专利名称：热交换器承压管道检测机器人的移动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机器人的移动装置，特别是一种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，属于机器人领域。
背景技术：
承压管道是火力发电厂锅炉热交换器中的关键部件，其分布立体上呈多层排列，深度达1.5米，平面内呈U型来回分布，管道表面有螺旋型热交换鳍片，鳍片与鳍片间距12.5mm，鳍片深17.5mm，水平相邻管道最小间距48.5mm，上下两层管道间最小距离28mm。这种复杂的管道形状、空间排列以及狭小的管道间距使检测仪器难以深入到内层管道缝隙，给内层管道外表面缺陷检测带来了一定难度。在目前情况下，对这种承压管道的检测仅限于在锅炉维修期间由人工目测方式对其顶层管道外表面进行检测，而对其下层管道外表面缺陷检测则无能为力。因此，极有必要研制一种能够对此类承压管道组中所有管道的外表面缺陷进行检测的机器人装置，要实现对所有管道外表面缺陷的检测，机器人所带的检测探头必须能够到达管道表层平面内的任意位置，而且机器人能在带鳍片的热交换承压管道上作X、Y两个方向的移动。本专利为该检测机器人的运动载体，是一种机器人移动装置，它可沿鳍片管道轴线方向和垂直于鳍片管道轴线方向作2维移动。经专利文献检索，发现97239911.9中公开的是一种刷式管道机器人行走机构，其主要特征是采用两组以上与管道截面形状相同且尺寸不同的刷形物置于管道上后，由于刷形物与管道轴线不等于90°，在一定条件下，刷形物只能在管道上单方向移动。相邻两组刷形物通过万向节与气缸相连，这样，机器人可沿弯管行走。显然，该行走载体只能沿管道轴向行走，不能作垂直管道轴线方向的行走，而且采用气缸驱动，只能作间隙式蠕动，不能作连续平稳移动。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，使其根据火电厂锅炉热交换器承压管道外表面缺陷检测机器人的运动要求，即检测机器人的移动装置能够在带鳍片的热交换承压管道上作X、Y两个方向的移动，而且沿管道轴线方向必须做到连续平稳移动，为火力发电厂锅炉热交换器承压管道检测机器人提供一个十分重要的行走载体。本发明是根据以下技术方案实现的，本发明主要包括本体机架、传动机构、多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置、电机内嵌式电动滚轮组件、光电传感器，其连接方式为在本体机架两侧分别通过上下固定支架与传动机构的内外固定板用螺钉连接，两组共12个电机内嵌式电动滚轮的芯轴用螺纹连接分布在两侧传动机构的链板上，这12个电机的通电方式采用多电机环绕运动导线避绕装置，该通电装置用螺钉固结在本体两侧传动机构的内外固定板的底部，光电传感器通过支架板用螺钉固结在本体机架的底部，而且光电传感器的方向正对着电动滚轮，设计时，两侧传动机构的链条上任何相邻两个电动滚轮之间的距离与管道间距相同，而且正好是链条节距的偶数倍，这样，移动装置作垂直于鳍片管道轴线方向跨越移动时，才能使两侧链条上的电动滚轮正好支承在相邻两管道的中心，从而保证检测机器人在管道上的平稳支承。
传动机构主要包括传动张紧板，链条，主传动直流电机，滑动轴套，链传动内固定板，机架，上固定支架，销，主动轴，主动带轮，轴套，链传动外固定板，下固定支架，主动带轮，同步齿形带，内链板，从动轴，从动带轮，谐波减速器，主动链轮，链销，外链板，尼龙套，链节套筒，连接法兰，连轴器，编码器，从动链轮，其中，传动机构中的主传动直流电机、滑动轴套、销、主动轴、轴套、主动带轮组成主传动。其连接方式为主传动直流电机用螺钉固结在链传动内固定板上，主动轴通过2个滑动轴套支承在链传动内固定板和外固定板上，并与主传动直流电机的输出轴用销连接，主动带轮与主动轴之间圆周方向为键连接，轴线方向用轴套和轴端拧紧螺母定位，链传动内固定板和外固定板分别通过上固定支架和下固定支架用螺钉与机架连接；从动带轮与从动轴之间为键连接，轴向用套筒和螺母定位，从动轴作为谐波减速器的输入轴，与谐波减速器的波发生器之间为键连接，谐波减速器设置在主动链轮内，它的输出刚轮与主动链轮之间用螺钉连接，从动轴的另一端通过连轴节与编码器的输入轴相连，编码器用螺钉通过连接法兰与链传动内固定板连接，链销穿过外链板、内链板、尼龙套，两端用卡簧固定，尼龙套与链节套筒为过盈连接，这样，链销、外链板、内链板、尼龙套、链节套筒组合在一起就形成一个链节，链条就是由多个链节环绕而成，同步齿形带环绕在主动带轮和从动带轮之间形成同步齿形带传动，链条环绕在主动链轮和从动链轮之间形成链传动，链传动张紧板用螺钉与链传动外固定板相连，从动链轮的芯轴通过滚动轴承支承在链传动张紧板的中心孔内，链传动张紧板的固定螺钉孔开成长腰形，便于调整链条的张紧程度。
电机内嵌式电动滚轮组件主要包括滚轮支架，滚动轴承，支承芯轴(一)和(二)，滚轮外壳(一)和(二)，减速直流电机，连接板，连接法兰，电机外壳套筒，其连接方式为减速直流电机通过连接板、电机外壳套筒、支承芯轴用螺钉连接，减速直流电机的输出轴用销与连接法兰连接，连接法兰用沉头螺钉与滚轮外壳连接，两个滚轮外壳(一)、(二)之间通过止口定位后用沉头螺钉连接，支承芯轴(一)、(二)通过两个滚动轴承支承在滚轮外壳(一)、(二)的孔内，分别穿过滚轮支架后用螺母拧紧。滚轮外壳(一)、(二)的圆柱外表面上加工黑白相间的条纹，供光电传感器感受旋转圈数时用，从而控制移动装置沿管道轴向作纵向运动时的移动距离。
多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置主要包括铜电极，铜簧片，压板，绝缘板，绝缘套，电极支承板，铜电极尾端焊接滚轮电机的电线，然后压入绝缘套内，绝缘套与电极支承板螺纹连接，铜电极的头部与铜簧片接触，铜簧片用压板通过螺钉与绝缘板连接，当铜簧片受到铜电极接触时可以在压板与绝缘板之间构成的槽内适当活动，满足两者之间的良好接触。压板上的螺钉头部与来自车载电池的导线焊接。
移动装置在带鳍片的管道上作横向跨越移动时，布置在本体机架两侧链传动内外固定板中间的主传动直流电机经过主动轴、主动带轮、同步齿形带、从动带轮、谐波减速器，将动力传给由主动链轮、链条、从动链轮组成的链传动机构，链条移动时，设置在链板上的电动滚轮一起随链条移动，移动装置在带鳍片的管道横向跨越移动的最小距离为相伶两个电动滚轮之间的间距，该间距也等于相伶两个管道之间的距离。移动装置在带鳍片的管道上作纵向移动时，是通过如下方式实现的给与管道鳍片相接触的本体机架两侧链条链板支架上的6个电动滚轮通电，电机内嵌式电动滚轮中的减速直流电机的输出轴经连接法兰将旋转运动传给滚轮外壳，使滚轮与所接触的管道鳍片之间产生摩擦驱动力，驱动移动装置沿管道轴向作纵向运动。移动装置在带鳍片的管道上作横向跨越移动时，主传动直流电机通电，电动滚轮不通电；移动装置沿管道轴向作纵向运动时，主传动直流电机不通电，电动滚轮通过多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置给予通电。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明所用的传动机构、电机内嵌式电动滚轮组件、多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置，它们之间经巧妙的组合与布置，可以作为检测机器人的一种独特的移动装置，用于实现检测机器人在带鳍片的热交换承压管道上作X、Y两个方向的移动，而且沿管道轴线方向必须做到连续平稳移动，沿管道轴线的垂直方向能够跨越移动，跨越的步距与管道之间的间距相同。另外，在传动机构中，将体积小、速比大、效率高的谐波减速器巧妙地嵌在主动链轮内，缩小了移动装置传动机构的尺寸。本发明能够满足火电厂锅炉热交换器承压管道外表面缺陷检测用机器人移动装置的需要。
图1本发明移动装置总体结构示意2传动机构结构示意3传动机构中的主传动结构示意4传动机构中的减速内嵌式链轮传动结构示意5电机内嵌式电动滚轮组件结构示意图具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明主要包括本体机架1、传动机构2、多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置3、电机内嵌式电动滚轮组件4、传感器5，其连接方式为在本体机架1两侧分别通过上下固定支架与传动机构2的内外固定板用螺钉连接，两组共12个电机内嵌式电动滚轮4的芯轴用螺纹连接分布在两侧传动机构2的链板上，这12个电机的通电方式采用多电机环绕运动导线避绕装置3，该通电装置3用螺钉固结在本体两侧传动机构2的内外固定板的底部，传感器5通过支架板用螺钉固结在本体机架1的底部，传感器5的方向正对着电动滚轮4。
传动机构2主要包括链传动张紧板16、链条17、主传动直流电机19、滑动轴套20、链传动内固定板21、机架22、上固定支架23、销24、主动轴25、主动带轮9、轴套26、链传动外固定板8、下固定支架27、同步齿形带10，从动带轮11、内链板29、下固定支架27、从动轴30、从动带轮31、谐波减速器32、主动链轮34、链销35、外链板36、尼龙套37、链节套筒38、连接法兰39、连轴器40、编码器41、从动链轮53，其中，传动机构2中的主传动直流电机19、滑动轴套20、销24、主动轴25、轴套26、主动带轮9组成主传动6，其连接方式为主传动直流电机19用螺钉固结在链传动内固定板21上，主动轴25通过2个滑动轴套20支承在链传动内固定板21和外固定板8上，并与主传动直流电机19的输出轴用销24连接，主动带轮9与主动轴25之间圆周方向为键连接，轴线方向用轴套26和轴端拧紧螺母定位，链传动内固定板21和外固定板8分别通过上固定支架23和下固定支架27用螺钉与机架22连接；从动带轮11与从动轴30之间为键连接，轴向用套筒和螺母定位，从动轴30作为谐波减速器32的输入轴，与谐波减速器32的波发生器之间为键连接，谐波减速器32设置在主动链轮34内，其输出刚轮33与主动链轮34之间用螺钉连接，从动轴30的另一端通过连轴节40与编码器41的输入轴相连，编码器41用螺钉通过连接法兰39与链传动内固定板21连接，链销35穿过外链板36、内链板29、尼龙套37，两端用卡簧固定，尼龙套37与链节套筒38为过盈连接，这样，链销35、外链板36、内链板29、尼龙套37、链节套筒38组合在一起就形成一个链节，链条17就是由多个链节环绕而成。同步齿形带10环绕在主动带轮9和从动带轮11之间形成同步齿形带传动，链条17环绕在主动链轮34和从动链轮52之间形成链传动，链传动张紧板16用螺钉与链传动外固定板8相连，从动链轮52的芯轴通过滚动轴承支承在链传动张紧板16的中心孔内，链传动张紧板16的固定螺钉孔开成长腰形。两侧传动机构2链条上任何相邻两个电动滚轮之间的距离与管道间距相同，而且正好是链条节距的偶数倍。
多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置3主要包括铜电极12、铜簧片13、压板14、绝缘板15、电极支承板28、绝缘套42，铜电极12尾端焊接滚轮电机的电线，然后压入绝缘套42内，绝缘套42与电极支承板28螺纹连接，铜电极12的头部与铜簧片13接触，铜簧片13用压板14通过螺钉与绝缘板15连接，铜簧片13受到铜电极12接触时在压板14与绝缘板15之间构成的槽内活动，压板14上的螺钉头部与来自车载电池的导线焊接。
电机内嵌式电动滚轮组件4主要包括滚轮支架18、滚动轴承44、支承芯轴45、50、滚轮外壳46、47、减速直流电机48、连接板49、连接法兰51、电机外壳套筒52，其连接方式为减速直流电机48通过连接板49、电机外壳套筒52、支承芯轴45用螺钉连接，减速直流电机48的输出轴用销与连接法兰51连接，连接法兰51用沉头螺钉与滚轮外壳47连接，两个滚轮外壳46、47之间通过止口定位后用沉头螺钉连接，支承芯轴45、50通过两个滚动轴承44支承在滚轮外壳46、47的孔内，分别穿过滚轮支架18后用螺母拧紧。滚轮外壳46、47的圆柱外表面上有条纹。
权利要求
1.一种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，主要包括本体机架(1)、传动机构(2)、多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置(3)、电机内嵌式电动滚轮组件(4)、光电传感器(5)，其特征在于其连接方式为在本体机架(1)两侧分别通过上下固定支架与传动机构(2)的内外固定板用螺钉连接，两组共12个电机内嵌式电动滚轮(4)的芯轴用螺纹连接分布在两侧传动机构(2)的链板上，这12个电机的通电方式采用多电机环绕运动导线避绕装置(3)，该通电装置(3)用螺钉固结在本体两侧传动机构(2)的内外固定板的底部，光电传感器(5)通过支架板(43)用螺钉固结在本体机架(1)的底部，光电传感器(5)的方向正对着电动滚轮(4)。
2.根据权利要求1所述的这种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，其特征是传动机构(2)主要包括链传动外固定板(8)、主动带轮(9)、链同步齿形带(10)、从动带轮(11)、传动张紧板(16)、链条(17)、主传动直流电机(19)、滑动轴套(20)、链传动内固定板(21)、机架(22)、上固定支架(23)、销(24)、主动轴(25)、轴套(26)、下固定支架(27)、内链板(29)、从动轴(30)、从动带轮(31)、谐波减速器(32)、主动链轮(34)、链销(35)、外链板(36)、尼龙套(37)、链节套筒(38)、连接法兰(39)、连轴器(40)、编码器(41)、从动链轮(53)，连接方式为主传动直流电机(19)通过螺钉固结在链传动内固定板(21)上，主动轴(25)通过2个滑动轴套(20)支承在链传动内固定板(21)和外固定板(8)上，并与主传动直流电机(19)的输出轴用销(24)连接，主动带轮(9)与主动轴(25)之间圆周方向为键连接，轴线方向用轴套(26)和轴端拧紧螺母定位，链传动内固定板(21)和外固定板(8)分别通过上固定支架(23)和下固定支架(27)用螺钉与机架(22)连接，从动带轮(11)与从动轴(30)之间为键连接，轴向用套筒和螺母定位，从动轴(30)作为谐波减速器(32)的输入轴，与谐波减速器(32)的波发生器之间为键连接，谐波减速器(32)设置在主动链轮(34)内，其输出刚轮(33)与主动链轮(34)之间用螺钉连接，从动轴(30)的另一端通过连轴节(40)与编码器(41)的输入轴相连，编码器(41)用螺钉通过连接法兰(39)与链传动内固定板(21)连接，链销(35)穿过外链板(36)、内链板(29)、尼龙套(37)，两端通过卡簧固定，尼龙套(37)与链节套筒(38)为过盈连接，链销(35)、外链板(36)、内链板(29)、尼龙套(37)、链节套筒(38)组合在一起形成一个链节，链条(17)由多个链节环绕而成，同步齿形带(10)环绕在主动带轮(9)和从动带轮(11)之间形成同步齿形带传动，链条(17)环绕在主动链轮(34)和从动链轮(52)之间形成链传动，链传动张紧板(16)用螺钉与链传动外固定板(8)相连，从动链轮(52)的芯轴通过滚动轴承支承在链传动张紧板(16)的中心孔内，链传动张紧板(16)的固定螺钉孔为长腰形。
3.根据权利要求1或2所述的这种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，其特征还在于两侧传动机构(2)的链条上任何相邻两个电动滚轮之间的距离与管道间距相同，而且正好是链条节距的偶数倍。
4.根据权利要求1所述的这种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，其特征还在于多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置(3)主要包括铜电极(12)、铜簧片(13)、压板(14)、绝缘板(15)、电极支承板(28)、绝缘套(42)，铜电极(12)尾端焊接滚轮电机的电线，然后压入绝缘套(42)内，绝缘套(42)与电极支承板(28)螺纹连接，铜电极(12)的头部与铜簧片(13)接触，铜簧片(13)用压板(14)通过螺钉与绝缘板(15)连接，铜簧片(13)受到铜电极(12)接触时在压板(14)与绝缘板(15)之间构成的槽内活动，压板(14)上的螺钉头部与来自车载电池的导线焊接。
5.根据权利要求1所述的这种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，其特征还在于电机内嵌式电动滚轮组件(4)主要包括滚轮支架(18)、滚动轴承(44)、支承芯轴(45)和(50)、滚轮外壳(46)和(47)、减速直流电机(48)、连接板(49)、连接法兰(51)、电机外壳套筒(52)，其连接方式为减速直流电机(48)通过连接板(49)、电机外壳套筒(52)、支承芯轴(45)用螺钉连接，减速直流电机(48)的输出轴用销与连接法兰(51)连接，连接法兰(51)用沉头螺钉与滚轮外壳(47)连接，两个滚轮外壳(46)、(47)之间通过止口定位后用沉头螺钉连接，支承芯轴(45)、(50)通过两个滚动轴承(44)支承在滚轮外壳(46)、(47)的孔内，分别穿过滚轮支架(18)后用螺母拧紧。
6.根据权利要求5所述的这种热交换器承压管道检测机器人的移动装置，其特征还在于滚轮外壳(46)、(47)的圆柱外表面上有条纹。
全文摘要
一种热交换器承压管道检测机器人的移动装置属于机器人领域。主要包括本体机架、传动机构、多电机环绕运动时电动滚轮的通电装置、电机内嵌式电动滚轮组件、传感器，在本体机架两侧分别通过上下固定支架与传动机构的内外固定板用螺钉连接，两组共12个电机内嵌式电动滚轮的芯轴用螺纹连接分布在两侧传动机构的链板上，这12个电机的通电方式采用多电机环绕运动导线避绕装置，该通电装置用螺钉固结在本体两侧传动机构的内外固定板的底部，传感器通过支架板用螺钉固结在本体机架的底部，传感器的方向正对着电动滚轮。本发明能够在带鳍片的热交换承压管道上作X、Y两个方向的移动，而且沿管道轴线方向必须做到连续平稳移动。
文档编号B25J11/00GK1403800SQ02137380
公开日2003年3月19日 申请日期2002年10月10日 优先权日2002年10月10日
发明者高雪官, 马培荪, 李彦明, 徐军, 王光荣, 孙洪, 邓辉宇, 秦昌俊, 曹曦, 杭鲁滨, 言勇华 申请人:上海交通大学