CN102079339A

CN102079339A - 储油罐表面作业机器人

Info

Publication number: CN102079339A
Application number: CN 201010184028
Authority: CN
Inventors: 时利; 王成军
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Tongzhou, Nantong City Dongsheng Textile Machinery Co., Ltd
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: CN102079339B

Abstract

一种储油罐表面作业机器人，是由本体机架、行走系统、升降系统组成；它借助两组行走方向互相垂直、吸附力可调的电磁履带吸附行走在储油罐的表面，并由行走方向互相垂直的两组电磁履带切换工作实现转向；其公共安装平台上可以根据作业需要选择性的安装焊机、喷砂枪、喷涂枪、探伤仪等作业器具；作业时，该机器人安装着相应的作业器具行走在储油罐表面代替人工完成焊接、除锈、喷漆、检测等高空作业，从而解决了人工高空作业危险性高、效率低、完成质量不高的难题。

Description

储油罐表面作业机器人

技术领域

本实用新型涉及一种储油罐表面作业装置，特别是一种储油罐表面作业机器人，其主要用于储油罐的焊接、除锈、喷漆、检测等作业，也可用于其它大型铁基的表面作业。

背景技术

石油、天然气等能源的储备都使用储油罐，储油罐的安装及维护需要完成焊接及除锈、喷漆、检测等作业；目前，完成以上作业都是依靠人工高空作业，其危险性大、效率低、完成质量不高的问题难以解决；中国专利申请号为200710115355.5的永磁方铁履带机器人，虽然可以行走于大型铁基表面，但其没有作业器具的公共安装平台，并且它是利用永磁铁吸附、依靠履带转速差转向，其作业器具难以安装、吸附力有限、转向负载大致使的履带易脱节的问题难以解决。

发明内容

为克服人工高空作业带来的危险性高、效率低、作业完成质量不高的缺点及弥补现有装置实现表面作业局限性大的不足，本实用新型提供了一种储油罐表面作业机器人，可以代替人工完成焊接、除锈、喷漆、检测等高空作业，并可解决现有装置不能安装多种作业器具、吸附力局限性大及转向时履带易脱节的问题。

该机器人与现有的在储油罐等铁基表面行走装置的不同之处在于：它的行走功能由四条吸附力可调的电磁履带实现，解决了现有装置吸附力局限性大的问题；四条电磁履带分成两组，每组对称排列，且两组电磁履带行走方向相互垂直，一组实现X方向(罐体纬度方向)吸附、行走，一组实现Y方向(罐体经度方向)吸附、行走，机器人转向是通过两组电磁履带相对升降从而切换工作实现的，解决了现有装置转向时履带易脱节的问题；行走架两端与相应的导轨连接板间铰链连接，中间与相应的行走架间对称的用复位弹簧连接，该设计可使机器人稳定的吸附、行走在凹凸不平的储油罐体表面；安装平台为公共安装平台，可以根据作业需要选择性的安装作业器具，解决了现有装置应用局限性大的问题，实现了一机多用。

本实用新型的储油罐表面作业机器人主要由公共安装平台、主滑动导轨、副滑动导轨、X行走单元、Y行走单元、升降电机、升降减速箱、万向轮组成。

机器人的公共安装平台包括主安装平台、副安装平台，每个平台分别与相应的主滑动导轨、副滑动导轨间螺钉连接；主安装平台上安装有滑杆，公共安装滑动块与滑杆滑动连接，滑动调节螺钉调节公共安装滑动块的滑动位置；伸缩调节螺钉可调节公共接口相对于罐体的径向距离，焊机安装是通过调节松紧螺钉使公共接口上的弧形夹板夹紧焊机立柱；喷涂枪、喷砂枪安装是通过调节松紧螺钉使公共接口上的橡胶夹板夹紧喷砂枪、喷涂枪手柄；副安装平台上有若干螺纹孔，可选择性的用螺钉在不同位置的螺纹孔上安装金属探伤仪探头的安装块，探伤仪探头安装是将探头旋入探头的安装块的橡胶圆筒内。

X行走单元包括X导轨连接板、行走架、X升降块；行走架两端与X导轨连接板之间通过铰链连接，行走架中间与X导轨连接板之间对称的用复位弹簧连接；X升降块对称的安装在X导轨连接板上。X行走单元两侧分别通过X升降块与对应的主滑动导轨滑动连接，并通过升降驱动齿轮与穿过主滑动导轨上导槽的相应的Y升降块上的齿条连接。

Y行走单元包括Y导轨连接板、行走架、Y升降块、升降轴承块；行走架两端与Y导轨连接板之间通过铰链连接，行走架中间与Y导轨连接板之间对称的用复位弹簧连接；升降轴承块对称的安装在Y导轨连接板一侧，Y升降块对称的安装在Y导轨连接板另一侧，所述滑动轴承块是在矩形铁中用轴间隙配合装有共轴的两个轴承。Y行走单元一侧与副滑动导轨通过升降轴承块滚动连接，另一侧通过Y升降块与主滑动导轨滑动连接，并且Y升降块穿过主滑动导轨上的导槽再由Y升降块上的齿条与X行走单元上的相应的升降驱动齿轮连接；

行走架包括矩形电磁单元、履带轮、行走电机、行走减速箱、行走架横板、铰链、弧形电极、主动轴、从动轴；电磁履带由履带连接板及螺钉连接的若干套矩形电磁单元组成；矩形电磁单元分别绕过履带轮闭合，每套矩形电磁单元与履带轮之间通过滚轴与履带轮圆弧高副连接，所述的矩形电磁单元是由矩形轭铁、电刷、线圈、铁芯组成，在矩形轭铁中安装铁芯，并在铁芯上均匀绕有线圈，线圈两端分别与安装在电磁单元两端的电刷焊接；电磁单元两端的电刷与弧形电极接触，弧形电极安装在行走架横板上，所述的弧形电极只会与吸附在罐体表面的电磁单元的电刷接触。

行走电机安装在行走架横板上，其输出经行走减速箱后与履带轮的主动轴连接，从而驱动主动轴。

升降电机安装在X导轨连接板上，其输出经升降减速箱后通过链条和两根升降驱动轴连接，所述的链条是在升降减速箱输出轴、升降驱动轴上分别安装链轮，链条分别绕过两链轮闭合。

万向轮对称的安装在主滑动导轨和副滑动导轨的自由端，万向轮压紧弹簧起到了导轨的自由端与储油罐罐体表面间径向尺寸的自适应调节作用，可使万向轮始终与罐体接触，使万向轮起较好的支撑作用。

工作时，机器人携带相应作业器具吸附在罐体表面，其可先沿着罐体的X方向(罐体纬度方向)吸附行走，完成一个周期作业后，将X行走单元与Y行走单元切换工作，使机器人沿Y方向(罐体经度方向)上升或下降适当距离后，再将X行走单元与Y行走单元切换工作，使机器人沿着罐体X方向(罐体纬度方向)吸附行走，如此重复，完成焊接、除锈、喷漆、检测等作业。

附图说明

下面结合附图和本实施例对本实用新型进一步说明。

图1是储油罐表面作业机器人吸附在罐体表面的总体结构示意图。

图2是储油罐表面作业机器人X行走单元示意图。

图3是储油罐表面作业机器人Y行走单元示意图。

图4是储油罐表面作业机器人行走架结构示意图。

图5是储油罐表面作业机器人升降传动示意图。

图6是储油罐表面作业机器人公共安装滑动块结构示意图。

图7是储油罐表面作业机器人矩形电磁单元结构示意图。

图中1、副滑动导轨，2、副安装平台，3、主安装平台，4、公共安装滑动块，5、滑杆，6、主滑动导轨，7、探伤仪探头安装块，8、橡胶圆筒，9、Y行走单元，10、万向轮，11、X行走单元，12、储油罐罐体，13、万向轮压紧弹簧，14、X导轨连接板，15、升降驱动齿轮，16、链条，17、升降减速箱，18、升降减速箱输出轴，19、小链轮，20、升降电机，21、大链轮，22、升降驱动轴，23、X升降块，24、行走架，25、复位弹簧，26、Y升降块，27、齿条，28、Y导轨连接板，29、升降轴承块，30、铰链，31、矩形电磁单元，32、履带连接板，33、履带链接螺钉，34、滚轴，35、电刷，36、履带轮圆弧，37、履带轮，38、从动轴，39、弧形电极，40、行走电机，41、行走架横板，42、行走减速箱，43、主动轴，44、滑动调节螺钉，45、伸缩调节螺钉，46、公共接口，47、弧形夹板，48、松紧调节螺钉，49、橡胶夹板，50、喷涂枪(喷砂枪)手柄，51、焊机立柱，52、铁芯，53、线圈，54、矩形轭铁。

具体实施方式

下面结合附图1-7详细说明本实施例。

如图1、图4、图6所示，本实用新型储油罐表面作业机器人，其结构对称，主要是由一对主滑动导轨6，一对副滑动导轨1，公共安装平台2、3，X行走单元11，两个Y行走单元9，八个万向轮10组成。

公共安装平台由一块主安装平台3、两块副安装平台2组成，每个平台分别与相应的主滑动导轨6、副滑动导轨1螺钉连接；主安装平台3上安装有两根滑杆5，公共安装滑动块4与滑杆5滑动连接，滑动调节螺钉44调节公共安装滑动块4的滑动位置；伸缩调节螺钉45调节公共接口46相对于罐体表面的径向距离，焊机安装是通过调节松紧螺钉48使弧形夹板47夹紧焊机支柱51；喷涂枪、喷砂枪的安装是通过调节松紧螺钉48使橡胶夹板49夹紧喷涂枪、喷砂枪手柄50；副安装平台2上有若干螺纹孔，可选择性的用螺钉在不同位置的螺纹孔上安装金属探伤仪的探头安装块7，探伤仪探头安装是将探头旋入橡胶圆筒8内。

如图1、图2、图3、图4所示，X行走单元11包括X导轨连接板14、行走架24、X升降块23；行走架24两端与X导轨连接板14之间通过铰链30连接，行走架24中间与X导轨连接板14之间通过复位弹簧25连接；四个X升降块23对称的安装在X导轨连接板14上。X行走单元11两侧分别通过X升降块23与对应的主滑动导轨6滑动连接，并通过升降驱动齿轮15与穿过主滑动导轨上导槽的相应的Y升降块26上的齿条27连接。

如图1、图2、图3、图4所示，Y行走单元9包括Y导轨连接板28、行走架24、Y升降块26、升降轴承块29；行走架24两端与Y导轨连接板28之间通过铰链30连接，行走架24中间与Y导轨连接板28之间通过复位弹簧25连接；升降轴承块29对称的安装在Y导轨连接板28一侧，Y升降块26对称的安装在Y导轨连接板28另一侧。Y行走单元9一侧通过升降轴承块29与对应的副滑动导轨1间滚动连接，另一侧通过Y升降块26与对应的主滑动导轨6滑动连接，并且Y升降块26穿过主滑动导轨上的导槽再由Y升降块26上的齿条27与X行走单元11上相应的升降驱动齿轮15连接。

如图4、图7所示，行走架包括矩形电磁单元31、履带连接板32、履带链接螺钉33、履带轮37、行走电机40、行走减速箱42、行走架横板41、铰链30、弧形电极39、主动轴43、从动轴38；电磁履带由履带连接板32及履带链接螺钉33连接的若干套矩形电磁履带单元31组成，所述的矩形电磁单元31是由矩形轭铁54、线圈53、铁芯52、滚轴34组成，在矩形轭铁54中安装铁芯52，并在铁芯52上均匀绕有线圈53，线圈53两端分别与电磁单元两端的电刷35焊接，组装后的矩形电磁单元31通过履带连接板32及履带连接螺钉33首尾连接组成电磁履带。在主动轴43、从动轴38上分别安装有履带轮37，矩形电磁单元31与履带轮37之间通过滚轴34与履带轮圆弧36高副连接；每个矩形电磁单元31两端安装有电刷35，电刷35与弧形电极39接触；弧形电极39安装在行走框架横板41上，所述的弧形电极39只会与吸附在罐体表面的电磁单元的电刷接触；行走电机40安装在行走框架横板41上，其输出经安装在行走框架横板41上的行走减速箱42与主动轴43连接而驱动主动轴43。

如图2、图4、图5所示，升降电机20安装在X导轨连接板14上，其输出经安装在X导轨连接板14上的升降减速箱17后通过链条16和升降驱动轴22连接；所述的链条16是在升降减速箱输出轴18、升降驱动轴22上分别安装链轮19、21，而链条16分别绕过两链轮闭合，所述的升降驱动轴22安装在X导轨连接板14上，其中间安装有链轮21，两端对称安装有升降驱动齿轮15；升降驱动齿轮15与相应的Y升降块26上的齿条27连接。

如图1所示，工作时，储油罐表面作业机器人携带相应作业器具吸附在罐体12表面，其可以先沿着罐体的X方向(罐体纬度方向)吸附行走，完成一个周期作业后，将X行走单元与Y行走单元切换工作，使机器人沿Y方向(罐体经度方向)上升或下降适当距离后，再将X行走单元与Y行走单元切换工作，使其沿着罐体X方向(罐体纬度方向)吸附行走，如此重复，完成焊接、除锈、喷漆、检测等作业。

Claims

1.一种储油罐表面作业机器人，是由本体机架、行走系统、升降系统组成，其特征是：机器人行走功能由四条电磁履带实现，所述的电磁履带是由用履带连接板及螺钉连接的若干套矩形电磁单元组成，所述的矩形电磁单元是内部安装绕有线圈的铁芯的矩形轭铁，线圈两端与安装在电磁单元两端的电刷焊接；机器人的转向功能由两组电磁履带的相对升降从而切换工作实现。

2.根据权利要求1所述的储油罐表面作业机器人，其特征是：四条电磁履带分成两组，每组对称排列，两组电磁履带的行走方向互相垂直；行走架两端与对应的导轨连接板之间通过铰链连接。

3.根据权利要求1所述的储油罐表面作业机器人，其特征是：机器人本体机架上有一个公共安装平台，它可用来安装焊机、喷砂枪、喷涂枪、探伤仪等作业器具；工作时，可根据作业需要选择性的安装相应的作业器具。