本实用新型专利技术涉及一种适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人，属于管道机器人领域。轮毂组件与十字轴万向节以花键配合安装，所述驱动轮磨削组件共3组，其驱动轴两端通过轴承与轮毂组件中的驱动轴支架配合安装，电机及其控制与动力组件安装在方向保持机构上，其电机轴与十字轴万向节以花键配合安装。本实用新型专利技术自适应地调节磨削组件相对于管件横截面的螺旋角，从而达到管径细、杂质多的地方多磨削，管径大、杂质少的地方少磨削的目的，本实用新型专利技术可与多种不同尺寸的磨削组件搭配使用，达到一件多用的目的，可在一定程度上节约成本。
【技术实现步骤摘要】
一种适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人
本技术属于管道机器人领域，特别涉及一种可适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人。
技术介绍
在人们的生活中，有各种各样的管道，如石油管道、天然气管道、自来水管道等等。在这些管道中有许多管径并不大，为其检测与维修带来诸多不便，管道机器人应运而生。管道内壁光滑性十分重要，如果管道内表面较为粗糙，将更容易导致管道内壁沉积物的聚集，使管道有效工作面积减小甚至造成堵塞。因此，对管道内壁进行打磨抛光便十分有必要。然而，虽然现有管道机器人种类繁多，能够对管道内壁进行打磨抛光的却少之又少。同时，管道内部不同部位积攒的沉积物或者管道内部由于焊接等原因产生的各种不平整因素，变化多端，如何能采取最为简单的方法，使机器人在不同部位产生不同的加工量，对于加工效果的提升和加工效率的提高也十分重要。管道内径发生变化时，方向保持机构的保持轮对管道内壁的压力需要在一定范围内才能保证方向保持任务的完成，使机器人正常工作。然而，管道直径多种多样，所以，若能在方向保持机构上加装弹簧弹力调节机构，针对所要加工的管径进行一个预调节，能够使机器人方向保持组件在多种管径下都可以正常工作，减少资源的不必要浪费。现有也有相关的装置，但是，各种缺点也比较明显。如“自适应直径管道机器人行走装置”(申请号：201310651593.3)，能够实现对管道直径的适应，并且其自动化程度比较高，但是由于需要加装额外的驱动电机及控制系统，导致其内部并没有剩余空间，与机器人其它部分组装时，会造成体积过大的现象，会造成不利于机构转弯等不良现象，使其应用遇到诸多限制。专利技术内容本技术提供一种适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人，以解决存在的体积过大、不利于机构转弯、应用遇到诸多限制的问题。本技术采取的技术方案是：包括轮毂组件、驱动轮磨削组件、十字轴万向节、电机及其动力与控制组件和方向保持机构，所述轮毂组件与十字轴万向节以花键配合安装，所述驱动轮磨削组件共3组，其驱动轴两端通过轴承与轮毂组件中的驱动轴支架配合安装，电机及其控制与动力组件安装在方向保持机构上，其电机轴与十字轴万向节以花键配合安装。本技术所述轮毂组件由轮毂、驱动轴支架、伸缩杆、压力弹簧、挡帽和弹簧导向杆组成，所述弹簧导向杆与轮毂通过螺纹连接，共有3根，分别与轮毂上的3个伸缩杆导向筒同心；所述压力弹簧下端安装在弹簧导向杆上，上端与伸缩杆下端的柱形孔洞配合；所述伸缩杆上有导向柱，伸缩杆通过导向柱与轮毂中伸缩杆套筒上的引导槽相配合，配合后，由于压力弹簧的作用，伸缩杆可上下移动，导向柱位于最下端时，导向柱轴线与轮毂中部六棱柱两侧端面夹角为α，导向柱位于最上端时，夹角为β，且有β>α，最低位置和最高位置之间高度差为h0，从最低位置到最高位置之间角度变化与高度变化为线性关系，中间距离最高位置为h处，夹角挡帽安装在轮毂伸缩杆套筒上方；驱动轴支架与伸缩杆上端通过螺纹连接,安装完成后驱动轴支架上圆形通孔轴线与伸缩杆导向柱轴线成90°；所述结构共有3组，分列在轮毂圆周上，彼此间角度为120°；轮毂组件通过花键与十字轴万向节配合安装。本技术所述驱动轮磨削组件由轴架左盖板、轴架Ⅰ、轴架右盖板、磨削轮、从动齿轮、从动轴Ⅰ、主动齿轮、驱动轴、驱动轮、轴架Ⅱ、从动轴Ⅱ、弧形弹簧Ⅰ和弧形弹簧Ⅱ组成，其中驱动轴两端通过轴承与轮毂组件上的驱动轴支架配合安装；驱动轴从一端至另一端，依次与轴架Ⅰ、主动齿轮、轴架Ⅱ和驱动轮配合安装，其中，与主动齿轮和驱动轮通过花键连接，其它通过轴承连接；所述从动轴Ⅰ两端穿过轴架Ⅰ和轴架Ⅱ背面弧形通孔，通过轴承与其内部弧形凹槽配合；所述从动轴Ⅰ从一端至另一端，依次与磨削轮和从动齿轮以花键配合安装，弧形弹簧Ⅰ和弧形弹簧Ⅱ安装在轴架Ⅰ内部凹槽内，所述轴架左盖板、轴架右盖板与轴架Ⅰ配合安装；所述轴架Ⅱ相关配合情况与轴架Ⅰ完全相同；所述从动轴Ⅱ相关配合情况与从动轴Ⅰ完全相同。本技术包含有保持轮结构和弹簧压力调节机构，所述方向保持组件由下板、横轴、三角支架、保持轮、支撑杆、横杆、圆柱滑轨组、圆柱滑块组、上板、调节杆Ⅰ、齿轮组盖板、滑块组Ⅰ、调节杆Ⅱ、滑块组Ⅱ、弹簧组、丝杠Ⅰ、连接件Ⅰ、连接块、连接件Ⅱ、丝杠Ⅱ、从动齿轮、主动齿轮和把手组成，所述下板和上板之间安装有圆柱滑轨组，共有3组，每组包含2根滑轨，组成基本骨架，所述三角支架通过转动副安装在下板上；所述保持轮以转动副安装在三角支架顶端；所述横轴安装在三角支架中部通孔；所述支撑杆一端与横轴转动配合，另一端与横杆转动配合；横杆两端与圆柱滑块组配合；圆柱滑块组安装在圆柱滑轨组上；这些组件构成保持轮主要结构，共有6组，对称分列在上板和下板上；所述弹簧压力调节机构由调节杆Ⅰ、齿轮组盖板、滑块组Ⅰ、调节杆Ⅱ、滑块组Ⅱ、弹簧组、丝杠Ⅰ、连接件Ⅰ、连接块、连接件Ⅱ、丝杠Ⅱ、从动齿轮、主动齿轮和把手组成；所述丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ旋向相反，共同固定在连接块上，两端通过轴承与上板和下板配合安装；所述连接件Ⅰ上端固定在调节杆Ⅱ上，下端为丝杠螺母副，与丝杠Ⅰ配合安装；所述连接件Ⅱ上端固定在调节杆Ⅰ上，下端为丝杠螺母副，与丝杠Ⅱ配合安装；所述调节杆Ⅰ、调节杆Ⅱ两端分别通过滑块组Ⅰ、滑块组Ⅱ与滑轨组配合安装；所述从动齿轮与丝杠Ⅱ以花键配合；所述主动齿轮与把手之间通过花键配合；所述齿轮组盖板安装在上板上；所述弹簧压力调节机构共有3组，均匀分布在圆周上，所述弹簧组布置在横杆和调节杆Ⅱ两端的滑块之间，每个弹簧压力调节机构上有2组，整个机构上共有6组。本技术所述的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人能够根据管径的变化，自适应地调节磨削组件相对于管件横截面的螺旋角，从而达到管径细、杂质多的地方多磨削，管径大、杂质少的地方少磨削的目的；而且，得出了轮毂中引导槽各参数选取与机器人对单位长度管道磨削加工长度的关系，可以为针对不同使用环境的磨削机器人的制造提供一定的指导意义。同时，本技术中方向保持组件包含有手动调节机构，可手动调节固定滑块的位置，使弹簧能够提供一个合适的压力，从而使方向保持组件能够适应更多种管径，可与多种不同尺寸的磨削组件搭配使用，达到一件多用的目的，可在一定程度上节约成本。本技术的优点是：将螺旋驱动轮与磨削组件结合在一起，可实现对微小管道内壁的打磨与抛光；磨削轮与驱动轮相对位置不固定，当管径变化时，磨削轮可以带动从动轴在轴架的弧形孔中沿弧线移动，柔性的设计既保证了磨削正常进行，又避免了打刀现象的发生；轮毂组件与驱动轮磨削组件配合，当弹簧伸长时，组件螺旋角变大，当弹簧变短时，组件螺旋角变小，使对管径较小处的打磨更加充分，同时又可快速掠过管径较大出，提高了工作效率；轮毂引导槽各参数与单位长度管道磨削长度之间关系的确定，为针对不同管道情况制造最为合适的管道机器人提供了可能；方向保持组件加装了弹簧力控制机构，可通过简单操作将弹簧的固定挡块调至预设位置，使方向保持机构能够对不同管径都有足够的支撑力，仅需配做合适的轮毂组件和驱动轮磨削组件，实现了一件多用；加装弹簧力控制机构后，方向保持组件内部仍有足够的空间，可用于安装电机等，结构紧凑。附图说明图1是本技术的总体结构示意图；图2(a)是本技术轮毂组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人，其特征在于：包括轮毂组件、驱动轮磨削组件、十字轴万向节、电机及其动力与控制组件和方向保持机构，所述轮毂组件与十字轴万向节以花键配合安装，所述驱动轮磨削组件共3组，其驱动轴两端通过轴承与轮毂组件中的驱动轴支架配合安装，电机及其控制与动力组件安装在方向保持机构上，其电机轴与十字轴万向节以花键配合安装。
【技术特征摘要】
1.一种适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人，其特征在于：包括轮毂组件、驱动轮磨削组件、十字轴万向节、电机及其动力与控制组件和方向保持机构，所述轮毂组件与十字轴万向节以花键配合安装，所述驱动轮磨削组件共3组，其驱动轴两端通过轴承与轮毂组件中的驱动轴支架配合安装，电机及其控制与动力组件安装在方向保持机构上，其电机轴与十字轴万向节以花键配合安装。2.根据权利要求1所述的一种适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人，其特征在于：所述轮毂组件由轮毂、驱动轴支架、伸缩杆、压力弹簧、挡帽和弹簧导向杆组成，所述弹簧导向杆与轮毂通过螺纹连接，共有3根，分别与轮毂上的3个伸缩杆导向筒同心；所述压力弹簧下端安装在弹簧导向杆上，上端与伸缩杆下端的柱形孔洞配合；所述伸缩杆上有导向柱，伸缩杆通过导向柱与轮毂中伸缩杆套筒上的引导槽相配合，配合后，由于压力弹簧的作用，伸缩杆可上下移动，导向柱位于最下端时，导向柱轴线与轮毂中部六棱柱两侧端面夹角为α，导向柱位于最上端时，夹角为β，且有β>α，最低位置和最高位置之间高度差为h0，从最低位置到最高位置之间角度变化与高度变化为线性关系，中间距离最高位置为h处，夹角挡帽安装在轮毂伸缩杆套筒上方；驱动轴支架与伸缩杆上端通过螺纹连接,安装完成后驱动轴支架上圆形通孔轴线与伸缩杆导向柱轴线成90°；所述驱动轴支架、伸缩杆、压力弹簧、挡帽和弹簧导向杆组成的结构共有3组，分列在轮毂圆周上，彼此间角度为120°；轮毂组件通过花键与十字轴万向节配合安装。3.根据权利要求1所述的一种适应不同管径的螺旋式管道内壁打磨与抛光机器人，其特征在于：所述驱动轮磨削组件由轴架左盖板、轴架Ⅰ、轴架右盖板、磨削轮、从动齿轮、从动轴Ⅰ、主动齿轮、驱动轴、驱动轮、轴架Ⅱ、从动轴Ⅱ、弧形弹簧Ⅰ和弧形弹簧Ⅱ组成，其中驱动轴两端通过轴承与轮毂组件上的驱动轴支架配合安装；驱动轴从一端至另一端，依次与轴架Ⅰ、主动齿轮、轴架Ⅱ和驱动轮配合安装，其中，与主动齿轮和驱动轮通过花键连接，其它通过轴承连接；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：冀世军，任勇聪，赵继，王海森，李建锋，张炳伟，闫俊杰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22
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