一种炮管清洗机器人的制作方法

本发明涉及炮管清洗技术领域，特别是一种炮管清洗机器人。

背景技术：

现有的炮管一般分为线膛炮和滑膛炮，线膛炮是炮管内壁刻有不同数目的膛线，而滑膛炮是炮管内壁没有刻有膛线，针对线膛炮和滑膛炮的炮管内壁清洗一直是研究热点，在清洗炮管的过程中，一般采用人工清洗或者半自动设备清洗，存在劳动轻度大、清洗不彻底的问题，而且炮管内会存在火药残渣，现有的清洗设备无法将火药残渣清除。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、清洗效果好、能够去除火药残渣、自动清洗炮管内壁的炮管清洗机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种炮管清洗机器人，包括从左到右顺次连接的控制筒节、第一驱动段、清洗机构、刮渣机构、第二驱动段、清洗泵集成段和ccd视觉传感采集段，所述第一驱动段和第二驱动段均包括顺次连接的驱动筒节和过渡法兰，所述驱动筒节内从左至右依次设置有驱动电机、支撑板和托架，所述托架上经转轴旋转安装有涡轮和驱动轮，所述驱动电机固定在支撑板上，驱动电机的输出轴上安装有主动齿轮，所述主动齿轮与三个从动齿轮相啮合，每个所述从动齿轮上均设置有一柔性传动轴，每个所述柔性传动轴的另一端与设置于托架内的蜗杆固定，所述蜗杆与涡轮相啮合，所述驱动筒节的柱面上延其圆周方向开设有与所述驱动轮一一对应的通槽，所述驱动轮的一部分伸出于通槽外部；所述清洗机构包括清洗筒节、清洗电机和电磁离合器，所述清洗筒节外部安装有刷头，所述清洗电机的输出轴上安装有主齿轮，所述主齿轮与副齿轮啮合，所述副齿轮与设置在清洗筒节内壁上的齿槽相啮合，从而带动刷头旋转；所述清洗电机输出轴伸出主齿轮的一端与所述电磁离合器的主动轴连接；所述刮渣机构包括转动轴、凸轮螺母和数个凸轮，所述转动轴与所述电磁离合器的从动轴位于同一轴线上，所述转动轴上设置有两个轴承，所述凸轮螺母位于两个轴承之间且固定在转动轴上，所述凸轮上设置有导向轴，所述导向轴插装在凸轮螺母的滑槽内，每个所述凸轮上还设置有两个从动杆，每个所述从动杆上设置有两个挡板，两个所述挡板之间固定有压缩弹簧，每个所述从动杆的一端固定在凸轮上，另一端设置有固定板，所述固定板上设置有刮渣板；所述刮渣机构的轴承的端盖上还设置有环绕其一周的喷淋管，所述喷淋管上设置有多个喷嘴，所述清洗泵集成段的筒节内设置有清洗液瓶罐、保护液瓶罐和抽液泵。

所述第一驱动段和第二驱动段关于刮渣机构对称设置。

所述第一驱动段和第二驱动段的驱动筒节的柱面上旋转安装有炮管管壁的导向钢珠。

所述第二驱动段的过渡法兰上设置有传感器。

所述控制筒节内设置有电气控制总成，电气控制总成通过信号线与驱动电机、清洗电机、电磁离合器和传感器电连接。

所述控制筒节的端盖上设置有吊环、针航插和穿板接头。

所述ccd视觉传感采集段的筒节内设置有ccd视觉传感器、ccd摄像头和图像处理器，所述ccd摄像头贴装在ccd视觉传感器上，ccd视觉传感器的输出端与图像处理器连接，所述图像处理器的一端安装有通讯模块，所述通讯模块将数据传输给外部带接收模块的显示屏，从而实现对清洗效果的识别、判定及记录。

所述清洗液瓶罐和保护液瓶罐均与抽液泵相连，所述抽液泵与所述电器控制总成电连接，所述抽液泵通过管道与喷淋管连接。

所述清洗筒节的外壁环绕其一周开设有数个u形凹槽，所述u形凹槽的左侧壁处安装贴合有刷头，u形凹槽的右侧壁处安装贴合有弹簧卡扣，松开弹簧卡扣，能够实现对刷头的更换。

所述刷头上设置有毛刷。

本发明具有以下优点：

本发明适用于滑膛、线膛炮管的清洗，通过清洗机构和刮渣机构，实现对炮管内壁的清洗和火药残渣的去除，能够自动清洗炮管内壁、减轻劳动轻度、清洗效果彻底。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为第一驱动段和第二驱动段的剖视图；

图3为清洗机构和刮渣机构的剖视图；

图4为清洗筒节的结构示意图；

图5为刮渣板实施例一的局部示意图；

图6为刮渣板实施例二的局部示意图。

图中，1-控制筒节，2-第一驱动段，3-清洗机构，4-刮渣机构，5-第二驱动段，6-清洗泵集成段，7-ccd视觉传感采集段，8-驱动筒节，9-过渡法兰，10-驱动电机，11-支撑板，12-托架，13-转轴，14-涡轮，15-驱动轮,16-主动齿轮，17-从动齿轮，18-柔性传动轴，19-蜗杆，20-通槽，21-清洗筒节，22-清洗电机，23-电磁离合器,24-刷头，25-主齿轮，26-副齿轮，27-转动轴,28-凸轮螺母，29-凸轮，30-轴承，31-导向轴，32-滑槽，33-从动杆，34-压缩弹簧，35-固定板，36-刮渣板，37-一次刮渣凸台，38-二次刮渣凸台，39-喷淋管，40-喷嘴，41-导向钢珠，42-电气控制总成，43-u形凹槽，44-弹簧卡扣，45-毛刷，46-传感器，47-柱状刮渣条，48-刮渣凸块。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～4所示，一种炮管清洗机器人，由控制筒节1、第一驱动段2、清洗机构3、刮渣机构4、第二驱动段5、清洗泵集成段6、ccd视觉传感采集段7、驱动筒节8、过渡法兰9、驱动电机10、支撑板11、托架12、转轴13、涡轮14、驱动轮15、主动齿轮16、从动齿轮17、柔性传动轴18、蜗杆19、通槽20、清洗筒节21、清洗电机22、电磁离合器23、刷头24、主齿轮25、副齿轮26、转动轴27、凸轮螺母28、凸轮29、轴承30、导向轴31、滑槽32、从动杆33、压缩弹簧34、固定板35、刮渣版36、喷淋管39、喷嘴40、导向钢珠41、电气控制总成42、u形凹槽43、弹簧卡扣44、毛刷45和传感器46组成。

一种炮管清洗机器人的连接方式如下：

一种炮管清洗机器人包括从左到右顺次连接的控制筒节1、第一驱动段2、清洗机构3、刮渣机构4、第二驱动段5、清洗泵集成段6和ccd视觉传感采集段7，所述第一驱动段2和第二驱动段5均包括顺次连接的驱动筒节8和过渡法兰9，所述驱动筒节8内从左至右依次设置有驱动电机10、支撑板11和托架12，所述托架12上经转轴13旋转安装有涡轮14和驱动轮15，所述驱动电机10固定在支撑板11上，驱动电机10的输出轴上安装有主动齿轮16，所述主动齿轮16与三个从动齿轮17相啮合，每个所述从动齿轮17上均设置有一柔性传动轴18，每个所述柔性传动轴18的另一端与设置于托架12内的蜗杆19固定，所述蜗杆19与涡轮14相啮合，所述驱动筒节8的柱面上延其圆周方向开设有与所述驱动轮15一一对应的通槽20，所述驱动轮15的一部分伸出于通槽20外部；所述清洗机构3包括清洗筒节21、清洗电机22和电磁离合器23，所述清洗筒节21外部安装有刷头24，所述清洗电机22的输出轴上安装有主齿轮25，所述主齿轮25与副齿轮26啮合，所述副齿轮26与设置在清洗筒节21内壁上的齿槽相啮合，从而带动刷头24旋转；所述清洗电机22输出轴伸出主齿轮25的一端与所述电磁离合器23的主动轴连接；所述刮渣机构4包括转动轴27、凸轮螺母28和数个凸轮29，所述转动轴27与所述电磁离合器23的从动轴位于同一轴线上，所述转动轴上设置有两个轴承30，所述凸轮螺母28位于两个轴承30之间且固定在转动轴27上，所述凸轮29上设置有导向轴31，所述导向轴31插装在凸轮螺母28的滑槽32内，每个所述凸轮29上还设置有两个从动杆33，每个所述从动杆33上设置有两个挡板，两个所述挡板之间固定有压缩弹簧34，每个所述从动杆33的一端固定在凸轮29上，另一端设置有固定板35，所述固定板35上设置有刮渣板36；所述刮渣机构4的轴承30的端盖上还设置有环绕其一周的喷淋管39，所述喷淋管39上设置有多个喷嘴40，所述清洗泵集成段6的筒节内设置有清洗液瓶罐、保护液瓶罐和抽液泵。所述第一驱动段2和第二驱动段5关于刮渣机构4对称设置。所述第一驱动段2和第二驱动段5的驱动筒节8的柱面上旋转安装有炮管管壁的导向钢珠41。所述第二驱动段5的过渡法兰9上设置有传感器46。所述控制筒节1内设置有电气控制总成42，电气控制总成42通过信号线与驱动电机10、清洗电机22、电磁离合器23和传感器46电连接。所述控制筒节1的端盖上设置有吊环、针航插和穿板接头。所述清洗液瓶罐和保护液瓶罐均与抽液泵相连，所述抽液泵与所述电器控制总成42电连接，所述抽液泵通过管道与喷淋管39连接。所述清洗筒节21的外壁环绕其一周开设有数个u形凹槽43，所述u形凹槽43的左侧壁处安装贴合有刷头24，u形凹槽43的右侧壁处安装贴合有弹簧卡扣44，松开弹簧卡扣44，能够实现对刷头24的更换。所述刷头24上设置有毛刷45。

每个所述固定板与所述刮渣板形状大小相同且形状都为z字形弧圈状，当电磁离合器23启动时，所述转动轴在电磁离合器磁场的作用下与所述电磁离合器的从动轴吸紧，从而使导向轴在凸轮螺母的滑槽内滑动至一端，带动凸轮运动并使从动杆上的压缩弹簧被压缩，每个固定板和刮渣版回收；当电磁离合器关闭时，所述转动轴从电磁离合器的从动轴上脱落，导向轴在凸轮螺母的滑槽内滑动至另一端，带动凸轮运动并且在压缩弹簧弹力的作用下，使固定板和刮渣板伸出，所述刮渣板首尾相接，恰好贴合工件内壁，完成刮渣的过程。

所述电器控制总成42能够控制清洗电机22做往复的正反转，从而带动清洗筒节21做正反运动，同时电气控制总成42还能控制清洗泵集成段6中的抽液泵的启动和关闭。电气控制总成42也能够控制电磁离合器23的开启和关闭，所述电气控制总成42为中控pc机。

所述ccd视觉传感采集段7的筒节内设置有ccd视觉传感器、ccd摄像头和图像处理器，所述ccd摄像头贴装在ccd视觉传感器上，ccd视觉传感器的输出端与图像处理器连接，所述图像处理器的一端安装有通讯模块，所述通讯模块将数据传输给外部带接收模块的显示屏，从而实现对清洗效果的识别、判定及记录所述。

本发明适用于线膛炮和滑膛炮的炮管清洗，本发明针对于线膛炮和滑膛炮的刮渣机构的刮渣板有两个实施例，实施例一适用于滑膛炮管的清洗，实施例二针对于线膛炮管的清洗。

实施例一：

如图5所示，本实施例一适用于滑膛炮管的清洗，每个刮渣板36为z字形弧圈状，六个刮渣板36首尾相接，每个刮渣板36的外壁上设置有一次刮渣凸台37和二次刮渣凸台38，一次刮渣凸台37和二次刮渣凸台38的形状也为弧圈状，紧紧固定贴合于刮渣板36的外壁上，电磁离合器23关闭时，转动轴从电磁离合器的从动轴上脱落，导向轴在凸轮螺母的滑槽内滑动至另一端，带动凸轮运动并且在压缩弹簧弹力的作用下，使固定板35和刮渣板36伸出，刮渣板36首尾相接，一次刮渣凸台37和二次刮渣凸台38恰好贴合工件内壁，完成刮渣的过程。刮渣板36上的一次刮渣凸台37和二次刮渣凸台38采用高弹性耐磨、耐温材料制成，具有一定的自适应性，且不会在滑膛炮管内留下刮痕。

实施例二：

如图6所示，本实施例二适用于线膛炮管的清洗，每个刮渣板36为z字形弧圈状，六个刮渣板36首尾相接，每个刮渣板36的外壁上设置有由多个柱状刮渣条47组成的弧圈状刮渣条组，六个刮渣板36上的弧圈状刮渣条组构成一个完整圆周形刮渣条组，柱状刮渣条47用于清洗相邻膛线之间的残渣；每个所述刮渣板36的外壁上还设置有若干个刮渣凸块48，六个刮渣板36上的刮渣凸块48构成一个完整的圆周，刮渣凸块对应于每一个膛线，刮渣土块用于清洗膛线上的残渣，刮渣凸块48的数量根据线膛炮膛线的数量而设置。柱状刮渣条47和刮渣凸块48均采用高弹性耐磨、耐温材料制成，具有一定的自适应性，且不会在滑膛炮管内留下刮痕。

本发明的工作过程如下：

清洗泵集成段6内的抽液泵通过软管与清洗液瓶罐和保护液瓶罐连接，将第二驱动段5的驱动筒节8上的钢珠41贴合于炮管内壁，随后工作人员沿轴向将清洗机器人推送至炮管内，此时第一驱动段2和第二驱动段5上的任意两个驱动轮15将整个清洗机器人支撑于炮管的内壁上，随后在电气控制总成42上打开抽液泵、清洗电机22以及第一驱动段2、第二驱动段5中的驱动电机10，其中驱动电机10带动主动齿轮16转动，主动齿轮16带动从动齿轮17转动，从动齿轮17带动柔性传动轴18转动，柔性传动轴18带动蜗杆19转动，蜗杆19带动涡轮14转动，涡轮14转动后带动转轴13转动，转轴13从而带动驱动轮15转动，驱动轮15驱动整个机器人沿炮管轴向方向运动。

在运动过程中，抽液泵将清洗液和保护液抽送到喷淋管39中，喷淋管39内的清洗液和保护液随即从喷嘴40喷出，喷出的清洗液和保护液对炮管内壁进行清洗。在开始进行清洗工作时，电气控制总成42控制电磁离合器23打开，此时刮渣机构4的转动轴27与电磁离合器23的从动轴在电磁离合器23产生的磁场的作用下，转动轴27与电磁离合器23的从动轴吸紧，从而使导向轴31在凸轮螺母28的滑槽32内滑动至一端，带动凸轮29运动并使从动杆33上的压缩弹簧34被压缩，每个固定板35和刮渣板36回收，使机器人在清洗的过程中，刮渣机构4回收且不与炮管内壁相接触。清洗电机22启动后，清洗电机22的输出轴带动主齿轮25转动，主齿轮25带动副齿轮26转动，副齿轮26与清洗筒节21内壁上的齿槽相啮合，从而带动清洗筒21节转动，进一步固定于清洗筒节21上的刷头24开始转动，刷头24上的毛刷45洗刷炮管内壁，当机器人行走至炮管末端位置时，传感器46给电气控制总成42发送反向运行信号，电气控制总成42接收到信号后，电气控制总成42控制驱动电机10反转，此时清洗机器人自动反向运动对炮管进行二次清洗，对炮管内壁进行多次清洗后，洗刷下来的火药残渣附着在炮管内壁，在清洗过程进行到炮管末端时，此时电气控制总成42控制电磁离合器23关闭，刮渣机构4的转动轴27与电磁离合器23的从动轴脱开，导向轴31在凸轮螺母28的滑槽32内滑动至另一端，带动凸轮29运动并且在压缩弹簧34弹力的作用下，使固定板35和刮渣板36伸出，所述刮渣板36首尾相接，电气控制总成42控制驱动电机反转，刮渣机构4将炮管内壁的残渣进行刮出，完成刮渣的过程。

清洗和刮渣完成后，清洗机器人到达炮管出口处，工作人员关闭驱动电机、清洗电机和抽液泵，取下清洗机器人。整个清洗和刮渣的过程中无需人工清洗，极大程度减轻了劳动强度，提高了清洗效率，完成了炮管内壁残渣的清除，大大提高了清洗的效果。