一种磁耦合充电装置的制作方法

1.本实用新型属于煤矿井下巡检机器人充电装置技术领域，具体涉及一种磁耦合充电装置。


背景技术：

2.电力是煤矿机器人重要能量来源，采用充电系统为机器人供电，充电系统性能的优良对于机器人的安全保障、稳定运行尤为重要。现有井下机器人充电方式存在安全性较低、充电系统体积过大，携带不便、定位不准、充电功率小、电能难以稳定供给等问题。另外采用拖缆的供电方式机器人的作业距离有限，其余供电方式也存在结构体积大、携带不便、用电功率小的缺陷。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种磁耦合充电装置。可利用磁体耦合发电，对机器人的电量进行补给。利用固定端对移动机器人进行充电，设置隔爆箱体将带电组件与外界隔离，使用气缸将固定端与移动端定位对接，并利用传感器检测定位的准确度，实现井下安全充电，有效提高了机器人充电装置的安全性、稳定性。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种磁耦合充电装置，包括充电组件和接收组件；所述充电组件和接收组件连接，使接收组件在磁耦合连接下完成充电。
6.所述磁耦合充电装置还包括支撑架，所述支撑架一端的支撑板上安装有定位架，另一端的支撑板上安装有充电组件。
7.所述接收组件包括接收端耦合磁体和防爆箱，所述防爆箱内侧安装有发电机，所述接收端耦合磁体位于防爆箱外侧，且与位于防爆箱内的发电机输出轴连接，所述发电机端盖的四角处安装有接收端定位柱。
8.所述充电组件包括充电端耦合磁体，所述减速机固定安装于电机支撑架内，电机输出端与减速机的输入端连接，减速机的输出轴与位于电机支撑架外侧的充电端耦合磁体连接，电机支撑架前端安装有与接收组件上的定位部件配合的充电端定位柱，电机支撑架后端与导轨滑块机构前端连接，通过导轨滑块机构实现耦合片的上下和前后方向的位置调整，导轨滑块机构安装于推移组件上。
9.所述电机支撑架包括前端板，所述前端板和后端板通过直线轴承连接，前端板的前端安装有与充电端耦合磁体同轴设置的圆筒形导轨，圆筒形导轨上滑动安装有拖开环，拖开环的耳板与穿过前端板的推架连接，推架的连接横撑与脱开气缸的推杆连接，前端板的后端安装有能气缸安装架，气缸安装架上安装有脱开气缸。
10.所述导轨滑块机构包括锁紧架、立板一及立板二，所述立板二通过其前端的第一导轨滑块组件安装有立板一，立板一通过其前端的第二导轨滑块组件安装锁紧架，锁紧架前端通过螺栓固定在电机支撑架上，且立板一与立板二之间、立板一与锁紧架之间均安装
有减震器。
11.所述推移组件包括水平安装板，所述推移组件通过水平安装板安装于支撑架上，水平安装板上依次安装有一段气缸、一段导轨滑块组件及二段导轨滑块组件，一段气缸与安装于一段导轨滑块组件上的一段移动座后端连接，一段移动座前端安装有二段气缸，二段气缸与安装于二段导轨滑块组件上的二段移动座后端连接，二段移动座上安装有立板二，所述水平安装板上安装有电缆拖链，同时电缆拖链与立板二后端连接，立板二后端安装有锁紧气缸，锁紧气缸的推杆与锁紧架上的通孔配合。
12.所述充电端耦合磁体和接收端耦合磁体结构相同，均包括磁极安装盖、磁极及连接盖组成，所述磁极安装盖内沿周向等间距设置分隔板形成磁极安装槽，在磁极安装槽内安装有磁极，相邻磁极的磁性相反，所述磁极安装盖上通过螺栓安装有连接盖。
13.本实用新型的技术效果为：
14.磁体耦合充电装置安装在煤矿井下轨道机器人轨道处，通过机器人端和充电端耦合磁体相互作用获得动力，利用电磁体旋转发电，储存在机器人端蓄电池中。实现了井下巡检机器人自动充电，为井下巡检机器人的工作提供稳定的续航支持，所有用电组件均使用防爆隔离，大幅提高了充电装置的安全性能，并有效提升了井下巡检机器人的工作效率。
附图说明
15.图1本实用新型磁耦合充电装置第一视角示意图；
16.图2本实用新型磁耦合充电装置第二视角示意图；
17.图3本实用新型磁耦合充电装置充电组件第一视角示意图；
18.图4本实用新型磁耦合充电装置充电组件第二视角示意图；
19.图5本实用新型磁耦合充电装置接收组件示意图；
20.图6本实用新型磁耦合充电装置耦合磁体示意图；
21.1-支撑架，2-定位架，3-接收端耦合磁体，4-防爆箱，5-接收端定位柱，6-充电端耦合磁体，7-电机，8-减速机，9-电机支撑架，10-充电端定位柱，11-前端板，12-后端板，13-直线轴承，14-圆筒形导轨，15-拖开环，16-推架，17-脱开气缸，18-气缸安装架，19-锁紧架，20-立板一，21-立板二，22-第一导轨滑块组件，23-第二导轨滑块组件，24-减震器，25-水平安装板，26-一段气缸，27-一段导轨滑块组件，28-二段导轨滑块组件，29-一段移动座，30-二段移动座，31-电缆拖链，32-锁紧气缸，33-磁极安装盖，34-磁极，35-连接盖，36-充电组件，37-接收组件，38-二段气缸，39-一号接近传感器，40-二号接近传感器，41-三号接近传感器。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
23.如图1至图6所示，一种磁耦合充电装置，包括充电组件36和接收组件37；所述充电组件36和接收组件37连接，使接收组件37在磁耦合连接下完成充电。
24.所述磁耦合充电装置还包括支撑架1，所述支撑架1一端的支撑板上通过螺栓安装有定位架2，且定位架2用于安装螺栓的孔为长条孔，便于对定位架2的位置进行微调，另一端的支撑板上安装有充电组件36。
25.所述接收组件37包括接收端耦合磁体3和要充电装置，所述要充电装置的防爆箱4内侧安装有发电机，且发电机通过其上的端盖及螺栓与防爆箱4外侧壁固定连接，所述接收端耦合磁体3位于防爆箱4外侧，且与位于防爆箱4内的发电机输出轴连接，所述发电机端盖的四角处安装有接收端定位柱5，所述接收端定位柱5由两个定位柱和两个插管组成，定位柱和插管交替布置，两个定位柱位于同一条对角线上，两个插管位于另一条对角线上。
26.所述充电组件36包括充电端耦合磁体6，所述减速机8固定安装于电机支撑架9内，减速机8输入端与电机7的输出端连接，减速机8的输出轴与位于电机支撑架9外侧的充电端耦合磁体6连接，电机支撑架9前端安装有与接收组件37上的接收端定位柱5配合的充电端定位柱10，电机支撑架9后端与导轨滑块机构前端连接，通过导轨滑块机构实现耦合片的上下和前后方向的位置调整，同时通过减震器24进行减震，导轨滑块机构安装于推移组件上；充电端定位柱10由定位柱和插柱组成，定位柱和插柱交替布置，且两个定位柱位于同一对角线上与接收端定位柱上的定位柱对接，两个插柱位于另一条对角线上且与接收端定位柱上的插管插接到一起。
27.所述电机支撑架9包括前端板11，所述前端板11和后端板12通过直线轴承13连接，前端板11的前端安装有与充电端耦合磁体6同轴设置的圆筒形导轨14，圆筒形导轨14上滑动安装有拖开环15，拖开环15能够在圆筒形导轨14上移动，拖开环15的耳板与穿过前端板11的推架16连接，推架16的连接横撑与脱开气缸17的推杆连接，前端板11的后端通过螺栓与气缸安装架18的前端固定，推架16的连接横撑穿过气缸安装架18上的镂空部分，气缸安装架18后端通过螺栓安装有脱开气缸17，气缸安装架18后端能够穿过后端板12的通孔完成移动动作；通过脱开气缸17的推杆伸展推动拖开环15向接收组件37一侧产生运动趋势，进而产生反作用作用于前端板11上，前端板11推动直线轴承13，使得充电端耦合磁体6产生与接收端耦合磁体3的脱离动作。
28.所述导轨滑块机构包括锁紧架19、立板一20及立板二21，所述立板二21通过其前端的第一导轨滑块组件22安装有立板一20，立板一20通过其前端的第二导轨滑块组件23安装锁紧架19，第一导轨滑块组件22与第二导轨滑块组件23两者相对垂直布置，锁紧架19前端通过螺栓固定在电机支撑架9上，且立板一20与立板二21之间、立板一20与锁紧架19之间均安装有减震器24，其中一组减震器24一端安装于立板二21上，另一端安装于立板一20上，另一组减震器24一端安装于立板一21上，另一端安装于锁紧架19上；且减震器24与其对应的导轨滑块组件相对平行布置。
29.所述推移组件包括水平安装板25，所述推移组件通过水平安装板25安装于支撑架1上，水平安装板25上依次安装有一段气缸26、一段导轨滑块组件27及二段导轨滑块组件28，一段气缸26与安装于一段导轨滑块组件27上的一段移动座29后端连接，一段移动座29前端安装有二段气缸38，二段气缸38与安装于二段导轨滑块组件28上的二段移动座30后端连接，二段移动座30上安装有立板二21，所述水平安装板25上安装有电缆拖链31，同时电缆拖链31与立板二21后端连接，立板二21后端安装有锁紧气缸32，锁紧气缸32的推杆与锁紧架19上的通孔配合；当位于未充电状态时，此时锁紧气缸32的推杆与锁紧架19上的通孔配合；当接到充电指令时，锁紧气缸32的推杆收回，推杆与锁紧架19上的通孔脱离。
30.所述充电端耦合磁体6和接收端耦合磁体3结构相同，均包括磁极安装盖33、磁极34及连接盖35组成，所述磁极安装盖33内沿周向等间距设置分隔板形成磁极安装槽，在磁
极安装槽内安装有磁极34，相邻磁极34的磁性相反，所述磁极安装盖33上通过螺栓安装有连接盖35，通过连接盖35的外凸部分与电机7或发电机连接。
31.所述控制系统包括一号接近传感器39、二号接近传感器40及三号接近传感器41；在充电工位正上方的轨道上安装有一号接近传感器39，在充电组件36的前端板11上安装有二号接近传感器40，定位架2上安装有三号接近传感器41，且一号接近传感器39、二号接近传感器40及三号接近传感器41将信息反馈给充电反馈编码器，一号接近传感器39、二号接近传感器40及三号接近传感器41的作用分别是用于计算接收组件37的停机位置、确定接收组件37是否定位在充电工位和确定充电组件36是否定位准确，分别利用编码器反馈控制。实现了充电装置的工作自动化、动作精准灵敏等特点；充电反馈编码器将数据传输给控制器，控制器输出端与气缸磁力开关和气缸电磁阀连接，锁紧气缸32、脱开气缸17、一段气缸26及二段气缸38分别对应两个气缸磁力开关和一个气缸电磁阀，依靠对应的气缸磁力开关和气缸电磁阀控制对应气缸的工作状态；一段气缸26缸径80mm、行程200mm；二段气缸38缸径80mm、行程30mm；锁紧气缸32缸径63mm、行程30mm；脱开气缸17缸径63mm、行程50mm。将控制系统和气路系统布置在控制箱内，节省了井下设备布置的空间。
32.一种磁耦合充电装置的充电过程为：
33.当机器人电量不足时，沿着行走轨道自行移动到充电工位；机器人在进入充电站过程中，布置在轨道上方的一号接近传感器39有信号，保证机器人平稳进入充电工位并利用行走轨道进行初步定位，机器人进入充电站后，二号接近传感器40开始有信号，检测移动端是否定位在充电工位，同时通过安装在定位架2上的三号接近传感器41确定机器人进入充电站后位置是否精准，准确定位在充电工位后，充电组件36通过其上的一段气缸26和二段气缸38伸长将充电端耦合磁体6与机器人的接收组件37上的接收端耦合磁体3对接，并通过接收端定位柱5和充电端定位柱10对接完成充电端耦合磁体6和接收端耦合磁体3的精准定位，利用充电组件36上的防爆电机7带动减速器运转，进而通过充电端耦合磁体6带动接收端耦合旋转，从而带动接收组件37的隔爆箱内的发电机转动，通过发电机转动产生电能储存在接收组件37的蓄电池中，充电完毕后充电组件36上的脱开气缸17伸展，带动拖开环15移动推动接收组件37，此时充电组件36受到一个反作用力作用于前端板11上，进而直线轴承13带动充电端耦合片动作，同时一段气缸26和二段气缸38的推杆收回，将充电端耦合磁体6与接收端耦合磁体3分开，机器人离开充电工位自行移动进入工作状态。利用耦合磁体提供动力提高了充电装置的安全性，也保证了较大的功率输出，得到较快的充电速度。
34.将移动端带电组件布置在防爆箱4内，充电端发电机使用防爆电机。使充电装置的带电工作均隔离在防爆环境下进行，也提高了本充电装置的安全性。气缸气路和控制系统布置在充电组件36下侧的控制箱内，使充电端节省了结构空间。井下作业空间大多属于受限场所，合理的结构尺寸使本装置易于布置在井下的空间内。