CN102691853B - 一种气动管道内行走器 - Google Patents

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Abstract

一种气动管道内行走器，包括车架、驱动轮和行走轮，车架上沿车架的中心轴方向依次布置两个行走轮、驱动轮和两个行走轮，从轴向上看行走轮位于车架的下半圆，驱动轮位于车架的上半圆；径向分布为两个行走轮关于Y轴对称，驱动轮通过一个销轴安装在支撑臂的一端，支撑臂的另一端通过铰链与中心轴座联接，中心轴座与车架中心轴固定连接，车架中心轴上可滑动套装滑套，滑套与伸缩杆固定连接，伸缩杆与驱动气缸连接，滑套通过铰链与驱动臂的一端联接，驱动臂另一端与支撑臂铰接；气马达轴、支撑臂的回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达传递到驱动轮上。本发明提高了驱动轮和行走轮与管道壁的正压力，适应在大坡度管道内行走。

Description

一种气动管道内行走器
技术领域
本发明涉及一种管道内行走装置。
背景技术
管道机器人是管道施工中必备的一种工具，管道的封闭性以及工作环境决定了管道施工的艰难性。从结构形式来看，主要分为轮式管道机器人、脚式管道机器人、履带式管道机器人和蠕动式管道机器人。日本东芝公司于1997年研制了第一台轮式管道机器人，为了增加牵引力该机器人采用了多轮驱动，但轮径太小，越障能力有限，而且结构复杂；西门子公司Werner Neubern等人研制的蜘蛛型微管道机器人有3，6，8支脚三种类型，其原理是用腿推压管壁来运动，多腿可以方便地在各种形状的弯管道内移动；加拿大Inuktun和BioVac SystemInc公司的履带式管道机器人已经商业化；上海交通大学研发了小口径管道蠕动式移动机构，它是模仿昆虫在地面上爬行时蠕动前进和后退的动作设计的。
发明内容
为了克服已有管道内行走器的可靠性较差、安全性较低的不足，本发明提供一种提高可靠性、安全性良好的气动管道内行走器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种气动管道内行走器，包括车架、驱动轮和行走轮，所述车架上沿车架的中心轴方向依次布置两个行走轮、驱动轮和两个行走轮，从轴向上看行走轮位于车架的下半圆，驱动轮位于车架的上半圆；径向分布为两个行走轮关于Y轴对称，行走轮安装在车架上，所述驱动轮与传动机构连接，所述传动机构包括车架中心轴、滑套、支撑臂和驱动臂，驱动轮通过一个销轴安装在支撑臂的一端，支撑臂的另一端通过铰链与中心轴座联接，所述中心轴座与车架中心轴固定连接，所述车架中心轴安装在车架上，所述车架中心轴上有可滑动套装滑套，所述滑套与驱动气缸活塞杆固定连接，所述驱动气缸安装在中心轴座上，所述滑套通过铰链与驱动臂的一端联接，所述驱动臂另一端与支撑臂铰接；气马达固定在车架上，所述气马达包括气马达轴，所述气马达轴、支撑臂的回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达传递到驱动轮上。
进一步，所述驱动轮为一个，从轴向上看，所述驱动轮与行走轮之间的夹角为120°。
再进一步，所述驱动轮有两个，径向分布为两个行走轮的夹角为120°，两个驱动轮之间的夹角也为120°并关于Y轴对称，从轴向上看，所述驱动轮与相邻行走轮的夹角为60°；每个驱动轮分别与一套传动机构连接。当然，根据需要，也可以设置4个甚至4个以上偶数的驱动轮。
更进一步，所述支撑臂包括上段和下段，所述上段和下段之间齿形啮合，所述上段和下段之间通过螺钉连接。
所述车架为圆柱笼形车架。当然，也可以采用其他形状。
本发明的有益效果主要表现在：（1）采用压缩空气作动力，清洁高效，符合HSE施工管理要求，适合在危险场合工作。
（2）这种驱动轮的连杆滑套传动机构可以大大增加轮与管道壁的正压力，轮作用在管道壁上的压力值不仅取决于气缸的推力，而且随着支撑臂和管道壁的法向夹角的减小而增大数倍甚至更多。
（3）采用一种通过连杆死点位置实现支撑臂锁定的机构，当驱动臂与滑套的轴向垂直时，驱动臂与支撑臂的铰链处在死点位置。
（4）驱动轮支撑臂长度带齿条的杆调节，调节后可自锁。
（5）当支撑臂锁定后，可以使气缸卸荷，更节能。
附图说明
图1是气动管道内行走器的结构图。
图2是图1行走器的A向各轮分布图。
图3是动力机构示意图。
图4是支撑臂长度调节结构局部图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种气动管道内行走器，包括车架1、驱动轮2和行走轮3，所述车架1上沿车架的中心轴方向依次布置两个行走轮2、驱动轮3和两个行走轮2，从轴向上看行走轮3位于车架的下半圆，驱动轮2位于车架的上半圆；径向分布为两个行走轮3关于Y轴对称，行走轮3安装在车架1上，所述驱动轮2与传动机构连接，所述传动机构包括支撑臂4、驱动臂5、车架中心轴8和滑套9，驱动轮3通过一个销轴安装在支撑臂4的一端，支撑臂4的另一端通过铰链与中心轴座7联接，所述中心轴座7与车架中心轴8固定连接，所述车架中心轴8安装在车架1上，所述滑套9在车架中心轴8上滑动套装，所述滑套9与驱动气缸10活塞杆固定连接，所述驱动气缸10安装在轴座7上，所述滑套9通过铰链与驱动臂5的一端联接，所述驱动臂5另一端与支撑臂4铰接；气马达6固定在车架1上，所述气马达6包括气马达轴，所述气马达轴、支撑臂的回转轴和驱动轮传动轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达6传递到驱动轮3上。
进一步，所述驱动轮3为一个，从轴向上看，所述驱动轮与行走轮之间的夹角为120°。
再进一步，所述驱动轮3有两个，径向分布为两个行走轮的夹角为120°，两个驱动轮之间的夹角也为120°并关于Y轴对称，从轴向上看，所述驱动轮与相邻行走轮的夹角为60°；每个驱动轮分别与一套传动机构连接。当然，根据需要，也可以设置4个甚至4个以上偶数的驱动轮。
更进一步，所述支撑臂4包括上段和下段，所述上段和下段之间齿形啮合，所述上段和下段之间通过螺钉连接。
所述车架1为圆柱笼形车架。当然，也可以采用其他形状。
本实施例中，参照图2，圆柱笼形车架上布置6个轮子，沿车架的中心轴方向依次布置两个行走轮、两个驱动轮和两个行走轮，径向分布为两个行走轮的夹角为120°并关于Y轴对称，两个驱动轮的夹角也为120°并关于Y轴对称，驱动轮与行走轮的夹角为60°。行走轮直接安装在车架上，驱动轮通过一个销轴安装在支撑臂的一端。车架安装了2套驱动轮及其支撑臂和驱动臂。支撑臂通过铰链与中心轴座联接，可以绕其回转轴心转动。车架中心轴安装在机座上，轴上滑套通过铰链与驱动臂联接，驱动臂另一端与支撑臂铰接。气马达固定在机架上，气马达轴、支撑臂回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从马达传递到驱动轮上。
当固定在机架上的气缸的活塞杆伸出时，推动滑套并通过驱动臂使支撑臂转动，驱动轮随着支撑臂的运动压在管道壁上，当驱动臂处于死点位置时，锁定了支撑壁位置。这时，车架上的6个轮子都牢牢地压在管道壁上。当气马达转动时，通过链传动带动驱动轮转动，从而牵引车架在管道内行走。当气缸1活塞杆退回，滑套随着活塞杆的退回通过驱动臂拉动支撑臂使驱动轮脱离管道壁。
为了适应管径的偏差，驱动轮支撑臂长度可以调节，如图4所示。驱动轮支撑臂分两段，通过螺钉连接，错1个齿后臂长将增加一个齿距。

Claims (4)

1.一种气动管道内行走器，其特征在于：所述行走器包括车架、驱动轮和行走轮，所述车架上沿车架的中心轴方向依次布置2个行走轮、驱动轮和2个行走轮，从轴向上看行走轮位于车架的下半圆，驱动轮位于车架的上半圆；径向分布为2个行走轮关于Y轴对称，行走轮安装在车架上，所述驱动轮与传动机构连接，所述传动机构包括车架中心轴、滑套、支撑臂和驱动臂，驱动轮通过一个销轴安装在支撑臂的一端，支撑臂的另一端通过铰链与中心轴座联接，所述中心轴座与车架中心轴固定连接，所述车架中心轴安装在车架上，所述车架中心轴上有可滑动套装滑套，所述滑套驱动气缸连接，所述驱动气缸安装在中心轴座上，所述滑套通过铰链与驱动臂的一端联接，所述驱动臂另一端与支撑臂铰接；气马达固定在车架上，所述气马达包括气马达轴，所述气马达轴、支撑臂的回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达传递到驱动轮上。
2.如权利要求1所述的气动管道内行走器，其特征在于：所述驱动轮为一个，从轴向上看，所述驱动轮与行走轮之间的夹角为120°。
3.如权利要求1所述的气动管道内行走器，其特征在于：所述驱动轮有2个，径向分布为2个行走轮的夹角为120°，2个驱动轮之间的夹角也为120°并关于Y轴对称，从轴向上看，所述驱动轮与相邻行走轮的夹角为60°；每个驱动轮分别与其支撑臂连接。
4.如权利要求1~3之一所述的气动管道内行走器，其特征在于：所述支撑臂包括上段和下段，所述上段和下段之间齿形啮合，所述上段和下段之间通过螺钉连接。
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