CN101929582B - 携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具 - Google Patents
携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具 Download PDFInfo
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Abstract
一种携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，包括外框架和内框架；外框架与外部承接基体连接，包括左右箱体，左箱体螺接箱体盖上设凸键槽及导轨开口，右箱体螺接箱体盖设凸键槽及导轨开口，左右箱体一侧壁分设液压缸；内框架包括左右旋转体及连接在左右旋转体间的导轨，左右旋转体分设凸键，左旋转体凸键卡扣在左箱体和左箱体盖的凸键槽内，右旋转体凸键卡扣在右箱体和右箱体盖凸键槽内，左旋转体与设置在左箱体侧壁液压缸活塞杆相接，右旋转体与设置在右箱体侧壁液压缸活塞杆相接；实现作业载体相对作业基体的轴向和周向运动，承载能力大，安装拆卸方便快捷，为水下管道无人连接提供控制简单且可靠的管道局部作业平台。
Description
技术领域
本发明涉及自动化机械设备，尤其涉及一种携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具。
背景技术
现代的油、气、核能、化工和水等行业的输送工程中均需要大量的封闭管道，这些在线、在役管道需要进行日常维护和检侧，在维护和检测过程中需要操作人员或者机器人携带维护工具和检测仪器在管道进行局部作业，如携带超声波换能器进行焊缝检测，携带焊接设备进行管道焊接等；另外，管道加工中会有许多超长管道需要进行切割、加工成为合适长度的管道；管道铺设、维护及监测等工作中需要作业载体能够相对作业基体进行轴向和周向范围内的运动。现有使作业载体相对作业基体实现周向和轴向运动的机具虽然有多种，但是这些机具均是仅有单一运动功能，即携带作业载体单一实现相对作业基体的周向运动，或者携带作业载体单一实现相对作业基体的轴向运动，导致需要使用两种机具才能完成作业载体相对作业基体实现周向和轴向运动的目的，操作复杂，施工效率低。再者，现有常用的携带作业载体实现相对作业管道进行周向运动的机具有软齿形带式和行星齿轮式的控制机具，其中软齿形带式控制机具存在的共知缺点是承载能力和运动精度较低，运动的平稳性能较差等；发明名称为管道周向精密旋转控制机构的专利(03129275.5)中，提出的行星齿轮式管道周向旋转控制机构存在作业环境受限、安装要求高等特点；现有常见的相对作业基体轴向运动控制机构有伸缩式和导轨式，也只能完成作业载体相对作业基体进行轴向运动目的。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，能够实现作业载体相对作业基体的轴向和周向运动，承载能力大，安装拆卸方便快捷，可为水下管道无人连接提供一种控制简单且可靠的管道局部作业平台。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其特征在于，其包括外框架和内框架；该外框架与外部承接基体连接，其包括左箱体1和右箱体2；该左箱体1上设有凸键槽12并螺接箱体盖11，该箱体盖11上设有凸键槽以及导轨开口，该右箱体2上设有凸键槽并螺接箱体盖21，该箱体盖21上设有凸键槽22以及导轨开口23，且左箱体1一侧壁设有液压缸，右箱体2一侧壁也设有液压缸3；该内框架包括左旋转体、右旋转体5以及连接在左旋转体和右旋转体5之间的导轨6，该左旋转体上设有凸键41，该右旋转体5上设有凸键51，左旋转体的凸键41分别卡扣在左箱体1凸键槽12和左箱体盖11的凸键槽内，右旋转体5的凸键51分别卡扣在右箱体2凸键槽和右箱体盖21的凸键槽22内，且左旋转体与设置在左箱体1侧壁液压缸的活塞杆相接，右旋转体5与设置在右箱体2侧壁液压缸3的活塞杆相接。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中左箱体1螺接箱体盖侧的相邻侧壁设有开孔，供液压缸3’活塞杆穿入左箱体1内而与左旋转体相连，该液压缸3’缸体前端通过销轴18和左箱体1的销轴孔19而销接在左箱体1上，且左箱体1顶部设有一个以上与外部承接基体连接的定位销16；所述右箱体2螺接箱体盖侧的相邻侧壁设有开孔27，供液压缸3活塞杆穿入右箱体2内而与右旋转体5相连，该液压缸3缸体前端通过销轴28和右箱体2的销轴孔29而销接在右箱体2上，且右箱体2顶部设有一个以上与外部承接基体连接的定位销26。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中左旋转体由两块大小和形状相同且对称布置的多边形体、支撑圆钢和凸键41组成，该两块多边形体通过支撑圆钢连接一体，凸键41通过螺钉分别对应螺接在两个多边形体的外侧，该左旋转体上端设有销轴孔，供销轴穿过后再通过轴用弹簧挡圈而连接设置在左箱体1侧壁液压缸的活塞杆；所述右旋转体5由两块大小和形状相同且对称布置的多边形体、支撑圆钢52和凸键51组成，该两块多边形体通过支撑圆钢52连接一体，凸键51通过螺钉分别对应螺接在两个多边形体的外侧，该右旋转体5上端设有销轴孔53，供销轴32穿过后再通过轴用弹簧挡圈33而连接设置在右箱体2侧壁液压缸3的活塞杆31；两个导轨6的两端分别穿过左箱体1和右箱体2螺接箱体盖11和21的导轨开口而与左旋转体和右旋转体5相对的多边形体螺接。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中两块多边形体通过支撑圆钢焊接于一体。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中两个导轨的一端穿过左箱体1的导轨开口而插入左旋转体的多边形体定位孔中，并通过限位螺母和调节螺母与该左旋转体多边形体螺接，两个导轨的另一端穿过右箱体2的导轨开口23而插入右旋转体5相对的多边形体的定位孔54中，并通过限位螺母61和调节螺母62与右旋转体相对的多边形体螺接，通过调节螺母可以实现左右两个旋转体间导轨长度范围的调整，从而消除安装应力。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中左旋转体外侧对应螺接的凸键41为相同的两个弧形凸体，该左箱体1凸键槽12及左箱体盖11的凸键槽分别为与左旋转体外侧的两个弧形凸体相应的弧形键槽；所述右旋转体5外侧对应螺接的凸键51为相同的两个弧形凸体，该右箱体2凸键槽及右箱体盖21的凸键槽22为与右旋转体5外侧两个弧形凸体相应的弧形键槽。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中导轨6上设有中间定位体7，该中间定位体7套设在导轨6上，中间定位体7的下端缘形状与作业基体外沿形状相应；该中间定位体7作为内框架的辅助支撑，以减小导轨6的变形量，另外，中间定位体7下端缘71的形状与作业基体外沿形状相应，能够与作业基体吻合接触而进行辅助定位。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中左箱体1一侧壁设有的液压缸3’和右箱体2一侧壁设有的液压缸3为前铰轴式液压缸。
前述的携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中左箱体1和右箱体2底部分别设有基座14和24以及加强筋15和25，左箱体1和右箱体2顶部分别设有定位销16和26。
本发明携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具的有益效果，其液压缸活塞杆分别与左右箱体侧壁的轴孔配合构成转动副，液压缸缸体与活塞杆构成移动副，活塞杆通过销轴和轴用弹簧挡圈与旋转体构成转动副，旋转体两侧的凸键分别卡扣在箱体及箱体盖的弧形键槽中，并构成移动副，这些运动副将液压缸的直线运动转化为旋转体绕键槽轴线的周向运动，旋转体通过限位螺母和调节螺母与导轨连接构成内框架，即内框架在液压缸的驱动下相对外框架作绕箱体和箱体盖弧形键槽轴线的周向运动，至此实现内框架与外框架的相对运动；安装完成后工作载体套设于导轨上构成滑动副，导轨与旋转体通过限位螺母和调节螺母构成固定连接，左右箱体或者中间定位体上合适位置均可连接液压缸，该液压缸的另一端可与工作载体固定连接，使液压缸体与导轨平行直线驱动工作载体，完成工作载体沿导轨的轴向运动，从而实现携带作业载体相对作业基体进行周向运动和轴向运动；另外，由于在导轨上设置中间定位体，因此其承载能力较大；再者，其安装拆卸方便快捷，操作控制简单可靠，可为水下管道无人连接提供一种控制简单且可靠的管道局部作业平台。
附图说明：
图1为本发明整体结构立体示意图。
图2为本发明整体结构侧视图。
图3为本发明右箱体结构剖面示意图。
图4为本发明部分结构剖视图。
图5为本发明旋转体结构示意图。
图5A为本发明旋转体结构侧视图。
图中主要标号说明：1左箱体、11左箱体盖、12凸键槽、14基座、15加强筋、16定位销、18销轴、19销轴孔、2右箱体、21右箱体盖、22凸键槽、23导轨开口、24基座、25加强筋、26定位销、27开孔、28销轴、29销轴孔、3’液压缸、3液压缸、31活塞杆、32销轴、33轴用弹簧挡圈、41左旋转体凸键、5右旋转体、51右旋转体凸键、52支撑圆钢、53销轴孔、54定位孔、6导轨、61限位螺母、62调节螺母、7中间定位体、71下端缘。
具体实施方式
参阅图1、图2、图3、图4、图5和图5A所示，本发明携带作业载体相对作业基体的轴向和周向运动的控制机具，其包括外框架和内框架；该外框架与外部承接基体连接，其包括左箱体1和右箱体2；该左箱体1上设有凸键槽12并螺接箱体盖11，该箱体盖11上设有凸键槽以及导轨开口，该右箱体2上设有凸键槽并螺接箱体盖21，该箱体盖21上设有凸键槽22以及导轨开口23，且左箱体1一侧壁设有液压缸，右箱体2一侧壁也设有液压缸3；该内框架包括左旋转体、右旋转体5以及连接在左旋转体和右旋转体5之间的导轨6，该左旋转体上设有凸键41，该右旋转体5上设有凸键51，左旋转体的凸键41分别卡扣在左箱体1凸键槽12和左箱体盖11的凸键槽内，右旋转体5的凸键51分别卡扣在右箱体2凸键槽和右箱体盖21的凸键槽22内，且左旋转体与设置在左箱体1侧壁液压缸的活塞杆相接，右旋转体5与设置在右箱体2侧壁液压缸3的活塞杆相接。
参阅图1、图2、图3、图4、图5和图5A所示，本发明携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具，其中：
左箱体1螺接箱体盖侧的相邻侧壁设有开孔，供液压缸3’活塞杆穿入左箱体1内而与左旋转体相连，该液压缸3’缸体前端通过销轴18和左箱体1的销轴孔19而销接在左箱体1上，且左箱体1顶部设有一个以上与外部承接基体连接的定位销16；右箱体2螺接箱体盖侧的相邻侧壁设有开孔27，供液压缸3活塞杆穿入右箱体2内而与右旋转体5相连，该液压缸3缸体前端通过销轴28和右箱体2的销轴孔29而销接在右箱体2上，且右箱体2顶部设有一个以上与外部承接基体连接的定位销26；
左旋转体由两块大小和形状相同且对称布置的多边形体、支撑圆钢和凸键41组成，该两块多边形体通过支撑圆钢连接一体，凸键41通过螺钉分别对应螺接在两个多边形体的外侧，该左旋转体上端设有销轴孔，供销轴穿过后再通过轴用弹簧挡圈而连接设置在左箱体1侧壁液压缸的活塞杆；所述右旋转体5由两块大小和形状相同且对称布置的多边形体、支撑圆钢52和凸键51组成，该两块多边形体通过支撑圆钢52连接一体，凸键51通过螺钉分别对应螺接在两个多边形体的外侧，该右旋转体5上端设有销轴孔53，供销轴32穿过后再通过轴用弹簧挡圈33而连接设置在右箱体2侧壁液压缸3的活塞杆31；两个导轨6的两端分别穿过左箱体1和右箱体2螺接箱体盖11和21的导轨开口而与左旋转体和右旋转体5相对的多边形体螺接；两块多边形体通过支撑圆钢焊接于一体；
两个导轨的一端穿过左箱体1的导轨开口而插入左旋转体的多边形体定位孔中，并通过限位螺母和调节螺母与该左旋转体多边形体螺接，两个导轨的另一端穿过右箱体2的导轨开口23而插入右旋转体5相对的多边形体的定位孔54中，并通过限位螺母61和调节螺母62与右旋转体相对的多边形体螺接，通过调节螺母可以实现左右两个旋转体间导轨长度范围的调整，从而消除安装应力；
左旋转体外侧对应螺接的凸键41为相同的两个弧形凸体，该左箱体1凸键槽12及左箱体盖11的凸键槽分别为与左旋转体外侧的两个弧形凸体相应的弧形键槽；所述右旋转体5外侧对应螺接的凸键51为相同的两个弧形凸体，该右箱体2凸键槽及右箱体盖21的凸键槽22为与右旋转体5外侧两个弧形凸体相应的弧形键槽；
导轨6上设有中间定位体7，该中间定位体7套设在导轨6上，中间定位体7的下端缘形状与作业基体外沿形状相应；该中间定位体7作为内框架的辅助支撑，以减小导轨6的变形量，另外，中间定位体7下端缘71的形状与作业基体外沿形状相应，能够与作业基体吻合接触而进行辅助定位；
左箱体1一侧壁设有的液压缸3’和右箱体2一侧壁设有的液压缸3为前铰轴式液压缸；
左箱体1和右箱体2底部分别设有基座14和24以及加强筋15和25，左箱体1和右箱体2顶部分别设有定位销16和26。
本发明携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具的安装：使用前，先将作业载体悬挂于两个导轨6上(图中未示)，使作业载体与导轨6构成滑动连接；接着将导轨6的两端分别插入左旋转体的定位孔(图中未示)和右旋转体5的定位孔54，并利用限位螺母61和调节螺母62进行初定位；然后将左旋转体(图中未示)和右旋转体5分别装入左箱体1和右箱体2内，并分别加盖箱体盖11和21进行限位，使左旋转体外侧的两个凸键41分别卡扣在左箱体1的弧形键槽12以及左箱体盖11的弧形键槽(图中未示)内，使右旋转体5外侧的两个凸键51分别卡扣在右箱体2的弧形键槽(图中未示)以及左箱体盖21的弧形键槽22内；两个液压缸3为前铰轴式摆动缸，该两个液压缸3的活塞杆31分别穿过左箱体1侧壁的开孔(图中未示)和右箱体2侧壁的开孔27，将一个销轴(图中未示)依次穿过左旋转体的销轴孔(图中未示)和活塞杆端部后利用轴用弹簧挡圈(图中未示)使活塞杆与左旋转体连接，将另一销轴32依次穿过右旋转体5的销轴孔53和活塞杆31端部后利用轴用弹簧挡圈33使活塞杆31与右旋转体5连接；随后将左箱体盖11和右箱体盖21分别螺接固定在左箱体1和右箱体2上，最后将左箱体1和右箱体2顶部设有的定位销16和26与外部承接基体(支撑框架)连接固定。
本发明携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具的使用：同时启动两个液压缸后，其活塞杆的伸缩动作分别与两个箱体侧壁的轴孔配合分别构成两个转动副，两个液压缸的缸体与活塞杆构成两个移动副，两个液压缸的活塞杆分别通过销轴和轴用弹簧挡圈与两个旋转体构成两个转动副，两个旋转体的凸键分别与箱体和箱体盖的弧形键槽构成两个移动副，这八个运动副将液压缸的直线运动转化成内框架绕箱体弧形键槽轴线的周向运动，即通过液压缸的伸缩驱动实现内框架相对外框架绕弧形键槽轴线的周向运动；悬挂于两个导轨上的作业载体可通过耳环销连接液压缸或活塞杆，使液压缸与作业载体构成移动副，通过液压缸的伸缩驱动实现作业载体沿导轨的轴向运动。
本发明携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具的拆卸：先将一侧箱体从基体上拆离，拧开该侧箱体盖的固定螺钉去掉箱体盖，拿出该侧内框架，然后拧开限位螺母和调节螺母，使导轨与旋转体分离，再将悬挂于导轨的载体卸掉或更换。
本发明携带作业载体相对作业基体作周向和轴向运动的控制机具的工作原理：液压缸为前铰轴式液压缸，其前铰轴式的活塞杆分别与左右箱体侧壁的轴孔配合构成转动副，液压缸缸体与活塞杆构成移动副，活塞杆通过销轴和轴用弹簧挡圈与旋转体构成转动副，旋转体两侧的凸键分别卡扣在箱体及箱体盖的弧形键槽中，并构成移动副，这些运动副将液压缸的直线运动转化为旋转体绕键槽轴线的周向运动，旋转体通过限位螺母和调节螺母与导轨连接构成内框架，即内框架在液压缸的驱动下相对外框架作绕箱体和箱体盖弧形键槽轴线的周向运动，至此实现内框架与外框架的相对运动；安装完成后工作载体套设于导轨上构成滑动副，导轨与旋转体通过限位螺母和调节螺母构成固定连接，左右箱体或者中间定位体上合适位置均可连接液压缸，该液压缸的另一端可与工作载体固定连接，液压缸体与导轨平行直线驱动工作载体，完成工作载体沿导轨的轴向运动，即工作载体相对作业机体的轴向运动，从而实现携带作业载体相对作业基体进行周向运动和轴向运动；由于在导轨上设置中间定位体，因此其承载能力较大；再者，其安装拆卸方便快捷，操作控制简单可靠，可为水下管道无人连接提供一种控制简单且可靠的管道局部作业平台。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种携带作业载体相对作业基体进行周向和轴向运动的控制机具，其特征在于，包括外框架和内框架；该外框架与外部承接基体连接，其包括左箱体(1)和右箱体(2)；该左箱体(1)上设有凸键槽(12)并螺接箱体盖(11)，该箱体盖(11)上设有凸键槽以及导轨开口，该右箱体(2)上设有凸键槽并螺接箱体盖(21)，该箱体盖(21)上设有凸键槽(22)以及导轨开口(23)，且左箱体(1)一侧壁设有液压缸(3)，右箱体(2)一侧壁也设有液压缸(3)；该内框架包括左旋转体、右旋转体(5)以及连接在左旋转体和右旋转体(5)之间的导轨(6)，该左旋转体上设有凸键(41)，该右旋转体(5)上设有凸键(51)，左旋转体的凸键(41)分别卡扣在左箱体(1)凸键槽(12)和左箱体盖(11)的凸键槽内，右旋转体(5)的凸键(51)分别卡扣在右箱体(2)凸键槽和右箱体盖(21)的凸键槽(22)内，且左旋转体与设置在左箱体(1)侧壁液压缸的活塞杆相接，右旋转体(5)与设置在右箱体(2)侧壁液压缸(3)的活塞杆相接；所述左旋转体外侧对应螺接的凸键(41)为相同的两个弧形凸体，该左箱体(1)凸键槽(12)及左箱体盖(11)的凸键槽分别为与左旋转体外侧的两个弧形凸体相应的弧形键槽；所述右旋转体(5)外侧对应螺接的凸键(51)为相同的两个弧形凸体，该右箱体(2)凸键槽及右箱体盖(21)的凸键槽(22)为与右旋转体(5)外侧两个弧形凸体相应的弧形键槽。
2.根据权利要求1所述的携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，其特征在于，所述左箱体(1)螺接箱体盖侧的相邻侧壁设有开孔，供液压缸(3’)活塞杆穿入左箱体(1)内而与左旋转体相连，该液压缸(3’)缸体前端通过销轴(18)和左箱体(1)的销轴孔(19)而销接在左箱体(1)上，且左箱体(1)顶部设有一个以上与外部承接基体连接的定位销(16)；所述右箱体(2)螺接箱体盖侧的相邻侧壁设有开孔(27)，供液压缸(3)活塞杆穿入右箱体(2)内而与右旋转体(5)相连，该液压缸(3)缸体前端通过销轴(28)和右箱体(2)的销轴孔(29)而销接在右箱体(2)上，且右箱体(2)顶部设有一个以上与外部承接基体连接的定位销(26)。
3.根据权利要求1所述的携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，其特征在于，所述左旋转体由两块大小和形状相同且对称布置的多边形体、支撑圆钢和凸键(41)组成，该两块多边形体通过支撑圆钢连接一体，凸键(41)通过螺钉分别对应螺接在两个多边形体的外侧，该左旋转体上端设有销轴孔，供销轴穿过后再通过轴用弹簧挡圈而连接设置在左箱体(1)侧壁液压缸的活塞杆；所述右旋转体(5)由两块大小和形状相同且对称布置的多边形体、支撑圆钢(52)和凸键(51)组成，该两块多边形体通过支撑圆钢(52)连接一体，凸键(51)通过螺钉分别对应螺接在两个多边形体的外侧，该右旋转体(5)上端设有销轴孔(53)，供销轴(32)穿过后再通过轴用弹簧挡圈(33)而连接设置在右箱体(2)侧壁液压缸(3)的活塞杆(31)；两个导轨(6)的两端分别穿过左箱体(1)和右箱体(2)螺接箱体盖(11)和(21)的导轨开口而与左旋转体和右旋转体(5)相对的多边形体螺接。
4.根据权利要求3所述的携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，其特征在于，所述两块多边形体通过支撑圆钢焊接于一体。
5.根据权利要求3所述的携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，其特征在于，所述两个导轨的一端穿过左箱体(1)的导轨开口而插入左旋转体的多边形体定位孔中，并通过限位螺母和调节螺母与该左旋转体多边形体螺接，两个导轨的另一端穿过右箱体(2)的导轨开口(23)而插入右旋转体(5)相对的多边形体的定位孔(54)中，并通过限位螺母(61)和调节螺母(62)与右旋转体相对的多边形体螺接。
6.根据权利要求1或3所述的携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，其特征在于，所述导轨(6)上设有中间定位体(7)，该中间定位体(7)套设在导轨(6)上，中间定位体(7)的下端缘形状与作业基体外沿形状相应。
7.根据权利要求1或2所述的携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，其特征在于，所述左箱体(1)一侧壁设有的液压缸(3’)和右箱体(2)一侧壁设有的液压缸(3)为前铰轴式液压缸。
8.根据权利要求1所述的携带作业载体相对作业基体作轴向和周向运动的控制机具，其特征在于，所述左箱体(1)和右箱体(2)底部分别设有基座(14、24)以及加强筋(15、25)，左箱体(1)和右箱体(2)顶部分别设有定位销(16、26)。
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