一种管道机器人的变径机构的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种管道机器人的变径机构。

背景技术：

管道是一种在油气运输，城市给排水工程和大型中央空调通风等领域得到广泛运用的物料输送载体，其在现代工农业建设以及我们的日常生活中必不可少。然而管道在使用过程中，由于腐蚀、外力磕碰等原因难免会造成损伤，所以，只有定期进行管道清洗、检测和维修才能保证管道使用的安全性。但是管道多埋在地下，管道内可能存在腐蚀性污物、毒气等，人工作业环境恶劣。而目有些管道，管径较小，人工难以进入作业。因此，设计出一种能够适应管径变化、密封性好、稳定性、使用寿命长、能在管道内高效工作的管道机器人至关重要。

管道机器人对管道直径变化的适应性是当前研究的热点，适应更大的直径变化，使得管道机器人具有更多的管道检测能力。

目前管道机器人的变径机构主要有丝杆搭配曲柄滑块机构、弹簧连杆机构、扭簧链条机构等。

丝杆配合曲柄滑块机构实现变径的方式，使管道机器人的密封性差，大量的污渍进入机器人内部，污染丝杆，降低丝杆的精度，损坏管道机器人内部的零部件，严重缩短了管道机器人的使用寿命。

弹簧连杆机构实现变径的方式，稳定性差，降低管道机器人的检测精度，制约了机器人的工作，实用性不高，并且密封性差，严重缩短了管道机器人的使用寿命。

扭簧链条机构实现变径的方式，需要借助流体的流动产生动力，实现变径，适用范围小，在不同管径的管道处受力不同，无法保证机构具有良好的的稳定性，并且密封性差，严重缩短了管道机器人的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种管道机器人的变径机构，使得管道机器人，能够适用于不同管径的管道，并且变径范围大、稳定性好、密封性好。

本实用新型所述的一种管道机器人的变径机构，包括机身、主轴、大锥形齿轮、小锥形齿轮、电机、联轴器、支承座、丝杆、丝杆螺母、推杆、支撑轴、轴承、行走轮。

所述的主轴的轴线与机身的轴线重合，电机通过联轴器与主轴相连，电机固定在支承座上，支承座固定在机身上，大锥形齿轮与主轴同轴固连，三个小锥形齿轮分别与大锥形齿轮啮合，三根丝杆分别与三个小锥形齿轮固定连接，丝杆与丝杆螺母螺纹连接，三根推杆分别与三个丝杆螺母固定连接，行走轮与推杆固定连接。

所述的三根支撑轴一端分别与三个小锥形齿轮相连接，另一端分别固定在轴承上，轴承固定在主轴上，约束小锥形齿轮的移动，使小锥形齿轮只能旋转。

所述电机驱动主轴旋转，大锥形齿轮跟随主轴旋转，从而带动小锥形齿轮旋转，小锥形齿轮带动与之相固连的丝杆旋转，进而推动丝杆螺母和推杆移动，达到变径的效果。

进一步地，所述的三个小锥形齿轮与大锥形齿轮的传动比相同，三个小锥形齿轮的轴线以大锥形齿轮为轴心呈发射状均匀分布在同一平面内，三根轴线分别成120°夹角。

进一步地，所述的三根支撑轴与小锥形齿轮连接的一端均挖有滚珠凹槽，支撑轴与小锥形齿轮通过滚珠连接。

进一步地，所述的三根丝杆的螺纹相同，且螺纹安装的方向相同。

进一步地，所述的三根推杆各自通过所述机身的方形伸出管道机器人。

本实用新型的有益效果：本实用新型能够解决当前管道机器人变径难、稳定性差、灵活性差、密封性差等问题，能够适应不同管径的管道，提高管道机器人的灵活性、稳定性、密封性，显著增长管道机器人的使用寿命，节省制作管道机器人的成本，使管道机器人能够更好地适应复杂的管路系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的结构右视图。

图中：1-机身；2-主轴；3-轴承；4-支撑轴；5-推杆；6-行走轮；7-联轴器；8-支承座；9-电机；10-大锥形齿轮；11-小锥形齿轮；12-丝杆；13-丝杆螺母。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如附图所示，本实用新型提供了一种管道机器人的变径机构，所述机器人的变径机构包括：主轴2轴线与机身1轴线重合，大锥形齿轮10固定安装与主轴2上，跟随主轴2转动，电机9通过联轴器7与主轴2相连，电机9固定在支承座8上，支承座8固定于机身1上；三个小锥形齿轮11分别与大锥形齿轮10啮合，大锥形齿轮10驱动小锥形齿轮11旋转；三根丝杆12分别与三个小锥形齿轮11固定连接，丝杆12与丝杆螺母13螺纹连接，三根推杆5与三个丝杆螺母13固定连接，推杆5经过机身1的方形孔穿到机身1外，推杆5由于方形孔的约束，只能上下移动，行走轮6与推杆5固定连接；三根支撑轴4一端分别与三个小锥形齿轮11相连接，三根支撑轴4另一端分别固定在轴承3上，轴承3固定在所述主轴2上，支撑轴4被轴承3和小锥形齿轮11完全约束，使大锥形齿轮10驱动小锥形齿轮11转动时，支撑轴4由于轴承3和小锥形齿轮11的约束，不会转动，支撑轴4起支撑小锥形齿轮11的作用。

如附图所示，本机构安装于管道机器人上。当管道机器人需要变径时，电机9开始旋转，驱动主轴2旋转，主轴2带动大锥形齿轮10旋转，大锥形齿轮10带动与之相啮合的三个小锥形齿轮11旋转，使与三个小锥形齿轮11相固连的三根丝杆12正转，由于小锥形齿轮11被支撑轴4固定无法移动，且分别与三根丝杆12螺纹连接的三个丝杆螺母13被机身1上的孔约束，无法旋转。因此，三个丝杆螺母13向上移动，推着与三个丝杆螺母13固连的三根推杆5向上移动，使固定在三根推杆5上的三个行走轮6逐渐靠近管道壁，直到行走轮6接触道管壁，电机9停止旋转，变径结束。本装置只需要通过控制一个电机9的旋转，就可以达到变径的效果。

如附图所示，三个小锥形齿轮11结构相同，与大锥形齿轮10的啮合方式相同；三个小锥形齿轮11和三根丝杆12的连接方式一致，三根丝杆12的螺纹的旋转方向完全一致。因此，三根丝杆12分别推动三个丝杆螺母13的速度相同，使行走轮6距离管壁的距离相同，变径结束后，使行走轮6能够很好地贴合管壁，大大增强了管道机器人的稳定性。

如附图所示，3根丝杆12位于同一平面内且相互成120°的夹角，使行走轮6受到管壁的压力汇聚在主轴2上的合力为零，使主轴2不易产生挠度。而3个小锥形齿轮11通过支撑轴4和固定安装于主轴2上的轴承3连接，推杆5被机身1上方形孔所约束，只能上下移动，大大减小了小锥形齿轮11与大锥形齿轮10之间的压力，减小了电机9的损耗，减小了齿轮之间的磨损，延长了齿轮的使用寿命。

如附图所示，一根推杆5只需要通过一个孔就可以伸到管道机器人的机身1外部，增强了管道机器人的密封性，延长了管道机器人的使用寿命。

本实用新型中，只需要锥靠形齿轮组传动，使得传动机构与变径调节机构一体化使得结构更加简单。利用一个大锥形齿轮驱动三个小锥形齿轮，使得变径机构的结构紧凑，变径范围大，受力均衡。利用相同的丝杆机构进行变径，使行走轮同步收缩，不易在管道中发生打滑、空转的现象。只需要一个控制电机就可以实现变径，减少了空间占用，结构简单，可行性高。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。