一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂制造技术

本发明专利技术公开一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，包括基座、万向脚轮、钢丝绳、机架、滑轮、压电超声振子、转台轴承、七个节臂、L形架、扩展台、抓手机构、摄像头，四个万向脚轮安装于基座下侧，机架上设有两条导轨，滑轮转动安装于油缸推杆的顶端，第一节臂与机架构成移动副，油缸伸缩控制第一节臂上下移动，每个节臂和与之相连的节臂均构成转动副，第六节臂与L形架构成转动副，第七节臂与L形架紧固连接，第七节臂与扩展台构成转动副，安装于第七节臂内的压电超声振子驱动扩展台转动，抓手机构安装于扩展台上，抓手机构上设有两个摄像头，供操作者观察机械臂周围的作业环境，根据实际作业类型，扩展台也可以连接其他的夹持机构、焊接机构。

A piezoelectric ultrasonic vibrator driven mechanical arm for harsh working conditions

The invention discloses a piezoelectric ultrasonic oscillator driven maintenance manipulator used in bad working conditions, including a base seat, a Wan Xiang foot wheel, a steel wire rope, a frame, a pulley, a piezoelectric ultrasonic vibrator, a turntable bearing, seven arm, a L frame, an extension table, a mobile phone structure, a camera, and a four Wan Xiang foot wheel installed on the underside of the base. There are two slideways on which the pulley is mounted on the top of the cylinder push rod. The first arm and the frame constitute a moving pair. The oil cylinder retracts and controls the first arm to move up and down. Each arm and the joint arm form a rotating pair. The sixth arm and the L frame form a rotating pair. The seventh arm is fastened to the L frame and the seventh arm is connected. With the expansion platform, a rotating pair is formed, the piezoelectric ultrasonic oscillator installed in the seventh arm is driven by the expansion platform, the cell phone is installed on the expansion platform, and the mobile phone is equipped with two cameras for the operator to observe the working environment around the manipulator. According to the actual operation type, the expansion platform can also connect to the other clamping mechanism. Welding mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂
本专利技术涉及一种应用于强磁场、强辐射等不适合人工作业的环境中的检修机械臂装置，具体涉及的是一种应用于强磁场强辐射工况的检修机械臂装置。
技术介绍
托卡马克装置内外表面积和体积较大，内壁一般采用分块制造再装配工艺设计方法。以EAST为例，组成其内壁的单元块大小一般为0.25m2(50cm×50cm)左右，重达数十公斤。为防止辐射和发生泄漏事故，要求焊接和装配精度最低为±2mm。ITER运转起来之后，内壁温度高达120-200℃，热能密度启动时可达5MW/m2，关机时亦可达0.5MW/m2，真空度为10-6Pa，磁场强度可达6.2T，γ辐射最高达10Gy/h。这种高温、高真空、高磁场和高辐射的工况极端恶劣危险。即使因维护检修作业处于停机状态时，其内壁位置处仍残存较大的高能辐射和电磁辐射以及约3.5T的较强磁场，人类无法直接进入其中进行作业。因此，在托卡马克腔等具有强磁场、强辐射的恶劣工况中，设备的检修、装配、拆卸、焊接、搬运等作业必须采用机械臂装置完成。现有的机械臂中，其关节的转动多由电机驱动，在强磁场、强辐射的工况中，电机极有可能出现信号丢失或干扰出错的情况，这对于昂贵的被检修设备和负重的机械臂都是非常危险的，因此急需开发出能够应用于强磁场、强辐射工况的机械臂装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，自动化程度高，自由度高，其关节的转动通过液压马达驱动，运行稳定，抗干扰能力强，能够适应于强磁场、强辐射的工作环境。本专利技术采取的技术方案为：一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，包括基座、万向脚轮、钢丝绳、机架、导轨、油缸、滑轮、转台轴承、转子、压电超声振子、密封盖、滑块、第一节臂、第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂、第六节臂、第七节臂、L形架、扩展台、抓手机构、左摄像头、右摄像头，其特征在于：万向脚轮具有自锁功能，四个万向脚轮安装于基座下侧，使基座能够实现全向移动，操作扶手和配重块安装于基座上侧后端，机架固定安装于基座上侧前端，机架后侧下端设有钢丝绳连接座，机架前侧竖直方向设有两条导轨，油缸安装于机架中心位置，滑轮转动安装于油缸推杆的顶端，第一节臂后端设有四个滑块，所述四个滑块两两安装于两条导轨上，使第一节臂与机架构成移动副，钢丝绳一端连接于钢丝绳连接座，另一端通过滑轮，与第一节臂上端连接。进一步的，如图2所示，所述的压电超声振子上设有驱动足和安装座，如图3所示，第一节臂前端竖直方向设有圆柱形空腔，第一节臂与第二节臂之间安装有转台轴承，使前两者构成转动副，一个转子通过螺钉与第二节臂紧固连接，三个压电超声振子的安装座通过螺钉均布安装于第一节臂的空腔内壁，三个压电超声振子的驱动足均与转子内壁压紧接触，一个密封盖安装于第一节臂前端下侧，将第一节臂前端的空腔与外部空气隔绝，防止粉尘污染。进一步的，如图4所示，所述的第二节臂前端竖直向设有圆柱空腔，第二节臂与第三节臂之间安装有转台轴承，使前两者构成转动副，一个转子通过螺钉与第三节臂紧固连接，三个压电超声振子的安装座通过螺钉均布安装于第二节臂的空腔内壁，三个压电超声振子的驱动足均与转子内壁压紧接触，一个密封盖安装于第二节臂前端下侧，第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂结构完全相同，第三节臂和第四节臂之间的连接结构、第四节臂和第五节臂之间的连接结构、第五节臂与第六节臂之间的连接结构均与第二节臂和第三节臂之间的连接结构相同，因此不再赘述。进一步的，如图5所示，所述的第六节臂前端水平向设有圆柱空腔，第六节臂与L形架之间安装有转台轴承，使前两者构成转动副，一个转子通过螺钉与L形架紧固连接，三个压电超声振子的安装座通过螺钉均布安装于第六节臂的空腔内壁，三个压电超声振子的驱动足均与转子内壁压紧接触，一个密封盖安装于第六节臂前端空腔开口处。进一步的，如图5所示，所述的第七节臂与L形架通过螺钉紧固连接，第七节臂内部设有圆柱形空腔，第七节臂前端与扩展台之间安装有一个转台轴承，使前两者构成转动副，三个压电超声振子的安装座通过螺钉均布安装于第七节臂的空腔内壁，三个压电超声振子的驱动足均与转子内壁压紧接触。进一步的，所述的抓手机构通过螺钉与扩展台紧固连接，抓手机构上安装有两个摄像头，供操作者观察机械臂周围的作业环境，根据实际作业类型，扩展台也可以连接其他的夹持机构、焊接机构。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术中压电超声振子结构示意图。图3为本专利技术中第一节臂与第二节臂连接位置的局部剖面结构示意图。图4为本专利技术竖直中心面内的局部剖面结构示意图。图5为本专利技术水平面内的局部剖面结构示意图。图6为本专利技术任一姿态示意图。附图标号：0.1驱动足、0.2压电陶瓷片、0.3安装座、0.4金属基体、1基座、1.1万向脚轮、1.2配重块、1.3操作扶手、2钢丝绳、3机架、3.1钢丝绳连接座、3.2导轨、4油缸、4.1滑轮、5第一节臂、5.1转台轴承、5.2转子、5.3压电超声振子、5.4密封盖、5.5滑块、6第二节臂、6.1转台轴承、6.2转子、6.3压电超声振子、6.4密封盖、7第三节臂、8第四节臂、9第五节臂、9.2转子、9.3压电超声振子、10第六节臂、10.1转台轴承、10.2转子、10.3压电超声振子、10.4密封盖、11L形架、12第七节臂、12.1转台轴承、12.2转子、12.3压电超声振子、13扩展台、14抓手机构、15.1左摄像头、15.2右摄像头。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述，在此专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。如图1所示，一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，包括基座1、万向脚轮1.1、钢丝绳2、机架3、导轨3.2、油缸4、滑轮4.1、转台轴承(5.1、6.1、10.1、12.1)、转子(5.2、6.2、9.2、10.2、12.2)、压电超声振子(5.3、6.3、9.3、10.3、12.3)、密封盖(5.4、6.4、10.4)、滑块5.5、第一节臂5、第二节臂6、第三节臂7、第四节臂8、第五节臂9、第六节臂10、第七节臂12、L形架11、扩展台13、抓手机构14、左摄像头15.1、右摄像头15.2，其特征在于：万向脚轮1.1具有自锁功能，四个万向脚轮1.1安装于基座1下侧，使基座1能够实现全向移动，操作扶手1.3和配重块1.2安装于基座1上侧后端，机架3固定安装于基座1上侧前端，机架3后侧下端设有钢丝绳连接座3.1，机架3前侧竖直方向设有两条导轨3.2，油缸4安装于机架3中心位置，滑轮4.1转动安装于油缸4推杆的顶端，第一节臂5后端设有四个滑块5.5，所述四个滑块5.5两两安装于两条导轨3.2上，使第一节臂5与机架3构成移动副，钢丝绳2一端连接于钢丝绳连接座3.1，另一端通过滑轮4.1，与第一节臂5上端连接。如图2所示，所述的压电超声振子(5.3、6.3、9.3、10.3、12.3)上设有驱动足0.1和安装座0.3，如图3所示，第一节臂5前端竖直方向设有圆柱形空腔，第一节臂5与第二节臂6之间安装有转台轴承5.1，使前两者构成转动副，一个转子5.2通过螺钉与第二节臂6紧固连接，三个压电超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，包括基座(1)、万向脚轮(1.1)、钢丝绳(2)、机架(3)、导轨(3.2)、油缸(4)、滑轮(4.1)、转台轴承(5.1、6.1、10.1、12.1)、转子(5.2、6.2、9.2、10.2、12.2)、压电超声振子(5.3、6.3、9.3、10.3、12.3)、密封盖(5.4、6.4、10.4)、滑块(5.5)、第一节臂(5)、第二节臂(6)、第三节臂(7)、第四节臂(8)、第五节臂(9)、第六节臂(10)、第七节臂(12)、L形架(11)、扩展台(13)、抓手机构(14)、左摄像头(15.1)、右摄像头(15.2)，其特征在于：四个万向脚轮(1.1)安装于基座(1)下侧，机架(3)固定安装于基座(1)上侧前端，机架(3)后侧下端设有钢丝绳连接座(3.1)，机架(3)前侧竖直方向设有两条导轨(3.2)，油缸(4)安装于机架(3)中心位置，滑轮(4.1)转动安装于油缸(4)推杆的顶端，第一节臂(5)后端设有四个滑块(5.5)，所述四个滑块(5.5)两两安装于两条导轨(3.2)上，使第一节臂(5)与机架(3)构成移动副，钢丝绳(2)一端连接于钢丝绳连接座(3.1)，另一端通过滑轮(4.1)，与第一节臂(5)上端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，包括基座(1)、万向脚轮(1.1)、钢丝绳(2)、机架(3)、导轨(3.2)、油缸(4)、滑轮(4.1)、转台轴承(5.1、6.1、10.1、12.1)、转子(5.2、6.2、9.2、10.2、12.2)、压电超声振子(5.3、6.3、9.3、10.3、12.3)、密封盖(5.4、6.4、10.4)、滑块(5.5)、第一节臂(5)、第二节臂(6)、第三节臂(7)、第四节臂(8)、第五节臂(9)、第六节臂(10)、第七节臂(12)、L形架(11)、扩展台(13)、抓手机构(14)、左摄像头(15.1)、右摄像头(15.2)，其特征在于：四个万向脚轮(1.1)安装于基座(1)下侧，机架(3)固定安装于基座(1)上侧前端，机架(3)后侧下端设有钢丝绳连接座(3.1)，机架(3)前侧竖直方向设有两条导轨(3.2)，油缸(4)安装于机架(3)中心位置，滑轮(4.1)转动安装于油缸(4)推杆的顶端，第一节臂(5)后端设有四个滑块(5.5)，所述四个滑块(5.5)两两安装于两条导轨(3.2)上，使第一节臂(5)与机架(3)构成移动副，钢丝绳(2)一端连接于钢丝绳连接座(3.1)，另一端通过滑轮(4.1)，与第一节臂(5)上端连接。2.如权利要求1所述的一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，其特征在于：压电超声振子(5.3、6.3、9.3、10.3、12.3)上设有驱动足(0.1)和安装座(0.3)，第一节臂(5)前端竖直方向设有圆柱形空腔，第一节臂(5)与第二节臂(6)之间安装有转台轴承(5.1)，使前两者构成转动副，一个转子(5.2)通过螺钉与第二节臂(6)紧固连接，三个压电超声振子(5.3)的安装座(0.3)通过螺钉均布安装于第一节臂(5)的空腔内壁，三个压电超声振子(5.3)的驱动足(0.1)均与转子(5.2)内壁压紧接触，一个密封盖(5.4)安装于第一节臂(5)前端下侧，将第一节臂(5)前端的空腔与外部空气隔绝，防止粉尘污染。3.如权利要求1所述的一种应用于恶劣工况的压电超声振子驱动型检修机械臂，其特征在于：第二节臂(6)与第三节...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：连雪芳，
类型：发明
国别省市：天津,12