一种单驱动伸缩式管内机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种单驱动伸缩式管内机器人，所述机器人包含转子、前支撑、后支撑、前导向、后导向和电机。一个电机驱动转子转动，转动一圈为一个周期。在转动的前半个周期内，前支撑处于支撑状态，支撑到管内壁面，后支撑处于非支撑状态，前支撑收缩并驱动转子前进，转子驱动后支撑收缩。在后半个周期内，后支撑处于支撑状态，支撑在管内壁面，前支撑处于非支撑状态，后支撑伸展并驱动转子前进，转子驱动前支撑伸展。在一个周期内，前支撑和后支撑实现一次收缩和伸展，机器人在管内前进一步，在这个过程中，可对管道进行检测和维护清理。

【技术实现步骤摘要】
一种单驱动伸缩式管内机器人
本专利技术涉及一种单驱动伸缩式管内机器人，属于机械领域。
技术介绍
管道被大量应用于各个行业，在使用过程中，需要对管道进行检测和维护。比如管式换热器被广泛应用于循环水冷却，特别是火电厂的凝汽器，就是由大量直径20mm左右、长度20m左右的管束构成，由于流体含有杂质，长期在管内流动会导致管内壁面出现污垢，影响换热效率，降低机组的经济性。对于这类较长且直径较小的管道的检测和清理难度很高。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在于提供一种单驱动伸缩式管内机器人，可用于10-50mm较小直径管内进行检测和维护。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种单驱动伸缩式管内机器人，包含转子、前支撑、后支撑、前导向、后导向和电机。所述转子，包含前伸缩槽、后伸缩槽、前键轴、后键轴。前伸缩槽和后伸缩槽结构相同，均为绕转子表面的闭环槽道。闭环槽道由两段方向相反的螺旋槽道封闭形成，在两个连接处分别为一小段环形槽道。前键轴和后键轴分别为一段带键的轴，位于转子的外端，用于安装前支撑和后支撑。前键轴和后键轴的外端为光轴，用于固定安装前导向和后导向。所述后支撑，包含驱动结构、支撑结构、支撑驱动爪和壳体。后支撑安装在转子后端的键轴上。所述驱动结构为圆柱形状，安装在转子的前键轴上，随轴旋转，并可轴向运动。圆柱表面有两道闭环槽道，分别为轴向同步槽和支撑驱动槽。轴向同步槽为环形槽道。支撑驱动槽为两段轴向位置不同的环形槽拼接而成，在两个拼接处采用螺旋过渡和圆角过渡进行光顺。所述支撑结构，包含径向滑块、轴向滑块和工字型连接件。工字型连接件的两端分别安装在径向滑块和轴向滑块的凹槽内。轴向滑块做轴向运动，进而通过工字型连接件驱动径向滑块在壳体底部的径向槽内沿径向方向运动。所述支撑驱动爪，安装在驱动结构和支撑结构的轴向滑块之间，爪头置于驱动结构的支撑驱动槽内。转子带动驱动结构旋转的时候，支撑驱动槽驱动支撑驱动爪轴向运动，进而驱动支撑结构的轴向滑块做轴向运动，进而通过工字型连接件驱动径向滑块在壳体底部的径向槽内径向运动。径向滑块径向运动到最外端时，顶着管内壁面，则支撑固定，处于支撑状态，径向滑块径向运动到最内端时，离开管内壁面，则支撑处于非支撑状态，可以前后移动。所述壳体为桶状，内壁有轴向同步爪和伸缩驱动爪，分别靠近底部和开口处。轴向同步爪伸入驱动结构的轴向同步槽内，实现后支撑整体的轴向同步运动，并且不影响后支撑旋转部件的转动。伸缩驱动爪伸入转子的伸缩驱动槽内，实现伸缩爬行，当支撑固定的时候，支撑驱动转子前进，当支撑不固定的时候，转子驱动支撑收缩和伸展。壳体底部有径向槽，用于支撑结构的径向滑块在槽内径向运动。所述前支撑，与后支撑结构相同，安装在转子的前键轴上，相对于转子中间为中心，对称布置。所述前导向和后导向，结构相同，包含导向架和导向轮，分别安装在前支撑和后支撑的外端，并且有一段距离，用来容纳前、后支撑的伸缩运动。导向轮安装在导向架上，圆周方向均布3个，导向轮与管内壁面接触且有一定的挤压力，导向轮可旋转，允许机器人在管内沿轴向运动，并且阻止机器人在管内沿周向旋转运动。所述电机，安装在后支撑外侧的后导向的导向架上，给整个机器人提供动力，电机轴与转子的轴连在一起。本专利技术利用上述方案，通过电机驱动转子旋转，在转动一圈的周期内，实现一次伸缩前进：前半个周期内，前支撑的支撑驱动槽在随转子旋转时驱动轴向滑块朝前运动，轴向滑块通过工字型连接件驱动径向滑块沿着前支撑壳体底部的径向槽径向朝外运动，最后径向滑块顶在管内壁面上，此时前支撑固定；同时后支撑的支撑驱动槽在旋转时驱动轴向滑块朝前运动，轴向滑块通过工字型连接件驱动径向滑块沿着后支撑壳体底部的径向槽径向朝内运动，径向滑块远离管内壁面，此时后支撑不固定。在保持前支撑固定、后支撑不固定的状态下，转子继续转动，通过前、后伸缩槽驱动前、后支撑轴向相互收缩靠拢，即前支撑不动，前伸缩槽驱动转子向前运动一步，后伸缩槽驱动后支撑向前运动一步；后半个周期内，后支撑的支撑驱动槽在旋转时驱动轴向滑块朝后运动，轴向滑块通过工字型连接件驱动径向滑块沿着后支撑壳体底部的径向槽径向朝外运动，最后径向滑块顶在管内壁面上，此时后支撑固定；同时前支撑的支撑驱动槽在旋转时驱动轴向滑块朝后运动，轴向滑块通过工字型连接件驱动径向滑块沿着前支撑壳体底部的径向槽径向朝内运动，径向滑块远离管内壁面，此时前支撑不固定。在保持后支撑固定、前支撑不固定的状态下，转子继续转动，通过前、后伸缩槽驱动前、后支撑轴向相互伸开远离，即后支撑不动，后伸缩槽驱动转子向前运动一步，前伸缩槽驱动前支撑向前运动一步。本专利技术采用一个电机，结构简单，可靠性高。传动部件考虑了弹簧高频率工作下的寿命问题以及微小尺寸的齿轮寿命和传动力小的问题，摒弃了齿轮和弹簧，在水环境下也可长期稳定运行。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。附图说明附图1是本专利技术实施例中的机器人。附图2是本专利技术实施例中的机器人内部图。附图3是本专利技术实施例中的机器人导向。附图4是本专利技术实施例中的机器人转子。附图5是本专利技术实施例中的机器人的后支撑。附图6是本专利技术实施例中的后支撑的壳体。附图7是本专利技术实施例中的后支撑的支撑机构。附图8是本专利技术实施例中的后支撑的支撑机构的轴向滑块。附图9是本专利技术实施例中的后支撑的支撑机构的工字型连接件。附图10是本专利技术实施例中的后支撑的驱动结构。附图11是本专利技术实施例中的后支撑的支撑驱动爪。附图12是本专利技术实施例中的机器人的前支撑。附图13是本专利技术实施例中的前支撑的壳体。附图14是本专利技术实施例中的前支撑的支撑机构。附图15是本专利技术实施例中的前支撑的支撑机构的轴向滑块。附图16是本专利技术实施例中的前支撑的支撑机构的工字型连接件。附图17是本专利技术实施例中的前支撑的驱动结构。附图18是本专利技术实施例中的前支撑的支撑驱动爪。附图19是本专利技术实施例中的所有驱动槽在一个伸缩周期的展开图。图中：1-转子；2-前支撑；3-前导向；4-后支撑；5-后导向；6-电机；7-导向架；8-导向轮；9-前伸缩槽；10-前键轴；11-后伸缩槽；12-后键轴；13-壳体；14-驱动结构；15-支撑驱动爪；16-支撑结构；17-伸缩驱动爪；18-轴向同步爪；19-径向槽；20-轴向滑块；21-工字型连接件；22-径向滑块；23-支撑驱动槽；24-轴向同步槽；25-爪头；33-壳体；34-驱动结构；35-支撑驱动爪；36-支撑结构；37-伸缩驱动爪；38-轴向同步爪；39-径向槽；40-轴向滑块；41-工字型连接件；42-径向滑块；43-支撑驱动槽；44-轴向同步槽；45-爪头；50-前支撑段；51-收缩段；52-后支撑段；53-伸展段。具体实施方式如图1和图2所示的机器人，包含转子1、前支撑2、前导向3、后支撑4、后导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单驱动伸缩式管内机器人，其特征在于，所述机器人包含转子、前支撑、后支撑、前导向、后导向和电机：所述前支撑和后支撑分别安装在转子中部靠前和靠后的位置，所述后前导向位于在前支撑的前端，并且距离前支撑一定距离，所述后导向位于后支撑的后端，并且距离后支撑一定距离；所述电机安装在后导向的导向架上；所述前导向和后导向结构相同，包含导向架和导向轮，导向轮圆周方向均布三个安装在导向架上，并且支撑到管内壁面上且有一定的挤压力。/n

【技术特征摘要】
1.一种单驱动伸缩式管内机器人，其特征在于，所述机器人包含转子、前支撑、后支撑、前导向、后导向和电机：所述前支撑和后支撑分别安装在转子中部靠前和靠后的位置，所述后前导向位于在前支撑的前端，并且距离前支撑一定距离，所述后导向位于后支撑的后端，并且距离后支撑一定距离；所述电机安装在后导向的导向架上；所述前导向和后导向结构相同，包含导向架和导向轮，导向轮圆周方向均布三个安装在导向架上，并且支撑到管内壁面上且有一定的挤压力。


2.根据权利要求1所述的一种单驱动伸缩式管内机器人，其特征在于，所述转子的中部为圆柱状，绕柱状表面有两道闭环槽道，分别为前伸缩槽和后伸缩槽；前伸缩槽和后伸缩槽的结构完全相同，并以转子的中间为中心对称布置，均由两段方向相反的螺旋槽道连接形成，两个连接处均为一小段环形槽道；前伸缩槽的前端和后伸缩槽的后端均为带键的轴，分别安装前支撑和后支撑，最外端为光轴，分别固定安装前导向和后导向。


3.根据权利要求1所述的一种单驱动伸缩式管内机器人，其特征在于，所述前支撑和后支撑结构相同，分别安装在转子的前键轴和后键轴上，以转子的中间为中心对称布置；所述前支撑和后支撑，均包含驱动结构、支撑结构、支撑驱动爪和壳体；支撑驱动爪安装在驱动结构和支撑结构之间，均位于壳体内。


4.根据权利要求3所述的一种单驱动伸缩式管内机器人，所述驱动结构为圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春国，
申请(专利权)人：西安绿动透平技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61