CN110897566A - 作业机械工作头升降机构 - Google Patents

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Abstract

作业机械工作头升降机构，包括电磁线圈以及保持架。电磁线圈在其中形成有纵向孔，用于安装在作业机械本体上。保持架用于保持工作头，具有能够在电磁线圈的纵向孔内往复运动的铁芯杆。本发明的作业机械不但采用了结构简单且低成本的升降机构，还能够以低能耗实现可靠便捷的工作头升降操作。

Description

作业机械工作头升降机构
技术领域
本发明总体涉及一种升降机构。
背景技术
现有的流动或移动式自动作业机械的工作头，经常需要升降以适应不同地面或作业环境。例如，CN109157165A、CN107485341A以及CN107242837A等公开的清洁机器设置了用于清洁作业元件或工作头例如清扫头和/或拖把等的升降机构，但这些升降机构在结构设计、能耗、操作、成本等方面均有待作出进一步改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的用于作业机械或机器的工作头升降机构。
根据本发明的一个方面，提供了一种作业机械/机器的工作头升降机构，包括：
其中形成有纵向孔的电磁线圈，用于安装在作业机械本体上；以及
用于保持工作头的保持架，具有能够在电磁线圈的纵向孔内往复运动的铁芯杆。
本发明的工作头升降机构可以但不限于应用在流动或移动式自动清洁机器上，用于升降例如其清扫头或拖把等。
本发明的升降机构还可以包括具有内部纵向孔的芯筒，电磁线圈围绕芯筒的外周壁设置并通过芯筒安装或固定在作业机械本体上，其中芯筒的纵向孔形成电磁线圈的纵向孔。
芯筒的内部纵向孔优选与保持架的铁芯杆(之间)相互形成滑动配合(关系)。
本发明的升降机构还可以包括至少部分***电磁线圈的纵向孔或芯筒的内部纵向孔内的磁场加强铁芯。磁场加强铁芯可以位于电磁线圈的纵向孔的远离铁芯杆的一端。
根据本发明的升降机构的一个优选实施例，磁场加强铁芯形成筒帽外形，具有基底、围绕基底向下伸出的外周壁、和大致从基底中央处向下伸出的芯柱，其中基底、外周壁和芯柱共同形成或限定用于容纳电磁线圈(或其芯筒)的环形凹槽；以及铁芯杆也相应形成筒状外形并具有基底、围绕基底向上伸出的外周壁、大致位于基底中央位置向上伸出的芯柱以及由其共同形成或限定的用于接受电磁线圈(或其芯筒)的环形凹槽，其中铁芯杆的外周壁基本对准磁场加强铁芯的外周壁并且铁芯杆的芯柱基本对准磁场加强铁芯的芯柱。
根据本发明的升降机构的进一步优选实施例，铁芯杆的外周壁与磁场加强铁芯的外周壁的横截面形状基本一致并且铁芯杆的芯柱与磁场加强铁芯的芯柱的横截面形状基本一致。
根据本发明的升降机构的一个替代实施例，其中
磁场加强铁芯的纵剖面形状为E形，具有基部、在基部相对两侧朝下延伸的两臂、和大致从基部中央处朝下延伸的芯柱，其中芯柱***电磁线圈的纵向孔内；以及
铁芯杆的纵剖面形状也为E形，并具有基部、在基部相对两侧朝上延伸的两臂、以及大致位于基部中央位置朝上延伸且用于***电磁线圈的纵向孔内的芯柱，其中铁芯杆的两臂分别基本对准磁场加强铁芯的两臂并且铁芯杆的芯柱基本对准磁场加强铁芯的芯柱。
在上述替代实施例中，优选铁芯杆的两臂分别与磁场加强铁芯的两臂的横截面形状基本一致并且铁芯杆的芯柱与磁场加强铁芯的芯柱的横截面形状基本一致。
根据本发明的一个重要实施例，升降机构优选包括至少两个电磁线圈，磁场加强铁芯具有通过基底连接的至少两个芯柱，所述至少两个芯柱分别***所述至少两个电磁线圈的相应纵向孔内；保持架也相应具有通过铁质基底连接的至少两个铁芯杆。在电磁线圈和铁芯杆均设置为两个的情况下，更优选在保持架的提升或抬升过程中其中一个电磁线圈中的电流方向与另一个电磁线圈中的电流方向相反例如一个为顺时针方向，另一个则为逆时针方向。
根据本发明的另一个方面，提供了一种清洁作业机械，包括上述升降机构，其中升降机构的保持架上保持有拖布，工作状态下位于电磁线圈下方。
在本发明中，磁场加强铁芯、铁芯杆或铁质材料均指能够与电磁铁或永磁铁相互产生磁吸引力的材料。
本发明的作业机械不但采用了结构简单且低成本的升降机构，还能够以低能耗实现可靠便捷的工作头(例如清洁元件)升降操作。
附图说明
图1-5为根据本发明不同实施例的清洁机器人的局部剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，本领域技术人员应该理解，实施例和附图只是为了更好地理解本发明，并不用来作任何限制。
以下将以清洁机器人为例，对本发明进行详细说明。参见图1-图5，本发明的清洁机器人1具有本体10。本体10上安装有将在下面详细描述的清洁元件升降机构。清洁元件可以是清扫头、拖布或拖把等。
图1的剖视部分示出了本发明第一实施例的升降机构。该升降机构包括电磁线圈20和保持架。电磁线圈20保持在芯筒21上并通过芯筒21安装或固定在清洁机器人1的本体10上。芯筒21具有内部纵向孔22，电磁线圈20围绕芯筒21的外周壁设置。当然，也可以省略芯筒21而将电磁线圈20以其它合适方式安装或固定在清洁机器人1的本体10上；这种情况下，电磁线圈20仍将具有或形成内部纵向孔22。
如图1所示，保持架由纵向铁芯杆30和垂直于铁芯杆30的横向固定板31构成。清洁元件32例如拖布固定在固定板31上。图示铁芯杆30设计成圆柱状，与同样呈圆柱状的芯筒21的纵向孔22之间相互形成滑动配合关系。在电磁线圈21通电后对铁芯杆30产生电磁吸引力时，铁芯杆30沿芯筒21的纵向孔22向上运动直至上限位置或抬升位置——此时保持架的固定板31会与清洁元件32一起升至高位或收起位置(图示与清洁机器人1的本体10的外轮廓贴合的位置)；在电磁线圈21断电之后，保持架连同清洁元件32会依靠自身重力沿沿芯筒21的纵向孔22向下运动直至下限位置或工作位置来执行相应的清洁功能。虽然没有具体示出，铁芯杆30与芯筒21的纵向孔22之间还可以设置有卡锁机构以防止铁芯杆30脱离芯筒21的纵向孔22。
图2所示实施例类似于图1所示实施例，不同之处在于升降机构还包括***芯筒21的纵向孔22内的磁场加强铁芯23，位于纵向孔22远离铁芯杆30的一端。磁场加强铁芯23在电磁线圈20通电时增强其所产生的电磁吸引力，同时还用来抵接铁芯杆30来限定其上限位置。此外，虽然没有示出，但还可以在磁场加强铁芯23与铁芯杆30之间设置缓冲垫或在纵向孔22内设置阻尼装置以降低噪音等。
图3所示实施例类似于图2所示实施例，不同之处在于对磁场加强铁芯和铁芯杆进行了变型。如图3所示，磁场加强铁芯形成筒帽外形，具有基底230、围绕基底230并向下(朝向铁芯杆)伸出的外周壁231、和大致从基底230中央处向下伸出的芯柱232。基底230、外周壁231和芯柱232共同形成用于容纳含有电磁线圈20的芯筒21的环形凹槽。铁芯杆也相应形成筒状外形，具有基底300、围绕基底300向上伸出的外周壁301以及大致位于基底300中央位置向上伸出的芯柱302，它们也共同形成用于接受或接收含有电磁线圈20的芯筒21的环形凹槽。铁芯杆的外周壁301对准磁场加强铁芯的外周壁231并与其横截面形状一致；铁芯杆的芯柱302对准磁场加强铁芯的芯柱232并与其横截面形状一致。
在图3所示实施例中，铁芯杆同样可以与磁场加强铁芯配合来限定其上限位置。另外非常重要的是，当电磁线圈20通电后铁芯杆到达其上限位置与磁场加强铁芯的对应部分相互抵接时，从电磁线圈20内部依次穿过芯柱302、232并在其外部依次穿过外周壁231、301的闭合磁场回路基本完全形成在铁质材料中，不像图1或图2所示实施例那样需要经过一段空气回路，从而使得磁场显著增强，仅需很小的电流就可以维持保持架和其上固定的清洁元件32处于高位或收起位置时所需的电磁力。这样，由于仅在上升过程的很短时间内需要在电磁线圈20内部通过较强电流来启动磁吸引保持架，一旦保持架到达上限或完全收起位置时电磁线圈20内部仅需维持很小的电流，从而达到节能省电效果。
当然，在图3所示实施例中，磁场加强铁芯和铁芯杆也可以不采用筒形，例如二者分别采用纵剖面形状为E形的两个外侧臂+内部芯柱的对称结构。这种结构还可以有效防止升降机构在升降过程中整体转动。
图4所示实施例类似于图2所示实施例，不同之处在于升降机构包括两个电磁线圈201和202，并相应具有两个纵向孔221和222，磁场加强铁芯具有两个分别***纵向孔221、222的芯柱231’和232’以及连接二者的基底230’，其中芯柱231’和232’以及基底230’均由铁质材料制成。保持架也具有两个相应的铁芯杆301’和302’以及连接二者的铁质基底300’。该实施例中，铁芯杆同样可以与磁场加强铁芯配合来限定其上限位置。另外，在这种结构中，由于保持架设置有两个***纵向孔的铁芯杆，故还可以防止其在升降过程中整体转动。此外，这种双电磁线圈结构还增强了磁吸引力，保证了装置的可靠性。
在图4实施例中，保持架抬升过程时，优选控制两个电磁线圈201和202中的电流方向相反，例如一个为顺时针方向，另一个为逆时针方向。这种情况下，同样可以像图3所示实施例那样，在铁质材料中形成闭合磁场回路——从电磁线圈201至电磁线圈202构成一个大的完整磁场回路，从而在保持架被保持在完全收起位置或高位时实现节能省电效果。
图5所示实施例类似于图4所示实施例，其中升降机构同样包括两个电磁线圈和两个相应的铁芯杆，不同之处在于电磁线圈的磁场加强铁芯和铁芯杆采用了图3所示构型。这种结构的升降机构同样具有图3或图4所示实施例的上述优点。
本领域技术人员应当理解，上述各种方向术语包括“上”、“下”等仅用于结合附图所示实施例来说明而非限制本发明。

Claims (12)

1.一种用于作业机械的工作头升降机构，包括：
其中形成有纵向孔的电磁线圈，用于安装在作业机械本体上；以及
用于保持工作头的保持架，具有能够在电磁线圈的纵向孔内往复运动的铁芯杆。
2.根据权利要求1所述的升降机构，还包括具有内部纵向孔的芯筒，电磁线圈围绕芯筒的外周壁设置并通过芯筒安装在作业机械本体上，其中芯筒的纵向孔形成电磁线圈的纵向孔。
3.根据权利要求2所述的升降机构，其中芯筒的纵向孔与保持架的铁芯杆相互形成滑动配合。
4.根据权利要求1或2所述的升降机构，还包括至少部分***电磁线圈的纵向孔内的磁场加强铁芯。
5.根据权利要求4所述的升降机构，其中磁场加强铁芯位于电磁线圈的纵向孔的远离铁芯杆的一端。
6.根据权利要求5所述的升降机构，其中
磁场加强铁芯形成筒帽外形，具有基底、围绕基底向下延伸的外周壁、和大致从基底中央处向下延伸的芯柱，其中基底、外周壁和芯柱共同形成用于容纳电磁线圈的环形凹槽；以及
铁芯杆也相应形成筒状外形并具有基底、围绕基底向上延伸的外周壁、大致位于基底中央位置向上延伸的芯柱以及由其共同形成的用于接受电磁线圈的环形凹槽，其中铁芯杆的外周壁基本对准磁场加强铁芯的外周壁并且铁芯杆的芯柱基本对准磁场加强铁芯的芯柱。
7.根据权利要求6所述的升降机构，其中铁芯杆的外周壁与磁场加强铁芯的外周壁的横截面形状基本一致并且铁芯杆的芯柱与磁场加强铁芯的芯柱的横截面形状基本一致。
8.根据权利要求5所述的升降机构，其特征在于，
磁场加强铁芯的纵剖面形状为E形，具有基部、在基部相对两侧朝下延伸的两臂、和大致从基部中央处朝下延伸的芯柱，其中芯柱***电磁线圈的纵向孔内；以及
铁芯杆的纵剖面形状也为E形，并具有基部、在基部相对两侧朝上延伸的两臂、以及大致位于基部中央位置朝上延伸且用于***电磁线圈的纵向孔内的芯柱，其中铁芯杆的两臂分别基本对准磁场加强铁芯的两臂并且铁芯杆的芯柱基本对准磁场加强铁芯的芯柱。
9.根据权利要求8所述的升降机构，其特征在于，其中铁芯杆的两臂分别与磁场加强铁芯的两臂的横截面形状基本一致并且铁芯杆的芯柱与磁场加强铁芯的芯柱的横截面形状基本一致。
10.根据权利要求5所述的升降机构，包括至少两个电磁线圈，磁场加强铁芯具有通过基底连接的至少两个芯柱，所述至少两个芯柱分别***所述至少两个电磁线圈的相应纵向孔内；保持架也相应具有通过铁质基底连接的至少两个铁芯杆。
11.根据权利要求10所述的升降机构，包括两个电磁线圈，磁场加强铁芯具有两个芯柱，保持架也具有两个铁芯杆，在保持架的提升过程中一个电磁线圈中的电流方向与另一个电磁线圈中的电流方向相反。
12.一种作业机械，包括权利要求1-11之一所述的工作头升降机构，其中升降机构的保持架上保持有工作头，工作状态下位于电磁线圈下方。
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