一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮

技术领域

本发明涉及吸附装置技术领域，尤其涉及一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮。

背景技术

随着全球化的不断推进，大型船舶、重型机械等大型构件的大型化制造需求不断增加，这些大型构件的制造往往需要焊接来实现，而在焊接处可能存在缺陷，这些缺陷会严重影响构件质量甚至带来安全问题。在传统的焊缝检测中，工人需佩戴面罩并借助检测仪器来进行检测作业，其作业环境差且危险性比较高，因此，用于导磁壁面无损探伤的数字型荧光磁粉检测机器人具有广泛的应用前景。

由于永磁吸附具有吸附力稳定且较大的优点，应用于导磁壁面上的检测机器人多采用永磁铁作为主要吸附机构，以确保机器人能够在导磁壁面上运行。市面上永磁式爬壁检测机器人多为固定磁力，即无论壁面环境如何，磁铁模块所产生的吸附力基本固定，虽然此种方式安全性较为可靠，但磁铁模块性能差，磁铁的磁性不能被完全利用；提供的磁力不可调节，使机器人的运动性能降低；磁铁卸磁不方便，爬壁机器人难以从导磁壁面上脱离。因此，急需开发一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮以解决上述技术问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮，磁体模块性能好，不仅磁力可调，而且卸磁方便，还可以有效保护导磁壁面，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。

为了实现上述目的，本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮，包括充气轮胎，所述充气轮胎固定于车轮轮毂的外部，所述车轮轮毂通过轮胎固定件与谐波减速器固接，所述谐波减速器与电机连接轴固接，用于实现步进电机与谐波减速器间的运动传递，所述电机连接轴的外部套设有轴承套，所述谐波减速器通过轴承套与车体固接，所述轴承套上套设有同步带轮，磁铁固定件与磁铁连接板通过长螺钉固接并套设于轴承套上，二者所形成的内部空间与轴承套之间为间隙配合，所述磁铁连接板与轭铁固接，磁铁直接吸附于轭铁上，通过锁紧长螺钉实现磁铁上下移动，进而改变吸附力，所述磁铁连接板与磁铁固定件的外侧依次套设有磁铁挡圈和磁铁限位件，以防止磁铁轴向移动，所述轴承套安装于同步带轮上，所述同步带轮上套设有同步带，从而实现磁铁与同步带轮的连接使车轮吸附于导磁壁面上，所述同步带轮通过螺钉固定于车轮轮毂上，充气轮胎通过自身的充气使其卡在车轮轮毂中，卸磁把手的一端穿过磁铁挡圈上的预留孔与磁铁固定件固接。

优选地，所述磁铁挡圈和磁铁限位件均由两个半圆形单体对接而成，且二者通过螺钉固接，对接处形成套设孔，所述磁铁挡圈和磁铁限位件紧贴磁铁侧面套设于轴承套上。

优选地，所述卸磁把手的一端通过螺钉与磁铁固定件固接，其另一端固接有卸磁套管，所述卸磁套管通过锁紧螺钉与卸磁把手固接。

优选地，所述充气轮胎与车轮轮毂通过轮胎固定件采用螺钉相固定，所述轮胎固定件通过螺钉将车轮轮毂与谐波减速器相固接。

优选地，所述谐波减速器与电机连接轴通过螺钉与轴承套相连接。

优选地，所述轭铁通过螺钉与磁铁连接板固接，所述磁铁挡圈通过螺钉与磁铁限位件固接。

优选地，所述轴承套通过螺钉将谐波减速器和车体固接。

优选地，所述磁铁的排列方式为海尔贝克阵列。

本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮，具有如下有益效果。

1.磁力可调：一方面采用充气轮胎加上同步带的方式，该方式不仅可以增加车轮与导磁壁面的接触面积和摩擦系数，也可通过充气轮胎的充气度来调节磁铁距离导磁壁面的距离，此外，同步带也限制了充气轮胎的压缩量，避免产生吸附力过大的问题，另一方面通过调节磁铁固定件上的长螺钉来调节磁铁相对于导磁壁面的距离，通过以上两方面的设计保证了车轮的吸附能力，也使其运动性能得到保障。

2.卸磁方便：在与磁铁相连的磁铁固定件上安装有卸磁把手，卸磁把手又与卸磁套管相连，车轮吸附于导磁壁面上时，磁铁垂直于导磁壁面，通过转动与卸磁把手相连的卸磁套管，使磁铁吸附方向不再垂直于导磁壁面，从而使磁力的有效分力发生变化，使得吸附力大大减小，从而达到卸磁效果。

3.磁体模块性能好：磁铁的排列方式为海尔贝克阵列，磁铁一共分为三块，三块磁铁的充磁方向采用海尔贝克阵列并设计每块永磁铁大小，改善了吸附组件磁感线分布，增强了单位体积下磁铁的磁场强度，可满足车轮所需的较强吸附力，提高了车轮运行期间的稳定性及安全性。

4.有效保护导磁壁面：轮胎采用充气轮胎的形式，当充气轮胎充气度较大时，充气轮胎与导磁壁面接触，可以有效保护导磁壁面；当充气轮胎充气度较小时，同步带与导磁壁面接触，避免了车轮轮毂直接与导磁壁面接触，进一步保护了导磁壁面。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮的结构示意图；

图2为本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮的爆炸图；

图3为本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮在吸附状态下磁铁相对于导磁壁面的位置对比图；

图4为本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮在卸磁状态下磁铁相对于导磁壁面的位置对比图。

图中：

1.充气轮胎 2.车轮轮毂 3.轮胎固定件 4.谐波减速器 5.轴承套 6.电机连接轴7.同步带 8.同步带轮 9.磁铁固定件 10.磁铁连接板 11.卸磁把手 12.磁铁 13.轭铁14.磁铁挡圈 15.磁铁限位件 16.导磁壁面。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

如图1-2所示，分别为本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮的结构示意图及其爆炸图。该用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮包括充气轮胎1，车轮轮毂2，轮胎固定件3，谐波减速器4，轴承套5，电机连接轴6，同步带7，同步带轮8，磁铁固定件9，磁铁连接板10，卸磁把手11，磁铁12，轭铁13，磁铁挡圈14，磁铁限位件15和卸磁套管。通过以上部件可对磁铁12在轴承套5上的活动范围进行限制，并实现磁铁12对导磁壁面16的吸力控制以及卸磁。

所述充气轮胎1固定于车轮轮毂2的外部，所述车轮轮毂2通过轮胎固定件3与谐波减速器4固接，所述谐波减速器4与电机连接轴6固接，用于实现步进电机与谐波减速器4间的运动传递，所述电机连接轴6的外部套设有轴承套5，所述谐波减速器4通过轴承套5与车体固接，所述轴承套5上套设有同步带轮8，磁铁固定件9与磁铁连接板10通过长螺钉固接并套设于轴承套5上，二者所形成的内部空间与轴承套5之间为间隙配合，所述磁铁连接板10与轭铁13固接，磁铁12直接吸附于轭铁13上，所述磁铁12的排列方式为海尔贝克阵列。通过锁紧长螺钉实现磁铁12上下移动，进而改变吸附力，所述磁铁连接板10与磁铁固定件9的外侧依次套设有磁铁挡圈14和磁铁限位件15，以防止磁铁12轴向移动，所述磁铁挡圈14和磁铁限位件15均由两个半圆形单体对接而成，且二者通过螺钉固接，对接处形成套设孔，所述磁铁挡圈14和磁铁限位件15紧贴磁铁12侧面套设于轴承套5上。所述轴承套5安装于同步带轮8上，所述同步带轮8上套设有同步带7，从而实现磁铁12与同步带轮8的连接使车轮吸附于导磁壁面16上，所述同步带轮8通过螺钉固定于车轮轮毂2上，充气轮胎1通过自身的充气使其卡在车轮轮毂2中，卸磁把手11的一端穿过磁铁挡圈14上的预留孔与磁铁固定件9固接。所述卸磁把手11的一端通过螺钉与磁铁固定件9固接，其另一端固接有卸磁套管(图中未示出)，所述卸磁套管通过锁紧螺钉与卸磁把手11固接。通过转动卸磁套管改变磁铁12吸附的方向。

优选地，所述充气轮胎1与车轮轮毂2通过轮胎固定件3采用螺钉相固定，所述轮胎固定件3通过螺钉将车轮轮毂2与谐波减速器4相固接。所述谐波减速器4与电机连接轴6通过螺钉与轴承套5相连接。所述轭铁13通过螺钉与磁铁连接板10固接，所述磁铁挡圈14通过螺钉与磁铁限位件15固接。所述轴承套5通过螺钉将谐波减速器4和车体固接。

本发明的工作原理为：

永磁吸附车轮的吸附过程：通过磁铁12将车轮吸附于导磁壁面16上，此时磁铁12垂直于导磁壁面16，充气轮胎1与导磁壁面16接触，可以实现车轮的转向以及越障能力。经过磁力仿真以及实际测试，该磁轮能达到220N的吸附力，能够满足整车运动需求。

永磁吸附车轮的吸附力调节过程：通过调节磁铁连接板10上的长螺钉来调节磁铁12与导磁壁面16的距离，进而调节吸附力；通过调节充气轮胎1的充气度来调节磁铁12与导磁壁面16的距离，进而调节吸附力，当充气轮胎1的充气度较小时，同步带7与导磁壁面16相接触，增加车轮与导磁壁面16的接触面积和摩擦系数，此外，同步带7也限制了充气轮胎1的压缩量，避免产生吸附力过大的问题。如图3所示，为本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮在吸附状态下磁铁相对于导磁壁面的位置对比图。

永磁吸附车轮的卸磁过程：车体的前后轮均安装有卸磁把手11和卸磁套管，通过转动与卸磁把手11相连的卸磁套管，使磁铁12吸附方向不再垂直于导磁壁面16，使得吸附力大大减小，达到卸磁效果，从而方便将车轮从导磁壁面16取下。如图4所示，为本发明提供的一种用于导磁壁面的可实现快速卸磁的永磁吸附车轮在卸磁状态下磁铁相对于导磁壁面的位置对比图。

本发明磁力可调：一方面采用充气轮胎1加上同步带7的方式，该方式不仅可以增加车轮与导磁壁面16的接触面积和摩擦系数，也可通过充气轮胎1的充气度来调节磁铁12距离导磁壁面16的距离，此外，同步带7也限制了充气轮胎1的压缩量，避免产生吸附力过大的问题，另一方面通过调节磁铁固定件9上的长螺钉来调节磁铁12相对于导磁壁面16的距离，通过以上两方面的设计保证了车轮的吸附能力，也使其运动性能得到保障；卸磁方便：在与磁铁12相连的磁铁固定件9上安装有卸磁把手11，卸磁把手11又与卸磁套管相连，车轮吸附于导磁壁面16上时，磁铁12垂直于导磁壁面16，通过转动与卸磁把手11相连的卸磁套管，使磁铁12吸附方向不再垂直于导磁壁面16，从而使磁力的有效分力发生变化，使得吸附力大大减小，从而达到卸磁效果；磁体模块性能好：磁铁12的排列方式为海尔贝克阵列，磁铁12一共分为三块，三块磁铁12的充磁方向采用海尔贝克阵列并设计每块永磁铁大小，改善了吸附组件磁感线分布，增强了单位体积下磁铁的磁场强度，可满足车轮所需的较强吸附力，提高了车轮运行期间的稳定性及安全性；有效保护导磁壁面16：轮胎采用充气轮胎1的形式，当充气轮胎1充气度较大时，充气轮胎1与导磁壁面16接触，可以有效保护导磁壁面16；当充气轮胎1充气度较小时，同步带7与导磁壁面16接触，避免了车轮轮毂2直接与导磁壁面16接触，进一步保护了导磁壁面16。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。