CN107152585A - 一种螺旋式管道内壁行走装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺旋式管道内壁行走装置，包括减速电机装置、导向轮机构和驱动轮机构；所述导向轮机构套在减速电机装置外侧；减速电机装置驱动驱动轮机构转动；所述驱动轮机构包括至少两个沿转轴圆周方向均匀布置的滚轮支架，各滚轮支架被装配为能够沿转轴径向相互靠近或远离，所述驱动轮机构还包括弹簧，该弹簧被装配为其弹力能够驱使各滚轮支架相互远离。本发明通过弹簧挤压固定板将驱动轮沿着管内壁走动，从而使驱动轮运动更加平稳，驱动轮不易发生扭转，且能够适用于多种不同的小管径。

Description

一种螺旋式管道内壁行走装置
技术领域
本发明涉及管道内壁行走领域，具体是一种螺旋式管道内壁行走装置。
背景技术
管道是天然气、石油、城市供水系统的主要运输工具。管道内需要进行维修、检测、机械加工等作业，相比于人工作业方式，管道内壁行走机构具有安全、方便、效率高等有点。在众多管道内壁行走机构中，螺旋式驱动具有结构简单和易于小型化的优点。
当前螺旋式管道内壁行走机器人中的驱动轮结构大多数采用带有径向弹簧的单层轮结构或带有径向弹簧的双层轮结构，该两种结构的驱动轮直接与柱形弹簧相连，靠弹簧弹力将驱动轮压在管壁上，该种结构简单，但是在旋转过程中易扭转，使机器人运动不平稳；并且该种结构的使用的弹簧需要占用较大的径向空间，不适用于小管径。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种驱动轮运动平稳且不易发生扭转的螺旋式管道内壁行走装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种螺旋式管道内壁行走装置，包括减速电机装置、导向轮机构和驱动轮机构；所述导向轮机构套在减速电机装置外侧；减速电机装置驱动驱动轮机构转动；所述驱动轮机构包括至少两个沿转轴圆周方向均匀布置的滚轮支架，各滚轮支架被装配为能够沿转轴径向相互靠近或远离，所述驱动轮机构还包括弹簧，该弹簧被装配为其弹力能够驱使各滚轮支架相互远离。
作为本发明进一步的方案：所述滚轮支架通过固定件安装在转轴上，滚轮支架沿着固定件上下滑动；所述固定件一端与转轴固定连接，固定件的另一端穿过滚轮支架与固定件挡件连接；所述弹簧套在固定件外侧。
作为本发明再进一步的方案：所述两个沿转轴对称分布的滚轮支架之间还通过导柱连接，导柱的两端分别穿透相对应的滚轮支架并与导柱挡件连接；滚轮支架沿着导柱上下滑动；导柱外侧套有弹簧二，所述弹簧二一端顶在滚轮支架的下侧，另一端顶在导柱的凸台侧壁上。
作为本发明再进一步的方案：所述导柱的数量共设置有四个，四个导柱均匀间隔分布在滚轮支架横板的四个边角。
作为本发明再进一步的方案：所述滚轮支架通过固定件安装在转轴上，所述固定件包括伸缩件和伸缩件套管，所述伸缩件套管内部中空，伸缩件插入伸缩件套管内，伸缩件与伸缩件套管之间轴向滑动、周向固定配合；所述弹簧设置在伸缩件套管内，弹簧端固定在伸缩件套管的内侧壁的底端，弹簧的另一端与伸缩件固定连接；伸缩件套管固定安装在转轴上，伸缩件与相应的滚轮支架固定连接。
作为本发明再进一步的方案：所述滚轮支架通过固定件安装在转轴上，所述固定件的两端分别与两个沿转轴对称分布的滚轮支架固定连接，固定件包括伸缩件和伸缩件套管，所述伸缩件套管内部中空，伸缩件插入伸缩件套管内，伸缩件与伸缩件套管之间轴向滑动、周向固定配合；所述弹簧安装在伸缩件套管内，弹簧端固定在伸缩件套管的内侧壁的底端，弹簧的另一端与伸缩件固定连接；所述转轴与伸缩件侧壁的上部固定连接。
作为本发明再进一步的方案：所述滚轮支架包括横板和折板，所述折板数量在一个以上，折板安装在横板的侧面，横板与折板一体成型；所述滚轮支架的每个折板上均安装有数量在一个以上的驱动轮，所述驱动轮通过驱动轮销轴安装在滚轮支架上的驱动轮安装架上，所述驱动轮销轴的左右两端分别设置有用于限定驱动轮销轴的轴向移动的驱动轮销轴挡圈；所述驱动轮销轴的延伸方向与驱动轮机构在管道内的行进方向斜交；翻折横板两端的折板使其与横板共面时，安装在不同滚轮支架上的驱动轮销轴的延伸方向相互平行。
作为本发明再进一步的方案：所述导向轮机构包括一体成型的导向轮固定座和固定安装在导向轮固定座上的导向行走装置；所述导向行走装置至少在一个以上，多个导向行走装置均匀间隔分布在导向轮固定座的外侧壁上；所述导向行走装置包括导向轮、导向轮固定板和固定在导向轮固定板上的弹簧三。
作为本发明再进一步的方案：所述导向轮通过导向轮销轴固定在导向轮固定板上，导向轮固定板通过并排设置的两根弹簧三固定在导向轮固定座上；所述导向轮的轮子侧壁上设置有防滑纹，所述防滑纹的方向与导向轮的前进方向相一致。
作为本发明再进一步的方案：所述减速电机装置与驱动轮机构之间还设置有万向连轴机构，万向连轴机构一端与减速电机装置的驱动轴通过紧定螺钉夹持连接，另一端与驱动轮机构的连接杆通过紧定螺钉夹持连接；所述导向轮机构驱动万向连轴机构，万向连轴机构带动驱动轮机构转动。
作为本发明再进一步的方案：所述导向轮机构通过紧定螺钉固定在减速电机装置上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过弹簧顶压滚轮支架，而非直接顶压驱动轮，并在滚轮支架上固定有多个驱动轮，并通过弹簧挤压固定板将驱动轮沿着管内壁走动，从而使驱动轮运动更加平稳，驱动轮不易发生扭转。
2)本发明的设计结构简单，通过滚轮支架的相互靠近和远离可以使驱动装置适用于不同的小管径进行操作。
3)本发明在滚轮支架上固定有多个驱动轮，使驱动力更加的强劲。
附图说明
图1为实施例1螺旋式管道内壁行走装置的结构示意图。
图2为实施例1螺旋式管道内壁行走装置中驱动轮机构的结构示意图。
图3为实施例2螺旋式管道内壁行走装置中转轴与固定件安装结构示意图。
图4为实施例3螺旋式管道内壁行走装置中转轴与固定件安装结构示意图。
图5为螺旋式管道内壁行走装置中导向轮结构的结构示意图。
图6为螺旋式管道内壁行走装置在直管中的安装结构示意图。
图7为图6的左视图。
图中：1-减速电机装置，2-导向轮机构，3-万向连轴机构，4-驱动轮机构，5-滚轮支架，6-驱动轮，7-驱动轮销轴挡圈，8-驱动轮销轴，9-导柱，10-导柱挡件，12-转轴，13-弹簧二，14-导向轮，15-导向轮固定板，16-导向轮固定座，17-导向轮销轴，18-弹簧三，51-横板，51-折板，53-驱动轮安装架，91-凸台，92-导柱挡件，22-固定件，221-弹簧，223-固定杆挡件，224-伸缩件，225-伸缩件套管，100-管道。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种螺旋式管道内壁行走装置，包括减速电机装置1、导向轮机构2和驱动轮机构4；所述导向轮机构2套在减速电机装置1外侧，导向轮机构2通过紧定螺钉固定在减速电机装置1上；所述减速电机装置1的驱动轴与驱动轮机构4的转轴12连接；减速电机装置1驱动驱动轮机构4；
所述减速电机装置1与驱动轮机构4之间还设置有万向连轴机构3，万向连轴机构3一端与减速电机装置1的驱动轴通过紧定螺钉夹持连接，另一端与驱动轮机构4的转轴12通过紧定螺钉夹持连接；所述导向轮机构1驱动万向连轴机构3，万向连轴机构3带动驱动轮机构4转动；
请参阅图5，所述导向轮机构2包括一体成型的导向轮固定座16和固定安装在导向轮固定座16上的导向行走装置；所述导向行走装置共设置有四个，四个导向行走装置均匀间隔分布在导向轮固定座16的外侧壁上；导向行走装置具有相同的结构；所述导向行走装置包括导向轮14、导向轮固定板15和固定在导向轮固定板15上的弹簧三18；所述导向轮14通过导向轮销轴17固定在导向轮固定板15上，导向轮固定板15通过并排设置的两根弹簧三18固定在导向轮固定座16上，所述导向轮14的轮子侧壁上设置有防滑纹141，所述防滑纹141的方向与导向轮14的前进方向相一致，所述导向轮14的材质为橡胶，导向轮14与管道100之间的摩擦力使减速电机装置1避免了在管道100内发生自转。
请参阅图2，所述驱动轮机构4包括至少两个沿转轴12圆周方向均匀布置的滚轮支架5，各滚轮支架5装配为能够沿转轴12径向相互靠近或远离；
所述滚轮支架5包括横板51和折板52，所述折板52数量在一个以上，折板52安装在横板51的侧面，横板51与折板52一体成型；所述滚轮支架5的每个折板52上均安装有数量在一个以上的驱动轮6，所述驱动轮6通过驱动轮销轴8安装在滚轮支架5上的驱动轮安装架53上，所述驱动轮销轴8的左右两端分别设置有用于限定驱动轮销轴8的轴向移动的驱动轮销轴挡圈7；所述驱动轮销轴8的延伸方向与驱动轮机构4在管道内的行进方向斜交；翻折横板51两端的折板52使其与横板51共面时，安装在不同滚轮支架5上的驱动轮销轴8的延伸方向相互平行。
实施例1
请参阅图2，所述滚轮支架5通过固定件22安装在转轴12上，滚轮支架5沿着固定件22上下滑动；所述固定件22一端与转轴12固定连接，固定件22的另一端穿过滚轮支架5与固定件挡件223连接；所述弹簧221套在固定件22外侧，弹簧221为压缩弹簧，所述弹簧221的弹力使滚轮支架5远离转轴，使压迫滚轮支架5沿着管道100的管壁行走；固定挡件223用于防止滚轮支架5在弹簧221的作用下弹出固定件22；
所述两个沿转轴对称分布的滚轮支架5之间还通过导柱9连接，导柱9的两端分别穿透相对应的滚轮支架5并与导柱挡件92连接，导柱挡件92用于限制滚轮支架5从导柱9上弹出；滚轮支架5能够沿着导柱9上下滑动；所述导柱9的中间位置设置有凸台91，凸台91将导柱9分为上下两部分，导柱9的上下两部分外侧分别套有弹簧二13，所述弹簧二13一端顶在滚轮支架5的下侧，另一端顶在导柱9的凸台91侧壁上；
所述导柱9的数量共设置有四个，四个导柱9均匀间隔分布在滚轮支架5横板51的四个边角；四个导柱9的设置能够防止滚轮支架5出现倾斜，使驱动轮机构4安全平稳的运行。
实施例2
请参阅图3，所述固定件22包括伸缩件224和伸缩件套管225，所述伸缩件套管225内部中空，伸缩件224插入伸缩件套管225内，伸缩件224与伸缩件套管225之间轴向滑动、周向固定配合；所述伸缩件套管225内设置有弹簧，弹簧端固定在伸缩件套管225的内侧壁的底端，弹簧的另一端与伸缩件224固定连接；弹簧驱使伸缩件224与伸缩件套管225相远离；伸缩件套管225固定安装在转轴12上，伸缩件224与相应的滚轮支架5固定连接。
实施例3
请参阅图4，所述固定件22的两端分别与两个沿转轴12对称分布的滚轮支架5固定连接，固定件22包括伸缩件224和伸缩件套管225，所述伸缩件套管225内部中空，伸缩件224插入伸缩件套管225内，伸缩件224与伸缩件套管225之间轴向滑动、周向固定配合；所述伸缩件套管225内设置有弹簧，弹簧端固定在伸缩件套管225的内侧壁的底端，弹簧的另一端与伸缩件224固定连接；弹簧驱使伸缩件224与伸缩件套管225相远离；所述转轴12与伸缩件224侧壁的上部固定连接。
请参阅图6和图7，在管道中本发明的示意图，驱动轮6与管道轴线成固定角度，弹簧221和弹簧二13压紧滚轮支架5使8个驱动轮6紧紧地压在管道内壁上；减速电机装置1带动驱动轮机构4旋转运动，此时由于驱动轮6的驱动轮销轴8的延伸方向与管道轴线呈斜交相交，所以驱动轮6在管道内呈螺旋运动，使整个装置沿管道母线方向直行前进。导向轮机构2固定在减速电机装置1上，弹簧弹力将导向轮压紧在管道100内壁。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，包括减速电机装置、导向轮机构和驱动轮机构；所述导向轮机构套在减速电机装置外侧；减速电机装置驱动驱动轮机构转动；所述驱动轮机构包括至少两个沿转轴圆周方向均匀布置的滚轮支架，各滚轮支架被装配为能够沿转轴径向相互靠近或远离，所述驱动轮机构还包括弹簧，该弹簧被装配为其弹力能够驱使各滚轮支架相互远离。
2.根据权利要求1所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述滚轮支架通过固定件安装在转轴上，滚轮支架沿着固定件上下滑动；所述固定件一端与转轴固定连接，固定件的另一端穿过滚轮支架与固定件挡件连接；所述弹簧套在固定件外侧。
3.根据权利要求2所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述两个沿转轴对称分布的滚轮支架之间还通过导柱连接，导柱的两端分别穿透相对应的滚轮支架并与导柱挡件连接；滚轮支架沿着导柱上下滑动；导柱外侧套有弹簧二，所述弹簧二一端顶在滚轮支架的下侧，另一端顶在导柱的凸台侧壁上。
4.根据权利要求3所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述导柱的数量共设置有四个，四个导柱均匀间隔分布在滚轮支架横板的四个边角。
5.根据权利要求1所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述滚轮支架通过固定件安装在转轴上，所述固定件包括伸缩件和伸缩件套管，所述伸缩件套管内部中空，伸缩件插入伸缩件套管内，伸缩件与伸缩件套管之间轴向滑动、周向固定配合；所述弹簧设置在伸缩件套管内，弹簧端固定在伸缩件套管的内侧壁的底端，弹簧的另一端与伸缩件固定连接；伸缩件套管固定安装在转轴上，伸缩件与相应的滚轮支架固定连接。
6.根据权利要求1所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述滚轮支架通过固定件安装在转轴上，所述固定件的两端分别与两个沿转轴对称分布的滚轮支架固定连接，固定件包括伸缩件和伸缩件套管，所述伸缩件套管内部中空，伸缩件插入伸缩件套管内，伸缩件与伸缩件套管之间轴向滑动、周向固定配合；所述弹簧安装在伸缩件套管内，弹簧端固定在伸缩件套管的内侧壁的底端，弹簧的另一端与伸缩件固定连接；所述转轴与伸缩件侧壁的上部固定连接。
7.根据权利要求1-6任一所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述滚轮支架包括横板和折板，所述折板数量在一个以上，折板安装在横板的侧面，横板与折板一体成型；所述滚轮支架的每个折板上均安装有数量在一个以上的驱动轮，所述驱动轮通过驱动轮销轴安装在滚轮支架上的驱动轮安装架上，所述驱动轮销轴的左右两端分别设置有用于限定驱动轮销轴的轴向移动的驱动轮销轴挡圈；所述驱动轮销轴的延伸方向与驱动轮机构在管道内的行进方向斜交；翻折横板两端的折板使其与横板共面时，安装在不同滚轮支架上的驱动轮销轴的延伸方向相互平行。
8.根据权利要求1-6任一所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述导向轮机构包括一体成型的导向轮固定座和固定安装在导向轮固定座上的导向行走装置；所述导向行走装置至少在一个以上，多个导向行走装置均匀间隔分布在导向轮固定座的外侧壁上；所述导向行走装置包括导向轮、导向轮固定板和固定在导向轮固定板上的弹簧三。
9.根据权利要求8任一所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述导向轮通过导向轮销轴固定在导向轮固定板上，导向轮固定板通过并排设置的两根弹簧三固定在导向轮固定座上；所述导向轮的轮子侧壁上设置有防滑纹，所述防滑纹的方向与导向轮的前进方向相一致。
10.根据权利要求1-6任一所述的螺旋式管道内壁行走装置，其特征在于，所述减速电机装置与驱动轮机构之间还设置有万向连轴机构，万向连轴机构一端与减速电机装置的驱动轴通过紧定螺钉夹持连接，另一端与驱动轮机构的连接杆通过紧定螺钉夹持连接；所述导向轮机构驱动万向连轴机构，万向连轴机构带动驱动轮机构转动。
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