制板分别通过捆线带和螺栓固定于所述第四铝板上；所述驱动器通过螺栓固定于所述第三铝板上；所述导电滑环通过其内圈上的四个螺钉与所述阶梯轴紧固连接；所述第一端盖为带毂端盖且带有加强筋，其毂与所述阶梯轴形成紧配合，所述第二端盖为带毂端盖且带有加强筋和电池充电口，其中，毂与所述阶梯轴形成紧配合，两者通过紧定螺钉固定连接；所述电池充电头与所述第二端盖上的电池充电口形成紧配合且所述电池充电头的一端与所述第二端盖的外侧紧密贴合，另一端通过在所述第二端盖的内侧加以螺母进行轴向固定；所述第一连接杆和所述第二连接杆均为带孔连接杆，分别与所述第一端盖与所述第二端盖通过焊接固定在一起，所述外筒两侧分别与所述第一端盖和所述第二端盖通过沉头螺钉固定连接形成密封结构。

优选的，所述阶梯轴、所述第一端盖、所述第二端盖与所述外筒通过螺钉固定连接形成一个整体，从而能够在驱动装置的驱动下执行指定的运动路径。

(三)有益效果

本发明所提供的鼠笼式结构油罐清理机器人，其中大部分材料采用铝型构件，搭建安装过程简单轻便，简化了机器人整体结构，同时较好地保持了整体结构的惯性小，高运动精度的特点，本发明将两个端盖与外筒和阶梯轴通过螺钉固定连接形成一个整体，使得整体结构紧凑，且具有良好的密封性，同时具有以下优点：

(1)本发明的驱动装置由步进电机和减速机所组成，启停、反转控制性能好，且具有较好的位置精度和运动的重复性。

(2)本发明的托盘组合体采用双层结构，能够更加合理布置各零部件，且驱动装置放置在上层，减小了两齿轮的中心距和传动比。

(3)本发明将端盖、外筒和阶梯轴通过螺钉固定连接在一起视为一个完整的执行机构，能够通过驱动装置驱动阶梯轴，从而直接带动执行机构执行指定的运动路径，在一定程度上减少了执行机构零部件的选择。

(4)本发明采用密闭式金属结构设计，系统结构紧凑、模块化，具有良好的密封性，更加结实耐用，且易于清洗和维护，可以长期使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明机构中内部结构示意图；

图3是本发明机构中托盘组合体的结构示意图；

图4是本发明机构中阶梯轴、轴承、托盘装配体的结构示意图；

图5是本发明机构中外筒的结构示意图。

图中：1：阶梯轴；2：第一轴承；3：第二轴承；4：第一铝板；5：第二铝板；6：第三铝板；7：第四铝板；8：带毂直齿轮；9：电池；10：控制板；11：驱动器；12：步进电机；13：减速器；14：法兰；15：带毂直齿轮；16：导电滑环；17：端盖；18：端盖；19：电池充电头；20：第一连接杆；21：第二连接杆；22：外筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种鼠笼式结构的油缸清理机器人由阶梯轴1、第一轴承2、第二轴承3、第一铝板4、第二铝板5、第三铝板6、第四铝板7、带毂直齿轮8、电池9、控制板10、驱动器11、步进电机12、减速器13、法兰14、带毂直齿轮15、导电滑环16、第一端盖17、第二端盖18、电池充电头19、第一连接杆20、第二连接杆21、外筒22构成，所述第一铝板4、第二铝板5、第三铝板6与第四铝板7共同构成托盘组合体；所述的步进电机12、减速器13和带毂直齿轮15共同构成驱动装置。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，所述阶梯轴1安装于第一端盖17和第二端盖18的轮毂中，其一端与第一端盖17上的轮毂形成紧配合，另一端通过紧定螺钉使其与第二端盖18上的毂固定连接；所述第一轴承2和第二轴承3的内圈均安装于阶梯轴1上，外圈分别安装于所述第一铝板4和第二铝板5的沉头孔中；所述第一铝板4和第二铝板5位置平行且均带有沉头孔及凹槽，分别用于放置轴承2、3和调整第三铝板6的位置，使第三铝板6、第四铝板7和阶梯轴1位置保持平行。所述第三铝板6带有圆孔及凹槽，分别用于引线和调整法兰14的安装位置；所述电池9和控制板10分别通过捆线带和螺栓固定于第四铝板7上；所述驱动器11通过螺栓固定于第三铝板6上；所述驱动装置通过螺栓螺母安装于法兰14中；所述带毂直齿轮15通过紧定螺钉与减速器13的伸出轴固定连接；所述带毂直齿轮8通过紧定螺钉与阶梯轴1固定连接；所述外筒22两侧分别与第一端盖17和第二端盖18通过沉头螺钉固定连接形成密封结构；所述第一端盖17、第二端盖18同时与外筒22和阶梯轴1固定连接，构成一个整体。机器运行时，由电池9同时向控制板10和驱动器11供电，控制板10向驱动器11发出指定信号，驱动器11控制驱动装置运转，驱动装置上的直齿轮15和安装于阶梯轴1上的直齿轮8通过啮合传动驱动阶梯轴1转动，从而驱动整个机构一起执行指定的运动路径。此外，由于清理机器人沿罐体轴向运动，油罐底部呈圆弧状，所以需要在所述外筒22的外表面进行包胶加工，使外筒外表面呈和罐体轮廓同样大小的圆弧状，从而达到清理罐体底部油脂的目的。

如图1、图2、图4所示，托盘组合体由第一轴承2与第二轴承3支撑能够相对阶梯轴1转动，由于受到自重及其上放置的各零部件重力的作用，托盘组合体在整个机构运转时能够相对阶梯轴1在一定摆角范围内摆动，最大摆动角度为20°，从而使得整个机构按照鼠笼式的运动形式进行运动。

如图1、图2所示，所述第一端盖17和第一端盖18均带有加强筋，从而增加轮毂处所能承受的载荷，所述第二端盖18上开有电池充电口，用于安装所述电池充电头19；所述电池充电头19带有防水帽，从而保证了机构良好的密封性，所述导电滑环16通过内圈上的四个螺钉与阶梯轴1紧固连接，其内圈上引线与所述电池充电头19连接，外圈上的引线与所述电池9连接，当整个机构运转时，其外圈相对内圈转动，从而防止线路的缠绕；当机构停止运转时，可通过导电滑环16为电池9充电。所述第一连接杆20和第二连接杆21均为带孔连接杆，分别与第一端盖17和第二端盖18通过焊接固定在一起，当油罐底部的油脂需要清理时，即可通过起重机上的吊钩与连接杆连接从而将清理机器人放置于罐体底部进行清理工作。

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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。