CN108489890A - 水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人及使用方法，它包括用于夹紧或者松开液压启闭机活塞杆的下夹紧装置和上夹紧装置，所述下夹紧装置和上夹紧装置之间通过交替驱动两夹紧装置沿液压启闭机活塞杆爬升的爬升装置相连；在上夹紧装置上通过多个轨道支撑架支撑安装有环形轨道，所述环形轨道上配合安装有多个沿着其外圆周环形行走的环形行走装置；所述环形行走装置上安装有用于检测液压启闭机活塞杆外圆的检测仪器、用于对液压启闭机活塞杆外表面清扫的毛刷清扫装置。该机器人及其使用方法减少了脚手架搭设的工程量，提高了活塞杆检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及水电站机电闸坝设备检查装置，尤其是用在水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测过程中的机器人及其使用方法。
背景技术
水电站液压启闭机活塞杆在长时间运行过程中，其表面会发生锈蚀，活塞杆若锈蚀到一定程度，在运行过程中将导致油缸密封的损坏，锈蚀脱落的污染物将导致油液的污染，甚至导致控制阀门的堵塞和失效，最终将导致启闭机不能正常启闭。因此需经常对液压启闭机活塞杆的外观及锈蚀情况进行巡检。由于液压启闭机安装的特殊位置，活塞杆较长，人员无法近距离检查。目前采用的检测手段是在闸门上搭设脚手架的方式，人工靠近检测。搭设脚手架危险性大，工程量大、效率低下，不能满足经常性的巡检要求。因此需研究一种快速便捷的检测手段和装置，以避免脚手架的搭设，减少安全风险，提高检测效率。
发明内容
为了避免水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测搭设脚手架的安全风险，提高活塞杆锈蚀外观检测工作效率，本发明提供一种水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人及其使用方法。该机器人及其使用方法减少了脚手架搭设的工程量，提高了活塞杆检测效率。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，它包括用于夹紧或者松开液压启闭机活塞杆的下夹紧装置和上夹紧装置，所述下夹紧装置和上夹紧装置之间通过交替驱动两夹紧装置沿液压启闭机活塞杆爬升的爬升装置相连；在上夹紧装置上通过多个轨道支撑架支撑安装有环形轨道，所述环形轨道上配合安装有多个沿着其外圆周环形行走的环形行走装置；所述环形行走装置上安装有用于检测液压启闭机活塞杆外圆的检测仪器、用于对液压启闭机活塞杆外表面清扫的毛刷清扫装置。
所述下夹紧装置和上夹紧装置采用相同的结构，包括左抱架和右抱架，所述左抱架和右抱架都采用半圆形结构，两者的其中一端通过转轴铰接，另一自由端安装有能够松开或者锁紧的自动松紧机构。
所述自动松紧机构包括夹紧气缸，所述夹紧气缸固定安装在左抱架的末端，所述夹紧气缸的活塞杆末端通过销轴与右抱架的末端铰接，在活塞杆上套装有弹簧，所述弹簧的两端分别与左抱架和右抱架相配合的端面接触配合。
所述左抱架和右抱架的内壁上均布的铰接有多个支撑瓦，所述支撑瓦的弧形内侧壁上固定有摩擦片，所述摩擦片与液压启闭机活塞杆外圆相接触配合。
所述爬升装置采用对称布置的气缸或者油缸，所述气缸或者油缸的缸体底座铰接在下夹紧装置的左抱架和右报架上，所述气缸或者油缸的活塞杆顶端通过连接座分别与上夹紧装置的左抱架和右报架铰接。
所述环形行走装置包括行走平台，所述行走平台通过安装在其底部的多个限位滑轮与环形轨道相连，所述行走平台的顶部安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮与加工在环形轨道外侧的外侧齿圈构成齿轮传动配合，并驱动整个行走平台沿环形轨道移动。
所述毛刷清扫装置包括刷子旋转电机，所述刷子旋转电机的输出轴上安装有刷子，所述刷子旋转电机的底座固定安装在角度调节器上，所述角度调节器固定安装在环形行走装置的行走平台上。
所述下夹紧装置上安装有集成控制模块，所述集成控制模块通过管路分别与下夹紧装置和上夹紧装置的夹紧气缸、爬升装置的气缸或者油缸相连，并控制相应的动作；所述集成控制模块通过电控线与检测仪器、环形行走装置的驱动电机以及毛刷清扫装置的刷子旋转电机和角度调节器相连，并控制相应的动作。
所述集成控制模块采用单片机或者可编程控制器实现对机器人的自动控制。
任意一项所述水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人的使用方法，它包括以下步骤：
Step1：将下夹紧装置和上夹紧装置上的插销拔下，打开左抱架、右抱架，将机器人套装在液压启闭机活塞杆的末端或始端，并插上插销；
Step2：集成控制模块的进气端口接进气软管，进气软管与独立的空压机连接，通过空压机提高动力气源，或者在下夹紧装置上安装气泵装置，为夹紧气缸、爬升装置提高动力气源；
Step3：机器人在液压启闭机活塞杆上的移动方式为：上夹紧装置的夹紧气缸收缩，使上夹紧装置上的摩擦片抱紧液压启闭机活塞杆，然后下夹紧装置的夹紧气缸伸出，使下夹紧装置上的摩擦片与液压启闭机活塞杆松开，接着伸长或者缩短爬升装置的活塞杆；
Step4：当爬升装置的活塞杆伸长或缩短一定距离后，下夹紧装置的夹紧气缸收缩，使下夹紧装置上的摩擦片与液压启闭机活塞杆抱紧，然后上夹紧装置的夹紧气缸伸长，使上夹紧装置上的摩擦片松开液压启闭机活塞杆，依次循环实现机器人在活塞杆上的爬升；
Step5：在机器人沿液压启闭机活塞杆爬升或下降的同时，其中一个驱动电机驱动环形行走装置带着刷子、刷子旋转电机、角度调节器围绕液压启闭机活塞杆做螺旋运动，实现对液压启闭机活塞杆表面浮锈等污染物的清除；同时另外一个驱动电机驱动环形行走装置带着检测仪器围绕液压启闭机活塞杆做螺旋运动，实现检测仪器对液压启闭机活塞杆的全圆周面检测。
本发明有如下有益效果：
1、与现有技术相比，该水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人及其使用方法减少了脚手架搭设的工程量和安全风险，利用机器人上的检测装置贴近液压启闭机活塞杆对活塞杆锈蚀情况进行检测，提高了液压启闭机活塞杆锈蚀检测效果和检测效率，同时可实现对液压启闭机活塞杆表面浮锈等污染物的清除。
2、通过所述的下夹紧装置和上夹紧装置交替夹紧液压启闭机活塞杆，再配合爬升装置能够实现整个机器人沿着液压启闭机活塞杆爬行。
3、通过所述的环形行走装置能够带动检测仪器和毛刷清扫装置沿着液压启闭机活塞杆的外圆周自动行走，进而实现其自动除锈检测。
4、在工作过程中通过摩擦片与液压启闭机的活塞杆接触；当夹紧气缸的活塞杆收缩时，使左抱架与右抱架夹紧，致使摩擦片抱紧液压启闭机的活塞杆，使本机器人固定在活塞杆上不掉落。
5、所述刷子旋转电机可通过角度调节器调节角度，以便调节刷子对液压启闭机活塞杆的压紧程度，刷子旋转可清除液压启闭机活塞杆上的浮锈等污染物。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的轴测图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明的左侧视图。
图4是本发明的右侧视图。
图5是本发明的俯视图。
图6是本发明的夹紧装置俯视图。
图7是本发明的夹紧装置侧视图。
图8是本发明的夹紧装置轴测图。
图9是实施例的工作状态示意图。
图中：1.下夹紧装置，2.爬升装置，3.上夹紧装置，4.轨道支撑架，5.环形轨道，6.环形行走装置，7.驱动齿轮，8.驱动电机，9. 检测仪器，10.集成控制模块，11.夹紧气缸，12.销轴，13.刷子，14.刷子旋转电机，15.角度调节器，16. 摩擦片，17.支撑瓦，18.左抱架，19.右抱架，20.弹簧，21.转轴，22.行走平台，23.限位滑轮，24. 外侧齿圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1-9所示，水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，它包括用于夹紧或者松开液压启闭机活塞杆的下夹紧装置1和上夹紧装置3，所述下夹紧装置1和上夹紧装置3之间通过交替驱动两夹紧装置沿液压启闭机活塞杆爬升的爬升装置2相连；在上夹紧装置3上通过多个轨道支撑架4支撑安装有环形轨道5，所述环形轨道5上配合安装有多个沿着其外圆周环形行走的环形行走装置6；所述环形行走装置6上安装有用于检测液压启闭机活塞杆外圆的检测仪器9、用于对液压启闭机活塞杆外表面清扫的毛刷清扫装置。通过采用上述的机器人能够替代传统的人工检修过程，实现液压启闭机活塞杆的自动除锈和检测，进而提高了工作效率，保证了工作质量，而且保证了作业的安全性。
进一步的，所述下夹紧装置1和上夹紧装置3采用相同的结构，包括左抱架18和右抱架19，所述左抱架18和右抱架19都采用半圆形结构，两者的其中一端通过转轴21铰接，另一自由端安装有能够松开或者锁紧的自动松紧机构。
进一步的，所述自动松紧机构包括夹紧气缸11，所述夹紧气缸11固定安装在左抱架18的末端，所述夹紧气缸11的活塞杆末端通过销轴12与右抱架19的末端铰接，在活塞杆上套装有弹簧20，所述弹簧20的两端分别与左抱架18和右抱架19相配合的端面接触配合。工作过程中，上夹紧装置3的夹紧气缸11收缩，使上夹紧装置3上的摩擦片16抱紧液压启闭机活塞杆，然后下夹紧装置1的夹紧气缸11伸出，使下夹紧装置1上的摩擦片16与液压启闭机活塞杆松开，接着伸长或者缩短爬升装置2的活塞杆；当爬升装置2的活塞杆伸长或缩短一定距离后，下夹紧装置1的夹紧气缸11收缩，使下夹紧装置1上的摩擦片16与液压启闭机活塞杆抱紧，然后上夹紧装置3的夹紧气缸11伸长，使上夹紧装置3上的摩擦片16松开液压启闭机活塞杆。依次循环实现机器人在活塞杆上的爬升。
进一步的，所述左抱架18和右抱架19的内壁上均布的铰接有多个支撑瓦17，所述支撑瓦17的弧形内侧壁上固定有摩擦片16，所述摩擦片16与液压启闭机活塞杆外圆相接触配合。在工作过程中通过摩擦片16与液压启闭机的活塞杆接触；当夹紧气缸11的活塞杆收缩时，使左抱架18与右抱架19夹紧，致使摩擦片16抱紧液压启闭机的活塞杆，使本机器人固定在活塞杆上不掉落。
进一步的，所述爬升装置2采用对称布置的气缸或者油缸，所述气缸或者油缸的缸体底座铰接在下夹紧装置1的左抱架18和右报架19上，所述气缸或者油缸的活塞杆顶端通过连接座分别与上夹紧装置3的左抱架18和右报架19铰接。通过爬升装置2配合下夹紧装置1和上夹紧装置3能够实现机器人的爬升动作。
进一步的，所述环形行走装置6包括行走平台22，所述行走平台22通过安装在其底部的多个限位滑轮23与环形轨道5相连，所述行走平台22的顶部安装有驱动电机8，所述驱动电机8的输出轴安装有驱动齿轮7，所述驱动齿轮7与加工在环形轨道5外侧的外侧齿圈24构成齿轮传动配合，并驱动整个行走平台22沿环形轨道5移动。工作过程中，通过检测仪器9、环形行走装置6在驱动电机8的驱动下在环形轨道5上行走，从而使检测仪器9可以围绕液压启闭机的活塞杆进行锈蚀外观检测。
进一步的，所述环形轨道5由左右两半组成，左右两半通过连接板用螺栓连接固定；环形轨道5的圆周外侧加工有外侧齿圈，在工作过程中，外侧齿圈与驱动齿轮7相配合。
进一步的，所述毛刷清扫装置包括刷子旋转电机14，所述刷子旋转电机14的输出轴上安装有刷子13，所述刷子旋转电机14的底座固定安装在角度调节器15上，所述角度调节器15固定安装在环形行走装置6的行走平台22上。工作过程中，所述刷子旋转电机14可通过角度调节器15调节角度，以便调节刷子13对液压启闭机活塞杆的压紧程度；刷子旋转可清除液压启闭机活塞杆上的浮锈等污染物。
进一步的，所述下夹紧装置1上安装有集成控制模块10，所述集成控制模块10通过管路分别与下夹紧装置1和上夹紧装置3的夹紧气缸11、爬升装置2的气缸或者油缸相连，并控制相应的动作；所述集成控制模块10通过电控线与检测仪器9、环形行走装置6的驱动电机8以及毛刷清扫装置的刷子旋转电机14和角度调节器15相连，并控制相应的动作。通过采用上述的集成控制模块10能够自动控制夹紧气缸11和爬升装置2，进而保证两个夹紧气缸11的活塞杆自动伸出或者缩回，进而实现夹紧，保证了其交替配合动作，实现整个机器人沿着液压启闭机活塞杆进行爬升。
进一步的，所述集成控制模块10采用单片机或者可编程控制器实现对机器人的自动控制。通过采用单片机简化了控制过程，而且能够实现其智能化自动检测，提高了其工作效率。
实施例2：
任意一项所述水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人的使用方法，它包括以下步骤：
Step1：将下夹紧装置1和上夹紧装置3上的插销12拔下，打开左抱架18、右抱架19，将机器人套装在液压启闭机活塞杆的末端或始端，并插上插销12；
Step2：集成控制模块10的进气端口接进气软管，进气软管与独立的空压机连接，通过空压机提高动力气源，或者在下夹紧装置1上安装气泵装置，为夹紧气缸11、爬升装置2提高动力气源；
Step3：机器人在液压启闭机活塞杆上的移动方式为：上夹紧装置3的夹紧气缸11收缩，使上夹紧装置3上的摩擦片16抱紧液压启闭机活塞杆，然后下夹紧装置1的夹紧气缸11伸出，使下夹紧装置1上的摩擦片16与液压启闭机活塞杆松开，接着伸长或者缩短爬升装置2的活塞杆；
Step4：当爬升装置2的活塞杆伸长或缩短一定距离后，下夹紧装置1的夹紧气缸11收缩，使下夹紧装置1上的摩擦片16与液压启闭机活塞杆抱紧，然后上夹紧装置3的夹紧气缸11伸长，使上夹紧装置3上的摩擦片16松开液压启闭机活塞杆，依次循环实现机器人在活塞杆上的爬升；
Step5：在机器人沿液压启闭机活塞杆爬升或下降的同时，其中一个驱动电机8驱动环形行走装置6带着刷子13、刷子旋转电机14、角度调节器15围绕液压启闭机活塞杆做螺旋运动，实现对液压启闭机活塞杆表面浮锈等污染物的清除；同时另外一个驱动电机8驱动环形行走装置6带着检测仪器9围绕液压启闭机活塞杆做螺旋运动，实现检测仪器9对液压启闭机活塞杆的全圆周面检测。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：它包括用于夹紧或者松开液压启闭机活塞杆的下夹紧装置（1）和上夹紧装置（3），所述下夹紧装置（1）和上夹紧装置（3）之间通过交替驱动两夹紧装置沿液压启闭机活塞杆爬升的爬升装置（2）相连；在上夹紧装置（3）上通过多个轨道支撑架（4）支撑安装有环形轨道（5），所述环形轨道（5）上配合安装有多个沿着其外圆周环形行走的环形行走装置（6）；所述环形行走装置（6）上安装有用于检测液压启闭机活塞杆外圆的检测仪器（9）、用于对液压启闭机活塞杆外表面清扫的毛刷清扫装置。
2.根据权利要求1所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述下夹紧装置（1）和上夹紧装置（3）采用相同的结构，包括左抱架（18）和右抱架（19），所述左抱架（18）和右抱架（19）都采用半圆形结构，两者的其中一端通过转轴（21）铰接，另一自由端安装有能够松开或者锁紧的自动松紧机构。
3.根据权利要求1所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述自动松紧机构包括夹紧气缸（11），所述夹紧气缸（11）固定安装在左抱架（18）的末端，所述夹紧气缸（11）的活塞杆末端通过销轴（12）与右抱架（19）的末端铰接，在活塞杆上套装有弹簧（20），所述弹簧（20）的两端分别与左抱架（18）和右抱架（19）相配合的端面接触配合。
4.根据权利要求2所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述左抱架（18）和右抱架（19）的内壁上均布的铰接有多个支撑瓦（17），所述支撑瓦（17）的弧形内侧壁上固定有摩擦片（16），所述摩擦片（16）与液压启闭机活塞杆外圆相接触配合。
5.根据权利要求1所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述爬升装置（2）采用对称布置的气缸或者油缸，所述气缸或者油缸的缸体底座铰接在下夹紧装置（1）的左抱架（18）和右报架（19）上，所述气缸或者油缸的活塞杆顶端通过连接座分别与上夹紧装置（3）的左抱架（18）和右报架（19）铰接。
6.根据权利要求1所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述环形行走装置（6）包括行走平台（22），所述行走平台（22）通过安装在其底部的多个限位滑轮（23）与环形轨道（5）相连，所述行走平台（22）的顶部安装有驱动电机（8），所述驱动电机（8）的输出轴安装有驱动齿轮（7），所述驱动齿轮（7）与加工在环形轨道（5）外侧的外侧齿圈（24）构成齿轮传动配合，并驱动整个行走平台（22）沿环形轨道（5）移动。
7.根据权利要求1所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述毛刷清扫装置包括刷子旋转电机（14），所述刷子旋转电机（14）的输出轴上安装有刷子（13），所述刷子旋转电机（14）的底座固定安装在角度调节器（15）上，所述角度调节器（15）固定安装在环形行走装置（6）的行走平台（22）上。
8.根据权利要求1所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述下夹紧装置（1）上安装有集成控制模块（10），所述集成控制模块（10）通过管路分别与下夹紧装置（1）和上夹紧装置（3）的夹紧气缸（11）、爬升装置（2）的气缸或者油缸相连，并控制相应的动作；所述集成控制模块（10）通过电控线与检测仪器（9）、环形行走装置（6）的驱动电机（8）以及毛刷清扫装置的刷子旋转电机（14）和角度调节器（15）相连，并控制相应的动作。
9.根据权利要求8所述的水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人，其特征在于：所述集成控制模块（10）采用单片机或者可编程控制器实现对机器人的自动控制。
10.权利要求1-9任意一项所述水电站液压启闭机活塞杆锈蚀检测机器人的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：
Step1：将下夹紧装置（1）和上夹紧装置（3）上的插销（12）拔下，打开左抱架（18）、右抱架（19），将机器人套装在液压启闭机活塞杆的末端或始端，并插上插销（12）；
Step2：集成控制模块（10）的进气端口接进气软管，进气软管与独立的空压机连接，通过空压机提高动力气源，或者在下夹紧装置（1）上安装气泵装置，为夹紧气缸（11）、爬升装置（2）提高动力气源；
Step3：机器人在液压启闭机活塞杆上的移动方式为：上夹紧装置（3）的夹紧气缸（11）收缩，使上夹紧装置（3）上的摩擦片（16）抱紧液压启闭机活塞杆，然后下夹紧装置（1）的夹紧气缸（11）伸出，使下夹紧装置（1）上的摩擦片（16）与液压启闭机活塞杆松开，接着伸长或者缩短爬升装置（2）的活塞杆；
Step4：当爬升装置（2）的活塞杆伸长或缩短一定距离后，下夹紧装置（1）的夹紧气缸（11）收缩，使下夹紧装置（1）上的摩擦片（16）与液压启闭机活塞杆抱紧，然后上夹紧装置（3）的夹紧气缸（11）伸长，使上夹紧装置（3）上的摩擦片（16）松开液压启闭机活塞杆，依次循环实现机器人在活塞杆上的爬升；
Step5：在机器人沿液压启闭机活塞杆爬升或下降的同时，其中一个驱动电机（8）驱动环形行走装置（6）带着刷子（13）、刷子旋转电机（14）、角度调节器（15）围绕液压启闭机活塞杆做螺旋运动，实现对液压启闭机活塞杆表面浮锈等污染物的清除；同时另外一个驱动电机（8）驱动环形行走装置（6）带着检测仪器（9）围绕液压启闭机活塞杆做螺旋运动，实现检测仪器（9）对液压启闭机活塞杆的全圆周面检测。
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