一种适应小型管道全自动作业装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种适应小型管道全自动作业装置，包括定位模块，工作模块，十字万向铰链，滚珠花键，钢丝软轴，外置电机与导向杆动力装置。所述滚珠花键，一端外置，一端与定位模块固连，其上内嵌一个齿条。所述十字万向铰链2‑3个串联后，一端与定位模块相联，一端连接工作模块。所述定位模块与工作模块的移动腿结构相同，支撑方式都采用伞式主动支撑，其末端嵌入橡胶球，当移动腿撑紧时，橡胶球与管壁紧密接触，达到定位与定心的目的。所述作业模块可携带不同作业装置，如砂轮机、摄像头等，作业装置所需动力通过外置电机驱动的钢丝软轴传递。本发明专利技术具有结构紧凑，体积小，能顺利通过小型管道弯曲部分，能作360°回转运动等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种适应小型管道全自动作业装置
本专利技术属于管道机器人
，涉及一种适应小型管道全自动作业装置。
技术介绍
在工程中，大量的小型管道内部都需要进行无损探伤、内部检测、喷砂除锈、砂轮除锈以及化学除锈等处理工作，但是在小型管道的加工和施工现场，经常会遇到这种情况——由于管道内径实在太小，通常在100mm以下，没有合适大小的管道机械装置能够进入，严重影响工作效率。经过对现有的管道机器人技术的研究，现有的管道内壁机器人或探测装置多为超大型的悬臂式结构，这种结构形式庞大并且制造成本很高，基本不能处理内径较小的管道。另外一些移动式的管道内壁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，在小型管道中，遇到弯曲管道部分时，会出现无法通过的现象，故应用范围受限。因此，为了提高管道机器人在小型管道内的可用性，研制和开发能够在小型管道系统内自由行走并能完成不同作业的小型管道机器人，现已成为管道机器人开发应用领域的热点与难点问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种适应小型管道全自动作业装置，是一种在小型管道内作业，适应不同的管径，能够在管道内移动，实现夹紧定位，自动对中心的管道作业装置。具有结构紧凑、体积小、可实现在连续弯曲小型管道内作业的特点。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适应小型管道全自动作业装置，包括卡盖，定位模块，十字万向铰链，工作模块，滚珠花键以及滚珠花键动力装置；所述卡盖连接在管道口，所述滚珠花键的轴一端通过卡盖与定位模块连接，所述定位模块，十字万向铰链，工作模块依次串联，所述滚珠花键动力装置通过滚珠花键提供的动力依次通过定位模块、十字万向铰链传递给工作模块，当工作模块遇到管道弯曲部分时，十字万向铰链使其顺利通过管道弯曲部分，同时，十字万向铰链使得传递过来的扭转力矩驱动工作模块做360°的回转运动。所述定位模块和工作模块的移动和支撑结构相同，包括移动腿，所述移动腿为主动式支撑，其一端铰接固定，另一端连接橡胶球，橡胶球与管壁接触，在移动腿的中部铰接一个连杆，连杆的另一端铰接在滑块上，滑块与丝杆相配合；所述移动腿沿着定位模块周向120°均匀布置，三个为一组，布置两组，两组共六个移动腿采用同一个丝杆进行支撑与调节。所述十字万向铰链为若干个万向铰链串联后，一端与定位模块连接，一端与工作模块连接。所述滚珠花键动力装置的结构，包括：齿条，第一丝杠，电机，第一齿轮架，机架，第二齿轮，导杠，第二丝杠，第一齿轮，第三齿轮，第二齿轮架，滚珠花键，钢丝软轴，导杆；所述卡盖固定连接在管道口，所述滚珠花键的轴一端通过所述卡盖与所述定位模块连接，另一端由固结在所述滚珠花键轴内的所述齿条进行驱动；所述滚珠花键外圈固结于所述第三齿轮，所述滚珠花键的花键轴内嵌所述齿条；工作状态下，所述第一齿轮与所述第一齿轮架中的所述第三齿轮啮合，所述齿条与所述第二齿轮架中的所述第二齿轮啮合，所述机架上的所述电机驱动所述第一丝杠，带动所述第二齿轮架沿着所述导杠上升与下降，从而使所述第二齿轮架中的所述第二齿轮与所述滚珠花键的花键轴上内嵌的齿条啮合或脱离；所述机架上的所述电机驱动所述第二丝杠，带动所述第一齿轮架沿着所述导杆前进与后退，从而使所述第一齿轮架中的所述第一齿轮与所述第三齿轮啮合或脱离。本专利技术与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步：本专利技术的动力源全部外置，采用钢丝软轴进行驱动，结构紧凑，体积小。本专利技术定位模块与作业模块采用十字万向铰链串联连接，确保机器人能顺利通过小型管道弯曲部分。通过在卡套上布置导向杆动力装置，实现机器人回转、送进与退出功能。使管道内机器人部分无需另加电机，防止了机器人结构臃肿的现象。附图说明图1是本专利技术一种适应小型管道全自动作业装置整体结构图。图2是本专利技术一种适应小型管道全自动作业装置的定位模块的结构示意图，工作模块与之相同。图3是本专利技术一种适应小型管道全自动作业装置的定位模块的移动腿的撑紧机构示意图，工作模块与之相同。图中的标号名称：1.卡盖，2.齿条，3.定位模块，4.移动腿，5.十字万向铰链，6.工作模块，7.砂轮，8.第一丝杠，9.电机，10.第一齿轮架，11.机架，12.第二齿轮，13.导杠，14.第二丝杠，15.第一齿轮，16.第三齿轮，17.齿轮架，18.滚珠花键，19.钢丝软轴20.导杆21.管壁22.移动和支撑机构23.滑块24.丝杆。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种适应小型管道全自动作业装置，包括卡盖1，定位模块3，十字万向铰链5，工作模块6，滚珠花键18以及滚珠花键动力装置；所述卡盖1连接在管道口，所述滚珠花键18的轴一端通过卡盖1与定位模块3连接，所述定位模块3，十字万向铰链5，工作模块6依次串联，所述滚珠花键动力装置通过滚珠花键18提供的动力依次通过定位模块3、十字万向铰链5传递给工作模块6，当工作模块6遇到管道弯曲部分时，十字万向铰链5使其顺利通过管道弯曲部分，同时，十字万向铰链5使得传递过来的扭转力矩驱动工作模块6做360°的回转运动。工作模块6下方可以加装各种具体的作业装置，已达到不同的作业需要，本实施例工作模块6下方为砂轮7。如图2和图3所示，所述定位模块3和工作模块6的移动和支撑结构22相同，包括移动腿4，所述移动腿4为主动式支撑，其一端铰接固定，另一端连接橡胶球，橡胶球与管壁10接触，在移动腿4的中部铰接一个连杆，连杆的另一端铰接在滑块23上，滑块23与丝杆24相配合；所述移动腿4沿着定位模块3周向120°均匀布置，三个为一组，布置两组，两组共六个移动腿4采用同一个丝杆24进行支撑与调节。所述十字万向铰链5为若干个万向铰链串联后，一端与定位模块3连接，一端与工作模块6连接。所述滚珠花键动力装置的结构，包括：齿条2，第一丝杠8，电机9，第一齿轮架10，机架11，第二齿轮12，导杠13，第二丝杠14，第一齿轮15，第三齿轮16，第二齿轮架17，滚珠花键18，钢丝软轴19，导杆20；所述卡盖1固定连接在管道口，所述滚珠花键18的轴一端通过所述卡盖1与所述定位模块3连接，另一端由固结在所述滚珠花键18轴内的所述齿条2进行驱动；所述滚珠花键18外圈固结于所述第三齿轮16，所述滚珠花键18的花键轴内嵌所述齿条2；工作状态下，所述第一齿轮15与所述第一齿轮架10中的所述第三齿轮16啮合，所述齿条2与所述第二齿轮架17中的所述第二齿轮12啮合，所述机架11上的所述电机9驱动所述第一丝杠8，带动所述第二齿轮架17沿着所述导杠13上升与下降，从而使所述第二齿轮架17中的所述第二齿轮12与所述滚珠花键18的花键轴上内嵌的齿条2啮合或脱离；所述机架11上的所述电机9驱动所述第二丝杠14，带动所述第一齿轮架10沿着所述导杆20前进与后退，从而使所述第一齿轮架10中的所述第一齿轮15与所述第三齿轮16啮合或脱离。本专利技术装置的工作过程如下：作业装置进入管道后，卡套1固定连接于管道口，起到固定与定位导向杆动力装置的作用。此时，通过机架11上的第一丝杠8，带动第二齿轮架17沿着导杠13下降，从而使第二齿轮架17中的第二齿轮12与滚珠花键18的花键轴上内嵌的齿条2啮合。第二齿轮架17中的电机9带动第二齿轮架17中的第二齿轮12旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应小型管道全自动作业装置，其特征在于，包括卡盖（1），定位模块（3），十字万向铰链（5），工作模块（6），滚珠花键（18）以及滚珠花键动力装置；所述卡盖（1）连接在管道口，所述滚珠花键（18）的轴一端通过卡盖（1）与定位模块（3）连接，所述定位模块（3），十字万向铰链（5），工作模块（6）依次串联，所述滚珠花键动力装置通过滚珠花键（18）提供的动力依次通过定位模块（3）、十字万向铰链（5）传递给工作模块（6），当工作模块（6）遇到管道弯曲部分时，十字万向铰链（5）使其顺利通过管道弯曲部分，同时，十字万向铰链（5）使得传递过来的扭转力矩驱动工作模块（6）做360°的回转运动。

【技术特征摘要】
1.一种适应小型管道全自动作业装置，其特征在于，包括卡盖（1），定位模块（3），十字万向铰链（5），工作模块（6），滚珠花键（18）以及滚珠花键动力装置；所述卡盖（1）连接在管道口，所述滚珠花键（18）的轴一端通过卡盖（1）与定位模块（3）连接，所述定位模块（3），十字万向铰链（5），工作模块（6）依次串联，所述滚珠花键动力装置通过滚珠花键（18）提供的动力依次通过定位模块（3）、十字万向铰链（5）传递给工作模块（6），当工作模块（6）遇到管道弯曲部分时，十字万向铰链（5）使其顺利通过管道弯曲部分，同时，十字万向铰链（5）使得传递过来的扭转力矩驱动工作模块（6）做360°的回转运动。2.根据权利要求1所述的适应小型管道全自动作业装置，其特征在于，所述定位模块（3）和工作模块（6）的移动和支撑结构（22）相同，包括移动腿（4），所述移动腿（4）为主动式支撑，其一端铰接固定，另一端连接橡胶球，橡胶球与管壁（10）接触，在移动腿（4）的中部铰接一个连杆，连杆的另一端铰接在滑块（23）上，滑块（23）与丝杆（24）相配合；所述移动腿（4）沿着定位模块（3）周向120°均匀布置，三个为一组，布置两组，两组共六个移动腿（4）采用同一个丝杆（24）进行支撑与调节。3.根据权利要求1所述的适应小型管道全自动作业装置，其特征在于，所述十字万向铰链（5）为若干个万向铰链串联后，一端与定位模块（3）连接，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐子力，王英权，张怀玉，王彦博，朱文超，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31