一种管内定位轮结构及其应用的制作方法

本发明涉及一种管内定位轮结构。

背景技术：

目前，绝大多数管内定位结构均为四轮同步定位或者四轮独立定位的方式，这两种定位方式均具有其局限性。

四轮同步定位方式，解决了管内设备的对中问题，但是日常使用过程中的管道，特别是长距离管道，均存在不同程度的弯曲变形，而这种弯曲变形会导致管道内部腔体形状的变形。在变形之后的管体中，很难保证四轮同步定位方式的定位轮系统能够与管壁做到完全接触。往往是短径位置的定位轮发生接触，而长径位置的定位轮脱离接触，造成定位不可靠，对中性失效。

四轮独立定位的方式，能够保证四轮对于管壁的同时接触，但是由于四个定位路相互独立，有不同的弹性体进行支撑，不同的弹性结构也有不同的性质，因此无法做到对中性要求，对于管内机械设备的支撑根本上来说无法使用。

技术实现要素：

本发明的目的是解决机械设备在管内的对中性缺陷，尤其是对于普通圆形管道，以及发生形变后的管道（内腔变为椭圆形）进行适应；此外，本发明的另一目的是定位轮结构与设备本身相互独立，结构不侵入设备，便于更换。

本发明的具体技术方案是：

一种管内定位轮结构，采用对向轮同步定位的构造。

进一步的，所述的是对向双轮同步定位的构造。

进一步的，相邻的定位组之间不具有同步定位的构造。

进一步的，所述管内定位轮结构是固定安装在管内机械本体外侧，包括圈梁型弹簧力集合架、同步定位轮组、张紧弹簧；

所述同步定位轮组，由连杆机构一端与管内机械本体固定，另一端与圈梁型弹簧力集合架相连接；

所述圈梁型弹簧力集合架的运动，会导致连杆机构的运动，从而形成定位轮的径向移动；

在圈梁型弹簧力集合架与本体之间设有4个张紧弹簧。其作用就是在圈梁型弹簧力集合架移动时，给予它适当的恢复力，从而也间接提供给定位轮以对于管壁的支撑力。

本发明管内定位轮结构作为管内机器人的同步定位结构的应用。

本发明能够应对管道弯曲变形的外组式管内定位轮结构，是一种能够帮助管内机械，在管道因为发生弯曲而产生管内腔体形状发生变化后，继续能够依靠管壁支撑自身结构向管内中央进行定位，由此保证靠近管内中央的机械结构能够不与管体发生碰擦事故。

此外该结构是一种外组式结构，因此其安装空间是介于管体内腔与管内机械之间，即其结构必须为管内机械的结构让出位置。同时由于管内腔体直径会发生一定的变化，应对不同的管径必须更换不同的定位轮结构。因此其必须做到在不侵入管内机械本体的情况下，对于定位轮结构进行便捷的更换。

该装置能对管道弯曲变形或管径变化有较强的自适应性能，解决了机器运行过程中容易卡死的问题。确保整个机器人受力均衡，运行平稳。

附图说明

图1 对向双轮同步定位组结构示意图。

图2 外组式管内定位轮结构正视图。

具体实施方式

一种管内定位轮结构，采用对向双轮同步定位的构造。相邻的定位组之间不具有同步定位的构造。所述管内定位轮结构是固定安装在管内机械本体外侧，包括圈梁型弹簧力集合架、同步定位轮组、张紧弹簧；所述同步定位轮组，由连杆机构一端与管内机械本体固定，另一端与圈梁型弹簧力集合架相连接；所述圈梁型弹簧力集合架的运动，会导致连杆机构的运动，从而形成定位轮的径向移动；在圈梁型弹簧力集合架与本体之间设有4个张紧弹簧。其作用就是在圈梁型弹簧力集合架移动时，给予它适当的恢复力，从而也间接提供给定位轮以对于管壁的支撑力。

1.对向双轮同步定位组

如图1所示，对向双轮同步定位组，是指在对向结构上，形成同步定位组。即：在定位结构上，对向的定位轮结构具有同步性，而相邻的定位组与之不具有同步性质，可以进行相对独立的定位功能。

这项设计主要是考虑到，在长直的圆柱形管道中，极有可能出现由于外力导致的管道形变，影响管道内腔的圆度。这种形变是一种具有规律的形变，形变结果往往导致管道断面是一个具有长轴和短轴的椭圆形。在受到外力挤压后，在受力方向形成短轴，在垂直于受力方向形成长轴。一般的四轮（甚至多轮）同步定位机构很难完成准确的定位。在完成短轴定位的同时，长轴方向定位轮浮空，无法准确对中定位。

而对向双轮同步定位组的作用就是在满足短轴定位的同时，也能够满足长轴定位。由于受到外力后形成的椭圆形是一个中心对称的图形，不仅仅在短轴、长轴位置能够发挥这样的功能，在其他位置也能够准确的进行对中定位。这项结构改变解决了既能够保证同步对中性，又能够保证对于变形后的管道进行完全定位的自适应性。

2.外侧固定安装模式及圈梁型弹簧力集合架

外侧固定安装模式，所包括的主要部件有圈梁型弹簧力集合架、同步定位轮组、张紧弹簧、管内机械本体等，如图2所示。

其机构运动方式是在同步定位轮组两轮之间的距离由于管道定位过程发生压缩，该位置移动作用到圈梁型弹簧力集合架，导致弹簧力集合架沿管内机械本体上移动，从而压迫张紧弹簧组提供弹簧张紧力。

由于圈梁型弹簧力集合架的作用，可以将多个张紧弹簧（主要保证张紧力的均布，使得弹簧力集合架的运动不会由于张紧力偏载而导致卡死）布置在管内机械本体的外围，弹簧力集合架将弹簧所给予的张紧力进行集合，形成张紧力合力。

这个结构设计，很好的使得定位轮结构避开了管内机械本体，使得原本狭小的管内环境能够被管内机械最大限度的应用。一定程度上也保证了管内机械本体内部结构的连贯性。