一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及管道打磨機器人領域，具體的說是一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，包括一號關節(jié)、位于一號關節(jié)后方的二號關節(jié)與三號關節(jié)、位于一號關節(jié)前端的打磨裝置、位于三號關節(jié)后端的清掃裝置、微型攝像頭、以及紅外傳感器；所述的一號關節(jié)與二號關節(jié)、二號關節(jié)與三號關節(jié)之間均通過萬向聯(lián)軸器相連接；所述的打磨裝置包括一號板、六根打磨氣缸、二號板、打磨電機和砂輪；所述的清掃裝置包括清掃電機、清掃轉盤和橡皮刷條。本發(fā)明能夠在直長鋼管，以及彎管等復雜形狀鋼管內進行打磨作業(yè)，且本發(fā)明的打磨砂輪能任意調節(jié)位置及角度，進而能夠根據(jù)管道內具體的情況對管壁進行局部細致打磨。
【專利說明】一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及管道打磨機器人領域，具體的說是一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人。
【背景技術】
[0003]鋼管(Steelpipe)生產技術的發(fā)展開始于自行車制造業(yè)的興起、19世紀初期石油的開發(fā)、兩次世界大戰(zhàn)期間艦船、鍋爐、飛機的制造，第二次世界大戰(zhàn)后火電鍋爐的制造，化學工業(yè)的發(fā)展以及石油天然氣的鉆采和運輸?shù)?，都有力地推動著鋼管工業(yè)在品種、產量和質量上的發(fā)展。
[0004]鋼管不僅用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機械零件和容器，它還是一種經濟鋼材。用鋼管制造建筑結構網架、支柱和機械支架，可以減輕重量，節(jié)省金屬20?40%，而且可實現(xiàn)工廠化機械化施工。用鋼管制造公路橋梁不但可節(jié)省鋼材、簡化施工，而且可大大減少涂保護層的面積，節(jié)約投資和維護費用。
[0005]鋼管內壁打磨的方法一般有兩種:
一種是鋼管精加工設備。目前國內外鋼管內壁修磨設備一種是內孔鏜磨機，其加工不同孔徑的鋼管時需更換不同的磨頭，且該設備造價高、磨頭備件多、生產率低下；
另一種是只針對鋼管管端的內外圓修磨設備，這兩種鋼管內壁修磨設備都有其本身的局限性。
[0006]而上述方法對短管打磨具有一定優(yōu)勢，但對于長鋼管，上述設備無法做到有效打磨，同時，現(xiàn)有鋼管內壁打磨設備靈活性差，打磨的磨頭無法對鋼管內壁局部進行細致打磨。
[0007]鑒于此，現(xiàn)急需一種能夠有效打磨長鋼管內壁，且能夠適應彎管等復雜環(huán)境下打磨的設備，并且該設備能實現(xiàn)對鋼管內壁局部進行細致打磨。

【發(fā)明內容】

[0008]為了彌補現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，其能夠實現(xiàn)細致打磨長直鋼管內壁，同時能打磨彎管等復雜形狀鋼管內壁。
[0009]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，包括一號關節(jié)、位于一號關節(jié)后方的二號關節(jié)與三號關節(jié)、位于一號關節(jié)前端的打磨裝置、位于三號關節(jié)后端的清掃裝置、微型攝像頭、以及紅外傳感器。
[0010]所述的一號關節(jié)、二號關節(jié)與三號關節(jié)均為圓柱形，所述的一號關節(jié)與二號關節(jié)、二號關節(jié)與三號關節(jié)之間均通過萬向聯(lián)軸器相連接，從而一號關節(jié)與二號關節(jié)、二號關節(jié)與三號關節(jié)之間均可任意轉動，所述的三號關節(jié)后端設置有支板。
[0011]所述的一號關節(jié)上沿一號關節(jié)中心軸線均勻安裝有四個驅動裝置，所述的各驅動裝置均包括一對驅動輪、固定架、一對皮帶輪和驅動電機，所述的一對驅動輪通過固定架安裝在一號關節(jié)外圍，所述的一對皮帶輪分別連接一對驅動輪，所述的一對皮帶輪之間通過皮帶相連接，所述的驅動電機與一對皮帶輪之一相連接，工作時，驅動電機轉動帶動皮帶輪轉動，進而帶動各驅動輪轉動，驅動輪轉動進而帶動一號關節(jié)在管道內運動。
[0012]所述的二號關節(jié)與三號關節(jié)均沿各自中心軸線均勻安裝有四對支撐輪，所述的各支撐輪均包括輪體、支撐架、支軸和緩沖彈簧，所述的輪體轉動安裝在支撐架上，所述的支軸一端固定在二號關節(jié)或三號關節(jié)上，支軸另一端可滑動的貫穿支撐架，從而支撐架可繞支軸做小幅上下滑動，所述的緩沖彈簧包繞在支軸表面，且緩沖彈簧一端固定在二號關節(jié)或三號關節(jié)上，緩沖彈簧另一端固定在支撐架下端面，從而支撐架繞支軸上下滑動時，因緩沖彈簧的作用，支撐架在無外力作用下可復位到最初位置；
所述的打磨裝置包括與一號關節(jié)前端面相固連的一號板、六根打磨氣缸、二號板、打磨電機和砂輪，所述的六根打磨氣缸底部均與一號板球鉸接，六根打磨氣缸頂部均與二號板球鉸接，所述的打磨電機安裝在二號板后端，所述的砂輪位于二號板前端，且砂輪與打磨電機主軸相連接，工作時，六根打磨氣缸伸縮帶動二號板六自由度轉動，打磨電機轉動帶動砂輪旋轉以打磨管道內部，且由于打磨電機與砂輪均安裝在二號板上，故砂輪可隨二號板同步進行六自由度轉動;從而砂輪的位置和角度可根據(jù)管道構造進行實時調整，使得本發(fā)明管道內壁的打磨效果相對于傳統(tǒng)管道內壁打磨機器人來說更好。
[0013]所述的清掃裝置包括清掃電機、清掃轉盤以及設置在清掃轉盤四周橡皮刷條，所述的清掃電機固定在三號關節(jié)后端的支板上，所述的清掃轉盤與清掃電機主軸相連接，所述的刷條為圓柱形長條;工作時，清掃電機轉動帶動清掃轉盤轉動，進而帶動刷條轉動以對管道內壁進行清理。
[0014]所述的微型攝像頭安裝在一號關節(jié)前端，微型攝像頭的作用是便于外部操作者實時觀察管道內情況。
[0015]所述的紅外傳感器安裝在砂輪前端中部的打磨電機主軸端面上，紅外傳感器的作用是便于本發(fā)明在行進過程中預判管道內的運動軌跡情況，不至于與管道內壁產生碰撞而造成本發(fā)明的損傷。
[0016]有益效果:
(I)本發(fā)明的設置有三個關節(jié)，各關節(jié)之間通過萬向聯(lián)軸器相連接，由第一個關節(jié)的驅動裝置驅動整體運動，該設計使得本發(fā)明能夠在直長鋼管，以及彎管等復雜形狀鋼管內進行打磨作業(yè)，從而本發(fā)明的適應性廣泛。
[0017](2)本發(fā)明的打磨端采用并聯(lián)機構的設計，使得對管道內壁進行打磨的砂輪能夠六自由度轉動，從而本發(fā)明的打磨砂輪能任意調節(jié)位置及角度，進而能夠根據(jù)管道內具體的情況對管壁進行局部細致打磨，使管道內壁打磨效果更好，從而促進管道壽命的延長。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明進一步說明。
[0019]圖1是本發(fā)明的整體示意圖；
圖2是本發(fā)明前半段的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明后半段的結構示意圖； 圖4是本發(fā)明打磨裝置的結構示意圖；
圖中:一號關節(jié)1、二號關節(jié)2、三號關節(jié)3、打磨裝置4、清掃裝置5、微型攝像頭6、紅外傳感器7、萬向聯(lián)軸器11、驅動裝置12、驅動輪121、固定架122、一對皮帶輪123、驅動電機124、支撐輪21、輪體211、支撐架212、支軸213、緩沖彈簧214、一號板41、打磨氣缸42、二號板43、打磨電機44、砂輪45、清掃電機51、清掃轉盤52、刷條53。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，包括一號關節(jié)1、位于一號關節(jié)I后方的二號關節(jié)2與三號關節(jié)3、位于一號關節(jié)I前端的打磨裝置4、位于三號關節(jié)3后端的清掃裝置5、微型攝像頭6、以及紅外傳感器7。
[0022]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，所述的一號關節(jié)1、二號關節(jié)2與三號關節(jié)3均為圓柱形，所述的一號關節(jié)I與二號關節(jié)2、二號關節(jié)2與三號關節(jié)3之間均通過萬向聯(lián)軸器11相連接，從而一號關節(jié)I與二號關節(jié)2、二號關節(jié)2與三號關節(jié)3之間均可任意轉動，所述的三號關節(jié)3后端設置有支板31。
[0023]所述的一號關節(jié)I上沿一號關節(jié)I中心軸線均勻安裝有四個驅動裝置12，所述的各驅動裝置12均包括一對驅動輪121、固定架122、一對皮帶輪123和驅動電機124，所述的一對驅動輪121通過固定架122安裝在一號關節(jié)I外圍，所述的一對皮帶輪123分別連接一對驅動輪121，所述的一對皮帶輪123之間通過皮帶相連接，所述的驅動電機124與一對皮帶輪123之一相連接，工作時，驅動電機124轉動帶動皮帶輪123轉動，進而帶動各驅動輪121轉動，驅動輪121轉動進而帶動一號關節(jié)I在管道內運動。
[0024]如圖1和圖3所示，本發(fā)明所述的一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，所述的二號關節(jié)2與三號關節(jié)3均沿各自中心軸線均勻安裝有四對支撐輪21，所述的各支撐輪21均包括輪體211、支撐架212、支軸213和緩沖彈簧214，所述的輪體211轉動安裝在支撐架212上，所述的支軸213—端固定在二號關節(jié)2或三號關節(jié)3上，支軸213另一端可滑動的貫穿支撐架212，從而支撐架212可繞支軸213做小幅上下滑動，所述的緩沖彈簧214包繞在支軸213表面，且緩沖彈簧214—端固定在二號關節(jié)2或三號關節(jié)3上，緩沖彈簧214另一端固定在支撐架212下端面，從而支撐架212繞支軸213上下滑動時，因緩沖彈簧214的作用，支撐架212在無外力作用下可復位到最初位置；
如圖1、圖2和圖4所示，本發(fā)明所述的一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，所述的打磨裝置4包括與一號關節(jié)I前端面相固連的一號板41、六根打磨氣缸42、二號板43、打磨電機44和砂輪45，所述的六根打磨氣缸42底部均與一號板41球鉸接，六根打磨氣缸42頂部均與二號板43球鉸接，所述的打磨電機44安裝在二號板43后端，所述的砂輪45位于二號板43前端，且砂輪45與打磨電機44主軸相連接，工作時，六根打磨氣缸42伸縮帶動二號板43六自由度轉動，打磨電機44轉動帶動砂輪45旋轉以打磨管道內部，且由于打磨電機44與砂輪45均安裝在二號板43上，故砂輪45可隨二號板43同步進行六自由度轉動;從而砂輪45的位置和角度可根據(jù)管道構造進行實時調整，使得本發(fā)明管道內壁的打磨效果相對于傳統(tǒng)管道內壁打磨機器人來說更好。
[0025]如圖1和圖3所示，本發(fā)明所述的一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，所述的清掃裝置5包括清掃電機51、清掃轉盤52以及設置在清掃轉盤52四周橡皮刷條53，所述的清掃電機51固定在三號關節(jié)3后端的支板31上，所述的清掃轉盤52與清掃電機51主軸相連接，所述的刷條53為圓柱形長條;工作時，清掃電機51轉動帶動清掃轉盤52轉動，進而帶動刷條53轉動以對管道內壁進行清理。
[0026]所述的微型攝像頭6安裝在一號關節(jié)I前端，微型攝像頭6的作用是便于外部操作者實時觀察管道內情況。
[0027]所述的紅外傳感器7安裝在砂輪45前端中部的打磨電機44主軸端面上，紅外傳感器7的作用是便于本發(fā)明在行進過程中預判管道內的運動軌跡情況，不至于與管道內壁產生碰撞而造成本發(fā)明的損傷。
[0028]工作時，當需要對管道進行打磨，則驅動電機124轉動帶動皮帶輪123轉動，進而帶動各驅動輪121轉動，驅動輪121轉動進而帶動一號關節(jié)I在管道內運動，一號關節(jié)I在管道內運動帶動二號關節(jié)2與三號關節(jié)3緊隨一號關節(jié)I在管道內運動，且由于一號關節(jié)I與二號關節(jié)2，二號關節(jié)2與三號關節(jié)3之間連接有萬向聯(lián)軸器11，從而本發(fā)明能夠較容易的通過彎形管道。所述二號關節(jié)2與三號關節(jié)3的支撐輪21可用于支撐進入管道內二號關節(jié)2與三號關節(jié)3，使二號關節(jié)2與三號關節(jié)3始終處于管道中心，二號關節(jié)2與三號關節(jié)3始終通過支撐輪21接觸管道內壁，從而將滑動摩擦轉變?yōu)闈L動摩擦，減小本發(fā)明在管道內的摩擦阻力，減小驅動電機的負荷；
當一號關節(jié)I帶動二號關節(jié)2與三號關節(jié)3在管道內運動時，六根打磨氣缸42伸縮帶動二號板43六自由度轉動，打磨電機44轉動帶動砂輪45旋轉以打磨管道內部，且砂輪45隨二號板43同步進行六自由度轉動；砂輪45的位置和角度可根據(jù)管道構造進行實時調整，使得本發(fā)明管道內壁的打磨效果相對于傳統(tǒng)管道內壁打磨機器人來說更好。
[0029]同時，清掃電機51轉動帶動清掃轉盤52轉動，進而帶動刷條53轉動以對管道內壁進行清理。
[0030]在此過程中，微型攝像頭6用于外部操作者實時觀察管道內情況。
[0031]紅外傳感器7使得本發(fā)明在行進過程中預判管道內的運動軌跡情況，不至于與管道內壁產生碰撞而造成本發(fā)明的損傷。
[0032]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中的描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，其特征在于:包括一號關節(jié)(I)、位于一號關節(jié)(I)后方的二號關節(jié)(2)與三號關節(jié)(3)、位于一號關節(jié)(I)前端的打磨裝置(4)、位于三號關節(jié)(3)后端的清掃裝置(5)、微型攝像頭(6)、以及紅外傳感器(7)，其中: 所述的一號關節(jié)(I)、二號關節(jié)(2)與三號關節(jié)(3)均為圓柱形，所述的一號關節(jié)(I)與二號關節(jié)(2)、二號關節(jié)(2)與三號關節(jié)(3)之間均通過萬向聯(lián)軸器(11)相連接，所述的三號關節(jié)(3)后端設置有支板(31); 所述的一號關節(jié)(I)上沿一號關節(jié)(I)中心軸線均勻安裝有四個驅動裝置(12)，所述的各驅動裝置(12)均包括一對驅動輪(121)、固定架(122)、一對皮帶輪(123)和驅動電機(124)，所述的一對驅動輪(121)通過固定架(122)安裝在一號關節(jié)(I)外圍，所述的一對皮帶輪(123)分別連接一對驅動輪(121)，所述的一對皮帶輪(123)之間通過皮帶相連接，所述的驅動電機(124)與一對皮帶輪(123)之一相連接； 所述的二號關節(jié)(2)與三號關節(jié)(3)均沿各自中心軸線均勻安裝有四對支撐輪(21)，所述的各支撐輪(21)均包括輪體(211)、支撐架(212)、支軸(213)和緩沖彈簧(214)，所述的輪體(211)轉動安裝在支撐架(212)上，所述的支軸(213)—端固定在二號關節(jié)(2)或三號關節(jié)(3)上，支軸(213)另一端可滑動的貫穿支撐架(212)，所述的緩沖彈簧(214)包繞在支軸(213)表面，且緩沖彈簧(214)—端固定在二號關節(jié)(2)或三號關節(jié)(3)上，緩沖彈簧(214)另一端固定在支撐架(212)下端面； 所述的打磨裝置(4)包括與一號關節(jié)(I)前端面相固連的一號板(41)、六根打磨氣缸(42)、二號板(43)、打磨電機(44)和砂輪(45)，所述的六根打磨氣缸(42)底部均與一號板(41)球鉸接，六根打磨氣缸(42)頂部均與二號板(43)球鉸接，所述的打磨電機(44)安裝在二號板(43)后端，所述的砂輪(45)位于二號板(43)前端，且砂輪(45)與打磨電機(44)主軸相連接； 所述的清掃裝置(5)包括清掃電機(51)、清掃轉盤(52)以及設置在清掃轉盤(52)四周橡皮刷條(53)，所述的清掃電機(51)固定在三號關節(jié)(3)后端的支板(31)上，所述的清掃轉盤(52)與清掃電機(51)主軸相連接，所述的刷條(53)為圓柱形長條。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，其特征在于:所述的微型攝像頭(6)安裝在一號關節(jié)(I)前端。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于并聯(lián)機構的管道內壁打磨機器人，其特征在于:所述的紅外傳感器(7)安裝在砂輪(45)前端中部的打磨電機(44)主軸端面上。
【文檔編號】B24B47/10GK106041652SQ201610552585
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】雍采薇, 雍奕豪, 姜麗
【申請人】泉州市科茂利通智能科技有限公司