專利名稱：負(fù)壓吸附式壁面移動機(jī)器人離心葉輪的定位結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位結(jié)構(gòu)，特別涉及一種負(fù)壓吸附式壁面移動機(jī)器人離心葉輪的
定位結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
低噪音微小型壁面移動機(jī)器人是能夠在危險(xiǎn)的、不易到達(dá)的垂直壁面環(huán)境下代替 人類工作的一類機(jī)器人。目前最流行的壁面移動機(jī)器人吸附原理為負(fù)壓(真空)吸附原理， 即通過葉輪旋轉(zhuǎn)做功，在密封腔內(nèi)部形成負(fù)壓，從而使機(jī)器人吸附在壁面上。其中葉輪在機(jī) 器人腔體上的定位，始終是這類機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的重點(diǎn)與難點(diǎn)。由于葉輪懸在密封腔的 頂端，因此在保證旋轉(zhuǎn)不受影響的條件下將葉輪與密封腔連接，始終是一個不好解決的問 題。 現(xiàn)有技術(shù)中采用的方法是將葉輪中心孔與電機(jī)軸相連，通過定位電機(jī)的位置來定 位葉輪。這種方法解決了葉輪與密封腔的連接問題，所以普遍采用。但葉輪上千轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速 度，使得對其平穩(wěn)性的要求尤為重要。葉輪旋轉(zhuǎn)軸線一定要和旋轉(zhuǎn)平面保持垂直，否則，旋 轉(zhuǎn)過程就會發(fā)生葉輪偏心，影響密封腔的氣密性，甚至與接觸部分產(chǎn)生高速摩擦。而將葉輪 中心孔與電機(jī)軸相連，固定電機(jī)的時候無法保證葉輪旋轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)平面保持垂直，而且 電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中無法保持平穩(wěn)，會造成嚴(yán)重的摩擦，從而使壁面移動機(jī)器人無法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種離心葉輪的定位結(jié)構(gòu)，使得壁面移動機(jī)器人離心葉輪能 夠很好的與密封腔連接。 為了保證葉輪旋轉(zhuǎn)的氣密性要求，理論上，葉輪進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間只能通過流 道連通，即葉輪出風(fēng)口的旋轉(zhuǎn)邊緣與相鄰部分沒有任何縫隙。但由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)際應(yīng) 用中是不可能做到完全沒有縫隙的。且縫隙過小時，葉輪旋轉(zhuǎn)過程難免會和相鄰接觸面發(fā) 生摩擦，造成事故。為此，本發(fā)明將與葉輪相鄰的接觸面與密封腔分離，單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
本發(fā)明提供了一種負(fù)壓吸附式壁面移動機(jī)器人離心葉輪的定位結(jié)構(gòu)，包括葉輪 軸，上端軸承、下端軸承、上端套筒、下端套筒、上端套筒螺母、下端套筒螺母、貼合盤、進(jìn)風(fēng) 口定位件，外圍設(shè)備包括離心葉輪、機(jī)器人密封腔、傳動齒輪；所述貼合盤為與葉輪截面梯 形斜邊斜率相同的旋轉(zhuǎn)曲面，進(jìn)風(fēng)口定位件為帶有中心通孔的圓形部件；葉輪軸穿過離心 葉輪和進(jìn)風(fēng)口定位件中心通孔，通過其頂端的花鍵與傳動齒輪連接，通過與離心葉輪對應(yīng) 位置的鍵槽和鍵帶動葉輪轉(zhuǎn)動；葉輪軸上端、下端的軸段分別通過上端軸承、下端軸承與帶 有沉頭孔的上端套筒和下端套筒連接，套筒外部均加工了螺紋；葉輪外罩中心孔套裝于上 端套筒外部，進(jìn)風(fēng)口定位件的中心通孔通過螺紋與下端套筒可調(diào)連接；上端套筒螺母與上 端套筒通過螺紋可調(diào)連接，設(shè)置在葉輪外罩的外側(cè)；下端套筒螺母與下端套筒通過螺紋可 調(diào)連接，設(shè)置在進(jìn)風(fēng)口定位件下部；進(jìn)風(fēng)口定位件外緣與貼合盤內(nèi)緣固定連接；貼合盤外 緣固定在機(jī)器人密封腔外壁。轉(zhuǎn)動螺母，套筒便可帶著葉輪軸做小幅度的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)葉輪與貼合盤間隙的微調(diào)。
有益效果 本發(fā)明所述負(fù)壓吸附式壁面移動機(jī)器人離心葉輪的定位結(jié)構(gòu)使得葉輪無需再固 定在電機(jī)軸上，解決了葉輪與密封腔的連接問題，使其旋轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)葉 輪與貼合盤間隙的微調(diào)，減少葉輪旋轉(zhuǎn)時與接觸面的摩擦，并且實(shí)用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)加工簡單， 能夠滿足負(fù)壓吸附式壁面移動機(jī)器人離心葉輪定位的性能要求。


圖l是本發(fā)明的貼合盤；
圖2是本發(fā)明的葉輪軸；
圖3是本發(fā)明的進(jìn)風(fēng)口定位件； 圖4是本發(fā)明的下端套筒； 圖5是本發(fā)明的上端套筒； 圖6是本發(fā)明的葉輪定位結(jié)構(gòu)立體圖； 圖7是本發(fā)明的葉輪定位結(jié)構(gòu)及其葉輪的總體結(jié)構(gòu)圖。 圖8是本發(fā)明的葉輪定位結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖中，1為葉輪，2為螺母，3為葉輪軸，4為下端套筒螺母，5為下端套筒，6為下端 軸承，7為貼合盤，8為葉輪外罩，9為上端軸承，10為上端套筒，11為上端套筒第一螺母，12 為上端套筒第二螺母，13為葉輪凸臺，14為進(jìn)風(fēng)口定位件，15為花鍵，16為鍵槽，17為密封腔。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明所述定位結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施方式。
葉輪徑向截面是一個對稱的梯形，本實(shí)施例設(shè)計(jì)的貼合盤7是一個與截面梯形斜 邊斜率相同的旋轉(zhuǎn)曲面，如圖l所示。貼合盤7內(nèi)圓半徑與葉輪進(jìn)口半徑相同，外圓邊緣設(shè) 計(jì)一個與密封腔連接的折邊，折邊半徑等于葉輪外圓半徑。離心葉輪與該貼合盤貼合，通過 位置微調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)整它們之間的間隙。 本實(shí)施例的葉輪軸3如圖2所示，與葉輪連接的部分加工了兩個對稱的鍵槽16。 在葉輪的對應(yīng)位置也設(shè)置有同樣的鍵槽，葉輪軸3通過鍵帶動葉輪轉(zhuǎn)動。鍵槽16以上的軸 段可分為兩部分，第一部分，即葉輪軸的上端，設(shè)計(jì)了一段花鍵15，與傳動齒輪連接。第二部 分，既緊接著的一段軸，設(shè)計(jì)與上端滾動軸承9連接。本實(shí)施例對葉輪進(jìn)行了改進(jìn)，在葉輪 中心孔鍵槽的位置設(shè)置了凸臺13，使葉輪與葉輪軸的連接更牢固。葉輪軸鍵槽16以下緊接 著設(shè)計(jì)了一段軸肩，螺母2與該軸肩分別與葉輪中心孔的凸臺3上、下表面貼合。軸肩往下 共有三段軸。最下邊的一段軸設(shè)計(jì)與下端滾動軸承6連接，第二段軸的軸肩為該軸承6定 位。 圖3為本實(shí)施例的進(jìn)風(fēng)口定位件14，包括大小兩個同心圓環(huán)，內(nèi)環(huán)和外環(huán)通過三 根肋板連接，每兩根肋板之間的夾角為120° ，上部水平，下部有一定的斜率，有利于氣體流 動。內(nèi)環(huán)孔的直徑和下端套筒5外徑大小相同。進(jìn)風(fēng)口定位件14的外環(huán)與貼合盤7焊接。
本實(shí)施例設(shè)計(jì)了兩個帶有沉頭孔的套筒，內(nèi)部安放軸承，分別與葉輪軸兩端相應(yīng)
4的軸段連接，如圖4、圖5所示。 圖6、圖7、圖8所示為葉輪定位結(jié)構(gòu)及其葉輪配合工作的結(jié)構(gòu)圖。套筒外部均加 工了螺紋，上端套筒螺母11設(shè)置在葉輪外罩8的外側(cè)，本實(shí)施例還在葉輪外罩8的內(nèi)側(cè)設(shè) 置了上端套筒第二螺母12，以更好的實(shí)現(xiàn)上端套筒10與葉輪軸3的定位。下端套筒螺母4 設(shè)置在進(jìn)風(fēng)口定位件14下部，進(jìn)風(fēng)口定位件14的內(nèi)環(huán)內(nèi)表面也加工了與下端套筒5外表 面相應(yīng)的螺紋。轉(zhuǎn)動螺母，套筒便可帶著葉輪軸3做小幅度的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)葉輪與貼合盤 7間隙的微調(diào)。 上端套筒螺母11和下端套筒螺母4沒有旋緊時，葉輪具有軸向運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動兩 個自由度。葉輪軸3的上端通過軸承9與套筒10相連，軸的下端通過軸承6與套筒5相連， 套筒5和套筒10可以分別在進(jìn)風(fēng)口定位件14和葉輪外罩8可通孔內(nèi)軸向運(yùn)動，從而調(diào)整 葉輪與貼合盤7之間的間隙。當(dāng)間隙滿足要求時，先擰緊螺母4，再擰緊螺母11限定葉輪的 軸向運(yùn)動。此時，葉輪裝配完成，只具備旋轉(zhuǎn)運(yùn)動一個自由度。
權(quán)利要求
一種負(fù)壓吸附式壁面移動機(jī)器人離心葉輪的定位結(jié)構(gòu)，包括葉輪軸(3)，上端軸承(9)、下端軸承(6)、上端套筒(10)、下端套筒(5)、上端套筒螺母(11)、下端套筒螺母(4)，外圍設(shè)備包括離心葉輪(1)、機(jī)器人密封腔(17)、傳動齒輪，其特征在于還包括貼合盤(7)、進(jìn)風(fēng)口定位件(14)；所述貼合盤(7)為與葉輪(1)截面梯形斜邊斜率相同的旋轉(zhuǎn)曲面，進(jìn)風(fēng)口定位件(14)為帶有中心通孔的圓形部件；葉輪軸(3)穿過離心葉輪(1)和進(jìn)風(fēng)口定位件(14)中心通孔，通過其頂端的花鍵(15)與傳動齒輪連接，通過與離心葉輪對應(yīng)位置的鍵槽(16)和鍵帶動葉輪轉(zhuǎn)動；葉輪軸(3)上端、下端的軸段分別通過上端軸承(9)、下端軸承(6)與帶有沉頭孔的上端套筒(10)和下端套筒(5)連接，套筒外部均加工了螺紋；葉輪外罩(8)中心孔套裝于上端套筒(10)外部，進(jìn)風(fēng)口定位件(14)的中心通孔通過螺紋與下端套筒(5)可調(diào)連接；上端套筒螺母(11)與上端套筒(10)通過螺紋可調(diào)連接，設(shè)置在葉輪外罩(8)的外側(cè)；下端套筒螺母(4)與下端套筒(5)通過螺紋可調(diào)連接，設(shè)置在進(jìn)風(fēng)口定位件(14)下部；進(jìn)風(fēng)口定位件(14)外緣與貼合盤(7)內(nèi)緣固定連接；貼合盤(7)外緣固定在機(jī)器人密封腔(17)外壁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定位結(jié)構(gòu)，其特征在于所述葉輪軸鍵槽(16)以上的軸段可分為兩部分，第一部分，即葉輪軸的上端為一段花鍵(15)，與傳動齒輪連接；第二部分，即緊接著的一段軸與上端滾動軸承(9)連接；葉輪軸鍵槽(16)以下緊接著為一段軸肩，螺母(2)與該軸肩分別與葉輪中心孔的凸臺(3)上、下表面貼合；軸肩往下共有三段軸，最下邊的一段軸與下端滾動軸承(6)連接，第二段軸的軸肩為該軸承(6)定位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位結(jié)構(gòu)，其特征在于進(jìn)風(fēng)口定位件(14)包括大小兩個同心圓環(huán)，內(nèi)環(huán)和外環(huán)通過三根肋板連接，每兩根肋板之間的夾角為120° ，上部水平，下部傾斜；內(nèi)環(huán)孔的直徑和下端套筒(5)外徑大小相同，進(jìn)風(fēng)口定位件(14)的外環(huán)與貼合盤(7)焊接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位結(jié)構(gòu)，其特征在于在葉輪外罩(8)的內(nèi)側(cè)設(shè)置了上端套筒第二螺母(12)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的定位結(jié)構(gòu)，其特征在于所述貼合盤(7)外圓邊緣有一個與機(jī)器人密封腔(17)連接的折邊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種負(fù)壓吸附式壁面移動機(jī)器人離心葉輪的定位結(jié)構(gòu)，包括固定在機(jī)器人密封腔外壁的葉輪貼合盤；與貼合盤內(nèi)圓固定連接的帶有內(nèi)環(huán)的葉輪進(jìn)風(fēng)口定位件；穿過離心葉輪和葉輪進(jìn)風(fēng)口定位件內(nèi)環(huán)的葉輪軸，該葉輪軸通過其頂端的花鍵與傳動齒輪連接，通過與離心葉輪對應(yīng)位置的鍵槽和鍵帶動葉輪轉(zhuǎn)動；葉輪軸上端、下端的軸段分別通過軸承與上端套筒和下端套筒連接；葉輪外罩中心孔套裝于上端套筒外部，下端套筒與葉輪進(jìn)風(fēng)口定位件的內(nèi)環(huán)通過螺紋進(jìn)行連接；套筒外部均加工了螺紋，轉(zhuǎn)動螺母，套筒便可帶著葉輪軸做小幅度的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)葉輪與貼合盤間隙的微調(diào)。本定位結(jié)構(gòu)使得葉輪無需再固定在電機(jī)軸上，解決了葉輪與密封腔的連接問題。
文檔編號F04D29/28GK101787986SQ20101010331
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者劉宏偉, 戴福全, 李軍, 李潮全, 李科杰, 范寧軍, 邵潔, 高學(xué)山 申請人:北京理工大學(xué)