一种船体清理机构的制作方法

1.本发明涉及机械设备领域，更具体地，涉及一种船体清理机构。


背景技术：

2.大型船舶的水下船体会被海洋生物附着，轻度附着会增加航行油耗15％-20％，重度附着油耗会增加2-3倍，因此，船体附着物的清理作业属于船舶必要的常规保养。
3.船体壁面的海洋附着物以贝类尤其是藤壶等为主，具有附着力强，附着层坚硬，附着形状复杂等特性。传统的清理多为人工持械清理或采用遥控机器人操作，常用清理方式为接触式或射流式，其中接触式为：机器人安装旋转刷头清理附着物。对海洋附着物清理综合效果一般。主要表现在：a.清理过程容易损坏壁面涂层；b.附着情况复杂，清理效果和效率难以保障。射流式：射流式分为水射流和喷砂(丸)。a，水射流为广泛使用的清洗方式：对壁面损伤小，细微面清洗效果较好，是目前应用广泛的一种清理方式。但由于壁面的附着物情况复杂和附着层对射流具有分流减压作用，尤其水下使用，降压明显，导致清理效果和作业效率低。b，喷砂(丸)用在船坞内作业，多用于船舶的外表面在修复和涂装前表面处理。难已实现使用清理机器人进行智能型自动化标准作业。
4.因此，需要一种新型的船体清理机构，能够解决上述问题。


技术实现要素：

5.船体壁面的海洋附着物以贝类尤其是藤壶等为主，具有附着力强，附着层坚硬，附着形状复杂等特性，为清理作业造成困难。针附着层特性，如何快速有效的清理附着层是清理作业的关键步骤。本发明的一个目的是提供一种快速清理船体海洋生物附着物的新技术方案。能够在不损伤壁面涂层的情况下快速高效的清理掉附着层，并且清理后达到效果一致，能够为实现清理机器人自动化标准作业提供切实可行的必要条件。
6.根据本发明的第一方面，提供了一种船体清理机构，包括安装架，所述安装架上安装有剪切器以及驱动装置，所述剪切器安装至所述安装架前端的底部并与船体表面呈锐角布置，用于贴近船体表面剪切清理船体附着物，所述驱动装置驱动所述剪切器做剪切运动。
7.通过本方案，利用剪切器贴近船体表面，对附着物从根部进行剪切清除，不仅能够保护船体表面涂层，而且不受船体表面附着物的种类和厚度影响，剪切后平整一致；相较于射流式清理方式，清理效率更高，而且不会对环境造成污染。
8.优选地，所述安装架底部设置有滚轮，所述滚轮设置于所述剪切器的两侧，用于支撑和保障剪切刃口与壁面的安全距离。
9.优选地，所述安装架包括横置的固定架以及垂直布置的活动板，所述活动板连接至所述安装架的前端，所述剪切器安装至所述活动板的底部，所述活动板与所述安装架之间安装有刀架减震器和压力传感器。
10.通过本方案，刀架减震器对固定板的位置进行限定，使剪切器保持相对稳定的角度，以完成剪切动作；在清理过程中隔绝或减小传递至后方机器人的震动，保护机器人稳定
运行。
11.优选地，所述滚轮通过微调机构安装至所述活动板上，所述微调机构用于调整滚轮的支撑高度。
12.通过本方案，通过微调机构来调整滚轮的高度，最终实现对剪切器刃口与壁面距离调整，应对不同附着层剪切要求。
13.优选地，所述活动板上设置有定刀板和动刀板，所述剪切器包括相互配合的定刀和动刀，所述定刀固定至定刀板的定刀卡槽上，所述动刀连接至动刀板的动刀卡槽上并由所述驱动装置驱动做横向往复移动；所述定刀与所述动刀的刀刃部均为锯齿形结构。
14.通过本方案，在设备向前移动过程中，动刀横向移动时与定刀的刀刃形成剪切，将附着物根部切断，完成清理。
15.优选地，所述动刀板上设有横向滑槽，所述动刀板上设有滑槽，所述动刀板通过所述滑槽滑动装配在所述活动板上的滑轨上。
16.通过本方案，活动板滑轨不仅能够对动刀的运动方向起到导向作用，提高动刀移动的稳定性；同时对动刀板起到支撑作用，避免本装置前进过程中动刀受力过大而挤压驱动装置造成其损坏。
17.优选地，所述动刀以及所述定刀均为上下两侧开刃，所述动刀以及所述定刀分别通过螺栓安装在所述动刀板和所述定刀板上。
18.通过本方案，使动刀以及定刀在磨损过大时仅需要转换方向即可继续使用，大大降低了刀具更换成本。动刀和定刀为耗损件，均做标准化制造，可按作业要求更换。
19.优选地，所述微调机构包括微调安装架、调节滑块、调节螺栓以及固定螺母，所述微调安装架上设置有垂直布置的调节孔，所述调节滑块滑动连接至所述调节孔中，所述调节螺栓贯穿所述微调安装架并于所述调节滑块螺纹连接，所述固定螺母螺纹连接至所述调节螺栓上用于夹紧固定所述调节滑块；所述滚轮连接至所述调节滑块上，所述微调安装架安装至所述安装架上，所述微调安装架上设置有标尺。
20.通过本方案，对调节螺栓和固定螺母进行上下调整和固定，调整距离通过标尺刻度显示，最终实现对剪切器刃口与壁面距离调整，应对不同附着层剪切要求。
21.优选地，所述驱动装置包括伺服电机以及横动机构，所述横动机构包括横动辊、横动滑块以及横动滑轨，所述横动滑块滑动连接至所述横动滑轨上，所述横动辊上设置有椭圆形的环状槽，所述横动滑块沿所述环状槽滑动以进行左右横动，所述横动滑块与所述动刀连接。
22.通过本方案，横动辊的旋转使横动滑块在横动滑轨上横向左右移动，横动滑块带动动刀的左右移动，从而实现与定刀的剪切动作。
23.根据本发明的第二方面，提供了一种船体清理装置，使用上述船体清理机构。
24.根据本公开的一个实施例，采用本技术的船体清理机构，将剪切器倾斜深入附着物底部进行剪切清理，相较于钢刷旋转清理或射流式清理，不仅效率更高，不受船体附着物类型影响，而且不会损伤船体表面的涂层，也不会对周边环境造成污染；剪切后平整一致，为机器人运行提供标准平面，易于自动运行的控制。如有剪切异常，则通过减震器上压力传感器反馈操作系统作相关的运行调整。
25.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其
优点将会变得清楚。
附图说明
26.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
27.图1是本发明一实施例中的船体清机构的结构示意图。
28.图2是图1中剪切器与活动板的安装结构示意图。
29.图3是图2中动刀和定刀的结构示意图。
30.图4是本发明实施例中微调机构的结构示意图。
31.图5是图1中驱动装置的结构示意图。
具体实施方式
32.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
33.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
34.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
35.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
37.如图1至图5所示，本实施例中的船体清理机构，包括安装架，安装架100上安装有剪切器200以及驱动装置300，剪切器200安装至安装架100前端的底部并与船体表面呈锐角布置，用于贴近船体表面剪切清理船体附着物，驱动装置300驱动剪切器200做剪切运动。
38.通过本实施例该方案，将本装置通过安装架100安装至清理机器人上，或者人工手动推动，在船体表面前进，利用剪切器200贴近船体表面，对附着物从根部进行剪切清除，不仅能够保护船体表面涂层，而且不受船体表面附着物的种类和厚度影响，剪切后平整一致；相较于射流式清理方式，清理效率更高，而且不会对环境造成污染。
39.在本实施例或其他实施例中，安装架100底部设置有滚轮410，滚轮410设置于剪切器200的两侧，用于支撑和保障剪切刃口与壁面的安全距离。
40.在本实施例或其他实施例中，安装架100包括横置的固定架110以及垂直布置的活动板120，活动板120连接至固定架110的前端，剪切器200安装至活动板120的底部，活动板120与固定架110之间安装有刀架减震器130和压力传感器(图中未示出)。刀架减震器130例如是弹簧减震器，对活动板120的位置进行限定，使剪切器200保持相对稳定的角度，以完成剪切动作；在清理过程中隔绝或减小传递至后方机器人的震动，保护机器人稳定运行。压力传感器能够检测活动板120收到的压力，在前进过程中若阻力过大则发出警报，避免剪切器200遇阻后损坏。
41.在本实施例或其他实施例中，滚轮410通过微调机构安装至活动板120上，微调机构用于调整滚轮410的支撑高度。通过微调机构来调整滚轮410的高度，最终实现对剪切器200刃口与壁面距离调整，应对不同附着层剪切要求。
42.在本实施例或其他实施例中，微调机构包括微调安装架421、调节滑块423、调节螺栓422以及固定螺母424，微调安装架421上设置有垂直布置的调节孔，调节滑块423滑动连接至调节孔中，调节螺栓422贯穿微调安装架421并于调节滑块423螺纹连接，固定螺母424螺纹连接至调节螺栓422上用于夹紧固定调节滑块423；滚轮410连接至调节滑块423上，微调安装架421安装至安装架100上，微调安装架421上设置有标尺425。
43.对调节螺栓424和固定螺母422进行上下调整和固定，即利用调节螺栓422的转动带动调节滑块423在调节孔中上下移动，调整距离通过标尺425刻度显示，待达到所需的高度后，利用固定螺母424对调节滑块423进行锁紧，从而实现滚轮410高度的调节，以实现对剪切器200刃口与壁面距离调整，应对不同附着层剪切要求。
44.在本实施例或其他实施例中，活动板120上设置有定刀板210和动刀板220，剪切器200包括相互配合的定刀211和动刀221，定刀211固定至定刀板210的定刀卡槽上，动刀221连接至动刀板220的动刀卡槽上并由驱动装置300驱动做横向往复移动；定刀211与动刀221的刀刃部均为锯齿形结构。在设备向前移动过程中，动刀221横向移动时与定刀211的刀刃形成剪切，将附着物根部切断，完成清理。
45.在本实施例或其他实施例中，动刀板220上设有横向滑槽(图中未示出)动刀板220通过滑槽滑动装配在活动板120上的滑轨121上。活动板120的滑轨121不仅能够对动刀221的运动方向起到导向作用，提高动刀221移动的稳定性；同时对动刀板220起到支撑作用，避免本装置前进过程中动刀221受力过大而挤压驱动装置300造成其损坏。
46.在本实施例或其他实施例中，动刀221以及定刀211均为上下两侧开刃，动刀221以及定刀211分别通过螺栓安装在动刀板220和定刀板210上。使动刀221以及定刀211在磨损过大时仅需要转换方向即可继续使用，大大降低了刀具更换成本。动刀221和定刀211为耗损件，均做标准化制造，可按作业要求更换。
47.在本实施例或其他实施例中，驱动装置300包括伺服电机310以及横动机构320，横动机构320包括横动辊321、横动滑块323以及横动滑轨324，横动滑块323滑动连接至横动滑轨324上，横动辊321上设置有椭圆形的环状槽322，横动滑块323沿环状槽322滑动以进行左右横动，横动滑块323与动刀板220连接。
48.其中，横动辊321转动连接至安装架100上，伺服电机310驱动横动辊321旋转，横动辊321上椭圆形的环状槽322的长轴与横动辊321的直径方向呈锐角布置，环状槽322中滑动连接有槽辊滑块325，槽辊滑块325与横动滑块323通过调心轴承326连接，以抵消槽辊滑块325在椭圆形环状槽322中滑动过程中的角度变化，槽辊滑块325的移动带动横动滑块323在横动滑轨324上横向左右移动，横动滑块323通过连杆327带动动刀板220的左右往复移动，从而实现与定刀211的剪切动作；在活动板120上设置有横置的贯穿腰孔，连杆327通过贯穿腰孔伸出至活动板120前面于动刀板220连接；驱动装置300设置于活动板120后面，能够起到保护作用，避免剪切过程中被碰撞损坏。通过调节伺服电机310的速度能够实现对剪切器的剪切速度进行控制。
49.本技术一实施例中，还公开了一种船体清理装置，使用上述船体清理机构。
50.根据本公开的一个实施例，采用本技术的船体清理机构，剪切器深入附着物底部进行剪切清理，相较于钢刷旋转清理或射流式清理，不仅效率更高，不受船体附着物类型影响，而且不会损伤船体表面的涂层，也不会对周边环境造成污染；剪切后平整一致，为机器人运行提供标准平面，易于自动运行的控制。如有剪切异常，则通过减震器上压力传感器反馈操作系统作相关的运行调整。
51.应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本技术所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。
52.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
53.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
54.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
55.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
56.在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。
57.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船体清理机构，包括安装架，其特征在于，所述安装架上安装有剪切器以及驱动装置，所述剪切器安装至所述安装架前端的底部并与船体表面呈锐角布置，用于贴近船体表面剪切清理船体附着物，所述驱动装置驱动所述剪切器做剪切运动。2.根据权利要求1所述的船体清理机构，其特征在于，所述安装架底部设置有滚轮，所述滚轮设置于所述剪切器的两侧，用于支撑和保障剪切刃口与壁面的安全距离。3.根据权利要求2所述的船体清理机构，其特征在于，所述安装架包括横置的固定架以及垂直布置的活动板，所述活动板连接至所述安装架的前端，所述剪切器安装至所述活动板的底部，所述活动板与所述安装架之间安装有刀架减震器和压力传感器。4.根据权利要求3所述的船体清理机构，其特征在于，所述滚轮通过微调机构安装至所述活动板上，所述微调机构用于调整滚轮的支撑高度。5.根据权利要求3所述的船体清理机构，其特征在于，所述活动板上设置有定刀板和动刀板，所述剪切器包括相互配合的定刀和动刀，所述定刀固定至定刀板的定刀卡槽上，所述动刀连接至动刀板的动刀卡槽上并由所述驱动装置驱动做横向往复移动；所述定刀与所述动刀的刀刃部均为锯齿形结构。6.根据权利要求5所述的船体清理机构，其特征在于，所述动刀板上设有滑槽，所述动刀板通过所述滑槽滑动装配在所述活动板上的滑轨上。7.根据权利要求5所述的船体清理机构，其特征在于，所述动刀以及所述定刀均为上下两侧开刃，所述动刀以及所述定刀分别通过螺栓安装在所述动刀板和所述定刀板上。8.根据权利要求3所述的船体清理机构，其特征在于，所述微调机构包括微调安装架、调节滑块、调节螺栓以及固定螺母，所述微调安装架上设置有垂直布置的调节孔，所述调节滑块滑动连接至所述调节孔中，所述调节螺栓贯穿所述微调安装架并于所述调节滑块螺纹连接，所述固定螺母螺纹连接至所述调节螺栓上用于夹紧固定所述调节滑块；所述滚轮连接至所述调节滑块上，所述微调安装架安装至所述安装架上，所述微调安装架上设置有标尺。9.根据权利要求5所述的船体清理机构，其特征在于，所述驱动装置包括伺服电机以及横动机构，所述横动机构包括横动辊、横动滑块以及横动滑轨，所述横动滑块滑动连接至所述横动滑轨上，所述横动辊上设置有椭圆形的环状槽，所述横动滑块沿所述环状槽滑动以进行左右横动，所述横动滑块与所述动刀连接。10.一种船体清理装置，其特征在于，使用权利要求1至9任一项所述的船体清理机构。

技术总结
本发明公开了一种船体清理机构，是针对清理船体附着的贝类海洋生物而设计的专用设备，是安装在智能清理机器人上实施自动化作业的重要装备。船体清理机构包括，安装架，所述安装架上安装有剪切器以及驱动装置，所述剪切器固定至所述安装架前端的底部并与船体表面呈锐角布置，用于贴近船体表面剪切清理船体附着物，所述驱动装置驱动所述剪切器做剪切运动，对附着物从根部进行剪切清除。具有清理速度快，耗能小，清理过程不计算附着层厚度，清理效果一致，保护壁面涂层等特点，相较于此类传统清理方式，清理效果显著，清理效率更高，能够为清理机器人运行提供标准作业面，有利于实现清理机器人的自动化作业。理机器人的自动化作业。理机器人的自动化作业。


技术研发人员：岳明
受保护的技术使用者：淄博蓝谷商贸有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/5/10