一种管道可变径清洗机器人的制作方法

本实用新型属于管道清洗机器人领域，具体涉及一种管道可变径清洗机器人。

背景技术：

管道作为油气长距离输送的重要载体，管内杂质的沉积、腐蚀等会对管道造成堵塞和损伤，如果不及时对管道进行清洗就会影响管道运行的效率及安全。然而管道所处的环境不易直接到达或不允许人们直接进入，清洗难度很大。此外，由于地理因素或者管道焊接施工或工艺上的原因，存在一些弯曲管道和变径管道。现有的一些管道清洗机器人并不能很好的对管道进行清洗，例如申请公布号为CN102671898A的发明专利申请，公开了一种“内径可变的管道清洗机器人的清理装置”，但是该装置只有清洗毛刷的长度可伸缩，机器人本体的直径并不能改变；而授权公布号为CN106140746A的发明专利申请，公开了一种“管道清洗机器人”，采用履带驱动，使用过多电机，结构过于复杂，很难保证运行的一致性。除此之外，目前存在的一些机器人专利普遍没有考虑机器人在管道中遇到异物或管道破损无法行进的情况。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本实用新型提供一种管道可变径清洗机器人，具体技术方案如下：

一种管道可变径清洗机器人，其特征在于，该机器人包括用于支撑和驱动整个机器人的支撑驱动机构和对管道内壁进行旋转清洗的清洗机构，所述的支撑驱动机构和清洗机构之间可转动连接；

所述的支撑驱动机构包括行走支撑架、第一步进电机、第一步进电机支撑架、压盖、长丝杠、滑杆、第一丝杠螺母、支撑轮装置、第二丝杠螺母、滑杆弹簧、驱动轮、驱动轮支撑架、驱动轮轮架、内衬套、第二步进电机、皮带、从动锥齿轮、主动锥齿轮、大齿轮、小齿轮、主动皮带轮、从动皮带轮；

所述第一步进电机支撑架固定连接在压盖的左端面，所述的第一步进电机通过第一步进电机支撑架固定在压盖上，电机轴通过压盖的通孔向右固定连接长丝杠的左端；所述的行走支撑架固定连接在压盖的右端面，行走支撑架的内部设置内衬套，行走支撑架和内衬套周向固定连接，所述的行走支撑架的周向开设有沿轴向的长条形通孔，所述的长丝杠的右端可转动地支撑在内衬套上，所述的长丝杠的左右两端分别有一段旋向相同的螺纹，所述第一丝杠螺母和第二丝杠螺母通过依次螺旋在长丝杠上，在压盖右端面和内衬套左端面之间平行设置多根滑杆，且所述的滑杆穿过两个丝杠螺母，在第一丝杠螺母的右端面设置支撑轮装置，所述的支撑轮装置包括支撑轮轮架、支撑轮和支撑轮轮架支撑杆，所述的支撑轮轮架一端可转动连接在第一丝杠螺母的右端面，支撑轮轮架上设置支撑轮，支撑轮轮架支撑杆为支撑轮轮架提供支撑；在所述的滑杆上设置两个滑杆滑套，两个滑杆滑套之间固定设置滑杆弹簧，第一滑杆滑套和支撑轮轮架支撑杆铰接，第二滑杆滑套固定在滑杆上；

第二丝杠螺母的右端面可转动连接驱动轮支撑架，所述的内衬套上可转动连接所述的驱动轮轮架，所述的驱动轮支撑架的另一端可转动连接在驱动轮轮架的中部，为驱动轮轮架提供支撑；

所述的第二步进电机固定在内衬套内，所述的内衬套的右端面设置有L形侧板和沿轴向向外延伸的平行侧板，所述的L形侧板的一面沿轴向延伸，另一面与右端面平行，所述的小齿轮和主动锥齿轮同轴连接在L形侧板的与右端面平行的面的两侧，从动锥齿轮和主动皮带轮同轴连接在L形侧板的沿轴向延伸的面的两侧，第二步进电机的电机轴连接大齿轮，大齿轮与小齿轮啮合，小齿轮带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，从动锥齿轮带动主动皮带轮，主动皮带轮通过皮带与从动皮带轮传动，所述的从动皮带轮连接在所述的驱动轮轮架上，从动皮带轮同轴连接驱动轮；

所述清洗机构包括清洗装置行走支撑架、衔接轴、第三步进电机支撑架、第三步进电机、齿轮、主轴、清洗结构和辅助轮结构，沿轴向从左到右，衔接轴一端伸出清洗装置行走支撑架的左端，与万向节联轴器连接，另一端固定连接第三步进电机支撑架，第三步进电机放置在第三步进电机支撑架中，第三步进电机的轴与主轴的一端连接，主轴的另一端支撑在清洗装置行走支撑架的右端，齿轮套设在主轴上，齿轮外缘与清洗装置行走支撑架的内壁啮合；所述的清洗装置行走支撑架在不同轴向位置处分别向内设置带通孔的第一凸台和第二凸台，所述的清洗结构放置在第一凸台内，所述的辅助轮结构放置在第二凸台内；所述的清洗结构包括第一弹簧、清洗杆和清洗刷，所述的第一弹簧放置在通孔内，清洗刷设置在清洗装置行走支撑架的外壁面，清洗杆的一端穿过通孔并压缩第一弹簧，另一端固定清洗刷；

所述的辅助轮结构包括辅助轮轮架、辅助轮和第二弹簧，所述的第二弹簧放置在通孔内，辅助轮设置在清洗装置行走支撑架的外壁面，辅助轮轮架的一端穿过通孔并压缩第二弹簧，辅助轮轮架的另一端固定辅助轮。

进一步地，所述的滑杆为3根，所述的支撑轮装置为3个，均沿周向均匀分布。

进一步地，由小齿轮、主动锥齿轮、从动锥齿轮、主动皮带轮、从动皮带轮、驱动轮组成的驱动机构共有3套，沿周向均匀分布。

进一步地，所述的清洗杆为T形。

进一步地，所述的皮带为V形皮带。

本实用新型的有益效果：本实用新型的管道可变径清洗机器人的支撑轮在遇到异物或管道变形能够通过压缩弹簧进行伸缩，前进稳定，适用范围更加广泛；支撑轮机构和驱动机构同步变径，能适应不同直径的管道；通过一个电机同时带动三个驱动轮转动，结构紧凑且运行稳定；清洗结构对管道进行清洗和疏堵，从而保证管道的正常使用和安全。

附图说明

图1为本实用新型的一种管道可变径清洗机器人的整体结构示意图；

图2为支撑驱动结构的结构示意图；

图3为支撑驱动结构三维示意图；

图4为清洗机构的结构示意图；

图5为支撑驱动机构结构侧视图；

图6为行走支撑架结构示意图；

图7为内衬套与行走支撑架相配合的结构示意图；

图8为内衬套结构示意图；

1.支撑驱动机构，2.清洗机构，101.行走支撑架，102.第一步进电机，103.第一步进电机支撑架，104.压盖，105.长丝杠，106.滑杆，107.第一丝杠螺母，108.支撑轮装置，109.第二丝杠螺母，110.第一滑杆滑套，111.第二滑杆滑套，112.滑杆弹簧，113.驱动轮，114.驱动轮支撑架，115.驱动轮轮架，116.内衬套，117.第二步进电机，118.皮带，119.从动锥齿轮，120. 主动锥齿轮，121.大齿轮，122.小齿轮，123.主动皮带轮，124.从动皮带轮；

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种管道可变径清洗机器人，其包括用于支撑和驱动整个机器人的支撑驱动机构1和对管道内壁进行旋转清洗的清洗机构2；所述支撑驱动机构1和清洗机构2之间由万向节联轴器连接，可以适应管道一定程度上的弯曲扭转；

如图2所示，所述的支撑驱动机构1包括行走支撑架101、第一步进电机102、第一步进电机支撑架103、压盖104、长丝杠105、滑杆106、第一丝杠螺母107、支撑轮装置108、第二丝杠螺母109、滑杆弹簧112、驱动轮113、驱动轮支撑架114、驱动轮轮架115、内衬套116、第二步进电机117、皮带118、从动锥齿轮119、主动锥齿轮120、大齿轮121、小齿轮122、主动皮带轮123、从动皮带轮124；

所述第一步进电机支撑架103固定连接在压盖104的左端面，所述的第一步进电机102 通过第一步进电机支撑架103固定在压盖104上，电机轴通过压盖104的通孔向右固定连接长丝杠105的左端；所述的行走支撑架101固定连接在压盖104的右端面，行走支撑架 101的内部设置内衬套116，行走支撑架101和内衬套116周向固定连接，所述的行走支撑架101的周向开设有沿轴向的长条形通孔，所述的长丝杠105的右端可转动地支撑在内衬套116上，所述的长丝杠105的左右两端分别有一段旋向相同的螺纹，所述第一丝杠螺母 107和第二丝杠螺母112依次螺旋在长丝杠105上，在压盖104右端面和内衬套116左端面之间平行设置多根滑杆106，且所述的滑杆106穿过两个丝杠螺母，在第一丝杠螺母107的右端面设置支撑轮装置108，所述的支撑轮装置108包括支撑轮轮架1081、支撑轮1083和支撑轮轮架支撑杆1082，所述的支撑轮轮架1081一端可转动连接在第一丝杠螺母107的右端面，支撑轮轮架1081上设置支撑轮1083，支撑轮轮架支撑杆1082为支撑轮轮架1081提供支撑；在所述的滑杆106上设置两个滑杆滑套，两个滑杆滑套之间固定设置滑杆弹簧112，第一滑杆滑套110和支撑轮轮架支撑杆1082铰接，第二滑杆滑套111固定在滑杆106上；第二丝杠螺母109的右端面可转动连接驱动轮支撑架114，所述的内衬套上可转动连接所述的驱动轮架115，所述的驱动轮支撑架114的另一端可转动连接在驱动轮轮架115的中部，为驱动轮架115提供支撑；

当工作时，所述第一步进电机102打开运行，带动长丝杠105正转或反转，通过螺旋传动带动所述长丝杠106上的第一丝杠螺母107和第二丝杠螺母109向左移动或向右移动，带动支撑轮1083和驱动轮113的伸开或收缩，从而适应不同管径的管道；当遇到管道沉积或管道变形时，可通过支撑轮轮架支撑杆1082压缩滑杆弹簧112来控制支撑轮1083和驱动轮113的收缩，使管道机器人可以顺利通过。

如图3和图5所示，所述的第二步进电机117固定在内衬套116内，所述的内衬套116 的右端面设置有L形侧板和沿轴向向外延伸的平行侧板，所述的L形侧板的一面沿轴向延伸，另一面与右端面平行，所述的小齿轮122和主动锥齿轮120同轴连接在L形侧板的与右端面平行的面的两侧，从动锥齿轮119和主动皮带轮123同轴连接在L形侧板的沿轴向延伸的面的两侧，第二步进电机117的电机轴连接大齿轮121，大齿轮121与小齿轮122啮合，小齿轮122带动主动锥齿轮120转动，主动锥齿轮120与从动锥齿轮119啮合，从动锥齿轮119带动主动皮带轮123，主动皮带轮123通过皮带118与从动皮带轮124传动，所述的从动皮带轮124连接在所述的驱动轮轮架115上，从动皮带轮124同轴连接驱动轮113；

当工作时，第二步进电机117打开，通过键连接带动大齿轮121转动，从而带动三个小齿轮122转动，所述小齿轮122与主动锥齿轮120同轴连接，带动主动锥齿轮120转动，从而带动从动锥齿轮119的转动，从动锥齿轮119又与主动皮带轮123同轴连接，主动皮带轮123通过皮带118带动从动皮带轮124转动，从而带动驱动轮113的转动，最终带动整个机器前行。

如图4所示，所述清洗机构2包括清洗装置行走支撑架201、衔接轴202、第三步进电机支撑架203、第三步进电机204、齿轮205、主轴206、清洗结构207和辅助轮结构208，沿轴向从左到右，衔接轴202一端伸出清洗装置行走支撑架201的左端，与万向节联轴器连接，另一端固定连接第三步进电机支撑架203，第三步进电机204放置在第三步进电机支撑架203中，第三步进电机204的轴与主轴206的一端连接，主轴206的另一端支撑在清洗装置行走支撑架201的右端，齿轮205套设在主轴206上，齿轮205外缘与清洗装置行走支撑架201的内壁啮合；所述的清洗装置行走支撑架201在不同轴向位置处分别向内设置带通孔的第一凸台和第二凸台，所述的清洗结构207放置在第一凸台内，所述的辅助轮结构208放置在第二凸台内；所述的清洗结构207包括第一弹簧2071、清洗杆2072和清洗刷2073，所述的第一弹簧2071放置在通孔内，清洗刷2073设置在清洗装置行走支撑架201 的外壁面，清洗杆2072的一端穿过通孔并压缩第一弹簧2071，另一端固定清洗刷2073；

所述的辅助轮结构208包括辅助轮轮架2081、辅助轮2082和第二弹簧2083，所述的第二弹簧2083放置在通孔内，辅助轮2082设置在清洗装置行走支撑架201的外壁面，辅助轮轮架2081的一端穿过通孔并压缩第二弹簧2083，辅助轮轮架2081的另一端固定辅助轮2082。

清洗机构工作时，第三步进电机204旋转通过齿轮205带动整个清洗装置行走支撑架 201的转动；清洗杆2072和清洗刷2073通过旋转产生的离心力紧贴在管道内壁上，边旋转边进行清洗；第一弹簧2071与清洗杆2072连接，负责将清洗杆拉回。可以控制第三步进电机204的转速控制离心力的大小，使清洗刷2073能清洗不同管径的管道内壁。辅助轮2082 通过第二弹簧2083的弹力始终压紧在管道内壁上。

图6为行走支撑架101的三维示意图，左侧开有4个螺栓孔，通过螺栓与压盖104固定；外侧面上周向均匀开有三个方形长条，以便于辅助轮机构108、驱动轮轮架115、从动皮带轮124和驱动轮113的伸出及运动；

如图7所示，所述行走支撑架101的中部外表面沿周向均匀开有三个螺栓孔；所述内衬套116圆周面上周向均匀开有三个螺栓孔；通过三个螺栓将行走支撑架101和内衬套116 固定在一起。

图8为内衬套的三维示意图，其有两个凸台，第一个凸台上通过螺栓固定轴承端盖用于固定长丝杠105；待安装好轴承端盖之后将第二步进电机117安装在第二个凸台上。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为实用新型的优选实例而已，并不用于限制实用新型，尽管参照前述实例对实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在实用新型的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在实用新型的保护范围之内。