一种在管道内部作业的通用机器人的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种在管道内部作业的通用机器人，包括四个橡胶轮、车架、限位轮、执行机构输出部件、四个电磁铁轮、驱动部件、夹持架、夹持架基板、可升降基座、手动丝杆、丝杆、电机、导向杆、弹簧、可升降轮架和套筒。本发明应用前景广阔，由于其体积小，工作速度快这两个特点，可应用于不同管径、不同类型的铁磁类金属管道内壁的处理工作如气体切割、除锈、喷涂和探伤等工作，且防尘性能和移动性能很好。
【专利说明】一种在管道内部作业的通用机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在管道内部作业的通用机器人，属于管道加工及施工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]工程上，大量管道内部都需要进行喷砂除锈、喷涂液体、气体切割、钢轮除锈、化学除锈和无损探伤等处理，而在管道的加工及施工现场，也经常会遇到内壁不规则，如椭圆形的管道加工需求。经过对现有的处理管道问题装置的研究，目前，有部分管道机器人已经成功将电磁铁轮同时作为动力轮和克服重力在管道外壁行走的机构，如磁力管道切割机，但对于管道内壁机器人领域，电磁铁技术尚未应用于处理管道内壁问题的机器人中。而现有的管道内壁机器多为超大型的悬臂式结构，这类机器结构庞大且制造成本很高，基本不能处理内径500mm以下的管道。另外一些移动式的管道内壁打磨机器人由于采用伸缩支撑机构等方式适应不同内径的管道，故可适应管径范围十分有限，且这类机器人体积与质量会随着目标管道内径的增大而增加，故应用范围受限。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有的技术和缺陷，目的是提供一种在管道内部作业的通用机器人，解决了结构过大和管道半径变化大这两大难题，并能保证处理质量良好，不损害管道内壁。
[0004]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种在管道内部作业的通用机器人，包括四个橡胶轮、车架、限位轮、执行机构输出部件、四个电磁铁轮、驱动部件、夹持架、夹持架基板、可升降基座、手动丝杆、丝杆、电机、导向杆、弹簧、可升降轮架和套筒；所述橡胶轮安装在车架的四角上，在机器人的轴向移动过程中，橡胶轮与管壁接触，所述电磁铁轮安装在可升降轮架上的四角上，在机器人周向移动移动过程中，电磁铁轮与管壁接触；所述弹簧安装在导向杆末端，弹簧上端顶在可升降轮架下表面，所述导向杆穿过可升降轮架及固连在其上的套筒安装在车架上，套筒与导向杆滑动配合，可升降轮架能够沿着导向杆上下运动；所述电机安装在车架顶板上，电机的输出轴连接丝杆，丝杆与可升降基座通过丝套连接，所述夹持架和夹持架基板固连在一起，所述夹持架基板与可升降基座固连在一起；所述驱动部件安装于夹持架上，执行机构输出部件安装在驱动部件的输出轴上；所述手动丝杆安装于可升降基座上，其输出端与夹持架基板通过丝套连接，用于调节夹持架基板与可升降基座之间的距离；所述限位轮安装在夹持架的末端。
[0005]与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
本发明应用前景广阔，由于其体积小，工作速度快这两个特点，可应用于不同管径、不同类型的铁磁类金属管道内壁的处理工作如气体切割、除锈、喷涂和探伤等工作，且防尘性能和移动性能很好。本发明采取轴向移动和周向移动分别驱动能实现精确和快速的轴向定位和轴向定位，能在一定程度上提高本装置工作速度和效率。本发明采取可更换执行机构输出部件与机身同时在管壁上运动的方法进行周向处理，故即使管道半径变化，本打磨机器人也基本不需要放大机构，故体积较小，重量较轻。另外，本发明利用限位轮限位方式，可以保证在机器工作时不出现管壁被过度损害和执行机构输出部件与管壁刚性碰撞的现象；本发明还利用丝杆顶伸提供执行机构输出部件径向位移的动力或稳定的执行力，可以保证可更换执行机构输出部件在处理工作时，与管壁保证稳定距离，保证处理质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明实施例1为管道内壁喷涂磁悬液装置的结构示意图。
[0007]图2为本发明实施例1承重部件图。
[0008]图3为本发明实施例1轴向行进状态图。
[0009]图4为本发明实施例1周向工作状态图。
[0010]图5为本发明实施例2为管道内壁钢轮除锈装置的系统图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。
[0012]实施例1
如图1和图2所示，一种在管道内部作业的通用机器人，包括四个橡胶轮1、车架2、限位轮3、喷枪4、四个电磁铁轮5、驱动部件6、夹持架7、夹持架基板8、可升降基座9、手动丝杆10、丝杆11、电机12、导向杆13、弹簧14、可升降轮架15和套筒16 ;所述橡胶轮I安装在车架2的四角上，在机器人的轴向移动过程中，橡胶轮I与管壁接触，所述电磁铁轮5安装在可升降轮架15上的四角上，在机器人周向移动移动过程中，电磁铁轮5与管壁接触；所述弹簧14安装在导向杆13末端，弹簧14上端顶在可升降轮架15下表面，所述导向杆13穿过可升降轮架15及固连在其上的套筒16安装在车架2上，套筒16与导向杆13滑动配合，可升降轮架15能够沿着导向杆13上下运动；所述电机12安装在车架2顶板上，电机12的输出轴连接丝杆11，丝杆11与可升降基座9通过丝套连接，所述夹持架7和夹持架基板8固连在一起，所述夹持架基板8与可升降基座9固连在一起；所述驱动部件6安装于夹持架7上，喷枪4安装在驱动部件6的输出轴上；所述手动丝杆10安装于可升降基座9上，其输出端与夹持架基板8通过丝套连接，用于调节夹持架基板8与可升降基座9之间的距离；所述限位轮3安装在夹持架7的末端。
[0013]在工作过程中，具体步骤如下:
如图3和图4所示，机器人在未进入管道之前，先针对所要操作的管道的情况进行手动丝杆10调整，用于微调电磁铁轮5向下运动的极限位置，并以此确定砂轮的初始位置和极限位置。然后，机器人整体进入管道，其驱动部件6轴线与管道轴线同向，机器人依靠橡胶轮I前进，中间的四个电磁铁轮5不与管壁接触。而当机器人快到工作位置时开始调整并最终实现精确的轴向定位，这个过程依靠两边的橡胶轮I差速调节，使驱动部件6的轴线与管道轴线平行。
[0014]当机器人完成轴向定位和调整之后，丝杆11工作，当可升降基座9下降到一定位置时，推动可升降轮架15克服弹簧14下降，之后电磁铁轮5接触管壁，此时丝杆11将反向抬升车架2使橡胶轮I离开管壁到限定位置停止。在机器人周向移动移动过程中，电磁铁轮5与管壁接触，利用其对金属管壁的磁力来克服重力进行周向工作。限位轮3用于限制喷枪4的最大位移，防止其撞击管壁或过度磨损现象发生。为了保证整圈工作的均匀性，机器人以一定速度在管壁上工作数圈后才完成所有的径向进给量，作业的进给量及周向速度可根据管道情况进行调整。
[0015]实施例2
如图5所不,本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,所述执行机构输出部件4为除锈钢轮。
【权利要求】
1.一种在管道内部作业的通用机器人，其特征在于，包括四个橡胶轮(I)、车架(2)、限位轮(3)、执行机构输出部件(4)、四个电磁铁轮(5)、驱动部件(6)、夹持架(7)、夹持架基板(8)、可升降基座(9)、手动丝杆(10)、丝杆(11)、电机(12)、导向杆(13)、弹簧(14)、可升降轮架(15)和套筒(16);所述橡胶轮(I)安装在车架(2)的四角上，在机器人的轴向移动过程中，橡胶轮(I)与管壁接触，所述电磁铁轮(5)安装在可升降轮架(15)上的四角上，在机器人周向移动移动过程中，电磁铁轮(5)与管壁接触；所述弹簧(14)安装在导向杆(13)末端，弹簧(14)上端顶在可升降轮架(15)下表面，所述导向杆(13)穿过可升降轮架(15)及固连在其上的套筒(16)安装在车架(2)上，套筒(16)与导向杆(13)滑动配合，可升降轮架(15)能够沿着导向杆(13)上下运动；所述电机(12)安装在车架(2)顶板上，电机(12)的输出轴连接丝杆(11)，丝杆(11)与可升降基座(9)通过丝套连接，所述夹持架(7)和夹持架基板(8)固连在一起，所述夹持架基板(8)与可升降基座(9)固连在一起；所述驱动部件(6)安装于夹持架(7)上，执行机构输出部件(4)安装在驱动部件(6)的输出轴上；所述手动丝杆(10)安装于可升降基座(9)上，其输出端与夹持架基板(8)通过丝套连接，用于调节夹持架基板(8)与可升降基座(9)之间的距离；所述限位轮(3)安装在夹持架(7)的末端。
【文档编号】F16L101/30GK103912759SQ201410084806
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】徐子力, 张伟森, 韩丽楠, 陈龙 申请人:上海大学