管道外壁行走扫查装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管道外壁行走扫查装置，包括两个传感器支架、两个夹紧手爪和一个翻转机构；两个传感器支架可往复转动地设置在两个夹紧的两侧；夹紧手爪包括夹紧机构和行走机构；翻转机构包括活动连接且能相对翻转至少90

【技术实现步骤摘要】
管道外壁行走扫查装置


[0001]本专利技术涉及管道无损检测
，特别涉及一种管道外壁行走扫查装置。

技术介绍

[0002]由于流体的腐蚀和冲击作用，相关行业所使用的管道装置需要根据使用环境与磨损程度进行定期维护和检修。管道管壁缺陷的检测过程通常要依赖人工手动进行扫查与检测，其工作效率很低。因此，为了提高检验效率和降低人力成本，提出了管道外壁可行走扫查式机器人，来实现自动扫查工作。
[0003]现如今，管外壁检测机器人是在工业机器人领域重要的发展方向之一，例如在石化管道检测行业、桥梁建筑及生活资源等工业和民用生产过程领域中都有很好的应用。在管道维护过程中，使用人工检测作业效率较低，错检率偏高，部分场合需要反复检测，且作业环境的安全性较低。为解决这些问题，国内外很多学者对管道外行走爬壁机构进行了研究。常见的管道缺陷可分为以下两种：1)管道制造时产生的缺陷，例如对管道进行焊接时产生的气孔和裂纹凹坑等缺陷；2)管道长期工作导致管壁内外的腐蚀、破损等。外管壁的腐蚀通常是由管道外界环境引起的；内管壁的腐蚀通常是由于传输含有腐蚀性物质的载体造成的，内壁会出现凹坑、孔洞、减薄等情况。此外，某些专用管道由复杂的连接构件组成，包括转弯关节、十字、丁字关节等，同时还包含各种阀门以及辅助安全装置等，使得检测可操作的空间范围变小，导致很多狭小区域难以开展检测，无法实现对管道的全方位扫查工作。而目前开发的多数管道机器人无法按照检测工艺要求实现全方位无盲点扫查工作，因此需要开发管道外壁行走机构完成实现上述功能。
[0004]目前管道爬壁机器人的种类较多，按管道夹紧方式可以分为机械抱紧式、重力锁紧式、仿生式。其中，机械抱紧式的种类偏多，发展的也较为成熟，按照移动方式又可分为轮式、履带式、足式等机构式。其中，已公开专利CN208239365U公开了一种基于相控阵双探头的管道扫查装置，已公开专利CN109668964A公开了一种管道扫查架，已公开专利CN108407909A公开了一种管道外探伤行走机器人，其中第一个已公开专利是通过两个扫描探头对管道完成一周的检测，第二个已公开专利中的机构只能完成对管道的圆周式扫查，而第三种已公开专利中对管道进行了直线扫查。这三种专利都不能对管道进行全方位扫查，如果遇到障碍物或是出现管道转弯的情况就无法完成检测工作，从而影响扫查检测效果和效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种实现可变形态避障、无盲点检测、轻量化设计，且能够通过无损探伤传感器完成管道壁缺陷检测的管道外壁行走扫查装置。
[0006]为此，本专利技术技术方案如下：
[0007]一种管道外壁行走扫查装置，包括两个相同的传感器支架、两个相同的夹紧手爪和一个翻转机构；两个夹紧手爪呈平行且间隔设置，两个传感器支架平行设置并以与两个
夹紧手爪呈同轴设置的方式间隔固定在两个夹紧手爪的两侧；翻转机构由两个铰接连接并能够相对翻转至少90
°
的活动结构构成，两个夹紧手爪分别固定在两个活动结构的底侧；其中，
[0008]传感器支架包括自上而下依次设置在一个齿轮固定板上的齿轮驱动电机、弧形支架和两个并排设置并可自由转动的导向轮；齿轮驱动电机以其输出轴呈水平设置的方式固定在齿轮固定板背侧，其输出轴前端穿设至齿轮固定板前侧且轴端固定有驱动齿轮；弧形支架为一开口朝下设置的半圆环体，其外弧面上设有外齿圈并与驱动齿轮啮合，其内弧形面上沿周向开设有内置两个导向轮的弧形通槽；弧形支架的两个底端处对称安装有两个安装传感器的距离调节模块；
[0009]夹紧手爪包括夹紧机构和行走机构；其中，夹紧机构包括两个夹紧臂、两组导轨和一个直线推杆构成；两个夹紧臂为呈对称设置的两个弧形体并构成呈竖直设置的类环形结构；每组导轨由直线导轨和能够在直线导轨内往复滑动的导轨滑块构成；两组导轨对称设置在两个夹紧臂上方，并使二者的导轨滑块能够在直线导轨内沿水平方向往复滑动；两组导轨的导轨滑块的顶端分别固定在直线推杆的固定端和活动端、底端分别固定在两个夹紧臂的顶部，使两个夹紧臂之间的间距可调；夹紧机构通过对称设置并固定在两组导轨外侧壁面上的两块传感器支架连接板与邻侧传感器支架的齿轮固定板连接固定为一体；
[0010]行走机构包括行走驱动电机、辅助轮、减速装置、轮体支架和驱动轮；轮体支架由依次连接的倒形辅助轮架、水平连接板和倒形驱动轮架构成，其水平连接板固定在两组导轨的直线导轨上，使辅助轮架和驱动轮架置于夹紧机构两侧；辅助轮和驱动轮分别以其轴线平行于直线推杆轴线的方式可转动地设置在辅助轮架和驱动轮架上；行走驱动电机和减速装置固定在驱动轮架上，减速装置的减速输出端与驱动轮的中心轴连接、输入端与行走驱动电机的输出轴连接。
[0011]进一步地，距离调节模块包括内六角螺栓、型支架、缓冲弹簧、探头安装架和万向轮；其中，型支架由呈垂直设置并相连接的固定板和调节板构成，其外侧板面固定在弧形支架的底端端面上，并使其调节板位于弧形支架的外弧面一侧；探头安装架设置在固定板的另一侧板面上，其靠近调节板一侧的端面上开设有调节螺孔，使内六角螺栓以其内六角锁紧端位于型支架外侧的方式依次穿设在调节板的中心通孔、以及探头安装架的调节螺纹孔内；万向轮居中安装在远离调节板一侧的端面上；缓冲弹簧以部分压缩的状态套装在内六角螺栓外侧、并位于探头安装架与调节板之间。
[0012]进一步地，在每组导轨中，直线导轨为一由竖直设置的轨道连接板、以及两块竖直设置且端部分别连接在轨道连接板两侧的导轨板构成的形导轨架，且两块导轨板的内侧板面上沿长度方向居中开设有轨道槽；导轨滑块为一对侧侧壁上居中设有横向凸条的滑块，且每侧的横向凸条的外侧壁面上间隔设置有两个可自由转动的滑动轮；导轨滑块两侧的滑动轮分别内嵌在直线导轨两侧的轨道槽内，使导轨滑块能够相对于直线导轨在水平方向上往复滑动；两组导轨以二者直线导轨的开口相对的方式呈对称设置。
[0013]进一步地，夹紧机构还包括两个抱紧轮模块，二者对称地设置在两个夹紧臂的底端；抱紧轮模块包括两个内六角螺栓、一个减震连接件、两个支撑弹簧、一块辅助支撑轮连接板、两个辅助支撑轮连接架和两对辅助支撑轮构成；其中，减震连接件由相连接的上连接部和下连接部构成，且二者之间所成夹角为钝角；减震连接件的上连接部呈竖直设置，其顶
端固定在夹紧臂的底端，并使减震连接件的下连接部朝向夹紧手爪的内侧呈斜向设置；减震连接件的下连接部上沿垂直于下连接部的方向对称开设有两个螺孔，使两个内六角螺栓自下而上穿设在两个螺纹孔内，且二者的尾端垂直并居中固定在辅助支撑轮连接板的一侧板面上；两个支撑弹簧分别套装在两个内六角螺栓外侧，并位于下连接部与辅助支撑轮连接板之间；两个辅助支撑轮连接架为两个条状弧形块体，二者沿夹紧臂的周向方向呈平行间隔设置并固定在辅助支撑轮连接板的另一侧板面上；每个辅助支撑轮连接架的两端均向外侧延伸并形成有连接轴，使每对辅助支撑轮分别可转动地设置在辅助支撑轮连接架两端的连接轴上。
[0014]进一步地，该管道外壁行走扫查装置还包括翻转机构，其由第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道外壁行走扫查装置，其特征在于，包括两个相同的传感器支架(1)、两个相同的夹紧手爪(2)和一个翻转机构(3)；两个夹紧手爪(2)呈平行且间隔设置，两个传感器支架(1)平行设置并以与两个夹紧手爪(2)呈同轴设置的方式间隔固定在两个夹紧手爪(2)的两侧；翻转机构(3)由两个铰接连接并能够相对翻转至少90
°
的活动结构构成，两个夹紧手爪(2)分别固定在两个活动结构的底侧；其中，传感器支架(1)包括自上而下依次设置在一个齿轮固定板(1b)上的齿轮驱动电机(1c)、弧形支架(1e)和两个并排设置并可自由转动的导向轮(1d)；齿轮驱动电机(1c)以其输出轴呈水平设置的方式固定在齿轮固定板(1b)背侧，其输出轴前端穿设至齿轮固定板(1b)前侧且轴端固定有驱动齿轮(1a)；弧形支架(1e)为一开口朝下设置的半圆环体，其外弧面上设有外齿圈并与驱动齿轮(1a)啮合，其内弧形面上沿周向开设有内置两个导向轮(1d)的弧形通槽；弧形支架(1e)的两个底端处对称安装有两个安装传感器的距离调节模块(1f)；夹紧手爪(2)包括夹紧机构和行走机构；其中，夹紧机构包括两个夹紧臂(2f)、两组导轨和一个直线推杆(2c)构成；两个夹紧臂(2f)为呈对称设置的两个弧形体并构成呈竖直设置的类环形结构；每组导轨由直线导轨和能够在直线导轨内往复滑动的导轨滑块(2d)构成；两组导轨对称设置在两个夹紧臂(2f)上方，并使二者的导轨滑块(2d)能够在直线导轨内沿水平方向往复滑动；两组导轨的导轨滑块(2d)的顶端分别固定在直线推杆(2c)的固定端和活动端、底端分别固定在两个夹紧臂(2f)的顶部，使两个夹紧臂(2f)之间的间距可调；夹紧机构通过对称设置并固定在两组导轨外侧壁面上的两块传感器支架连接板与邻侧传感器支架(1)的齿轮固定板(1b)连接固定为一体；行走机构包括行走驱动电机(2a)、辅助轮(2b)、减速装置(2h)、轮体支架(2i)和驱动轮(2j)；轮体支架(2i)由依次连接的倒U形辅助轮架、水平连接板和倒U形驱动轮架构成，其水平连接板固定在两组导轨的直线导轨上，使辅助轮架和驱动轮架置于夹紧机构两侧；辅助轮(2b和驱动轮(2j)分别以其轴线平行于直线推杆(2c)轴线的方式可转动地设置在辅助轮架和驱动轮架上；行走驱动电机(2a)和减速装置(2h)固定在驱动轮架上，减速装置(2h)的减速输出端与驱动轮(2j)的中心轴连接、输入端与行走驱动电机(2a)的输出轴连接。2.根据权利要求1所述的管道外壁行走扫查装置，其特征在于，距离调节模块(1f)包括内六角螺栓(1g)、L型支架(1h)、缓冲弹簧(1i)、探头安装架(1j)和万向轮(1k)；其中，L型支架(1h)由呈垂直设置并相连接的固定板和调节板构成，其外侧板面固定在弧形支架(1e)的底端端面上，并使其调节板位于弧形支架(1e)的外弧面一侧；探头安装架(1j)设置在固定板的另一侧板面上，其靠近调节板一侧的端面上开设有调节螺孔，使内六角螺栓(1g)以其内六角锁紧端位于L型支架(1h)外侧的方式依次穿设在调节板的中心通孔、以及探头安装架(1j)的调节螺纹孔内；万向轮(1k)居中安...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凉，刘海奎，聂广银，赵新华，宋茏康，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：