CN109158239A - 一种管道内壁喷涂机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种管道内壁喷涂机器人，包括依次连接的输送机构、清扫机构、主体机构和喷涂机构；所述主体机构包括主体管道、行走装置、控制所述清扫机构与所述喷涂机构转动的驱动传动组件；所述喷涂机构包括与所述主体管道转动连接的喷涂管道、设于所述喷涂管道的喷涂装置；所述清扫机构包括与所述主体管道转动连接的清扫管道、设于所述清扫管道外侧的清扫装置；所述输送机构包括与所述清扫管道转动连接的输送管道、涂料管和距离传感器。本发明提供的管道内壁喷涂机器人，能自动完成管道内壁喷涂作业，其喷涂长度不受限制，生产成本低，自动化程度高，适合大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种管道内壁喷涂机器人。
背景技术
管道作为开发海洋资源的重要运输工具，广泛应用于海洋平台、船艇等海上装置中。早期海水管道多采用碳钢、铸铁等材料，但材料耐海水腐蚀性能差，使用周期短。近年来，铜镍合金、钛合金等合金材料被广泛应用于海水管道中，但合金材料的管道制造成本较高。基于此，广大科研工作者研发涂料、缓蚀剂的物质涂覆在材料表面来减少管道腐蚀现象，但管道内壁涂覆较难，生产效率低。因此，管道内壁喷涂机器人的研发意义重大。
现有技术中多采用直角坐标形式，其管道喷涂长度受到限制，不能超过特定的长度，否则无法进行喷涂作业。因此，现有技术无法满足对喷涂管道长度适配的需求，迫切需要设计出一种能够解决上述问题的管道内壁喷涂机器人。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种管道内壁喷涂机器人，能自动完成管道内壁喷涂作业，其喷涂长度不受限制，通用性强，生产成本低，自动化程度高，适合大批量生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种管道内壁喷涂机器人，包括依次连接的输送机构、清扫机构、主体机构和喷涂机构；所述主体机构包括主体管道、行走装置、控制所述清扫机构与所述喷涂机构转动的驱动传动组件；所述喷涂机构包括与所述主体管道转动连接的喷涂管道、设于所述喷涂管道的喷涂装置；所述清扫机构包括与所述主体管道转动连接的清扫管道、设于所述清扫管道外侧的清扫装置；所述输送机构包括与所述清扫管道转动连接的输送管道、涂料管和距离传感器。
本发明提供的管道内壁喷涂机器人，设有互相连通且转动连接的输送机构、清扫机构、主体机构和喷涂机构。管道内壁喷涂机器人通过主体机构上行走装置进行行走，通过主体机构上的驱动传动组件带动喷涂机构和清扫机构转动，从而达到行进时喷涂，不受喷涂长度的限制，能够喷涂较长管道。
优选地，所述驱动传动组件包括与所述主体管道平行设置的主传动蜗杆轴、驱动所述主传动蜗杆轴转动的驱动电机，所述清扫管道沿轴向设有清扫斜齿轮，所述喷涂管道沿轴向设有喷涂斜齿轮，所述主传动蜗杆轴上设有分别与清扫斜齿轮和喷涂斜齿轮啮合的斜齿轮。
优选地，所述行走装置包括设于所述主体管道下方的行走支架、与所述行走支架转动连接的行走轮和控制控制所述行走轮运动的行走驱动组件。
进一步地，所述行走驱动组件包括、与所述主体管道平行设置的行走蜗杆轴、驱动所述行走蜗杆轴转动的行走电机、平行所述主体管道径向设于所述行走支架上的行走轴。
优选地，所述喷涂装置包括与可相对所述喷涂管道转动的喷涂杆、设于所述喷涂杆的喷枪和测厚传感器，所述喷枪与所述涂料管相连接。喷涂装置旋转的设置能够根据管径的不同改变喷枪的喷射角度，通用性强；测厚传感器用于检测喷涂厚度和喷涂连续性。
优选地，所述清扫盘沿径向设有毛刷。管道放置一段时间后内壁会附着爬行动物或灰尘，清扫盘可对其进行清扫。
进一步地，所述清扫盘包括靠近所述输送管道的第一清扫盘和靠近所述第一连接板的第二清扫盘，所述第一清扫盘的刷毛较所述第二清扫盘的刷毛短。
进一步地，所述清扫机构还包括设于所述主体管道下方的吸尘装置和与所述吸尘装置连接且位于主体管道内侧的吸尘管。
优选地，所述管道内壁喷涂机器人还包括用于整体控制的控制盒。
进一步地，所述的控制盒包括蓄电池和蜂鸣器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的管道内壁喷涂机器人设有互相联通且转动连接的输送机构、清扫机构、主体机构和喷涂机构。管道内壁喷涂机器人通过主体机构上行走装置进行行走，通过主体机构上的驱动传动组件带动喷涂机构和清扫机构转动，从而达到行进时喷涂，不受喷涂长度的限制，能够喷涂较长管道。喷涂机构能够根据管径的不同改变喷枪的喷射角度，通用性强。管道放置一段时间后内壁会附着爬行动物或灰尘，清扫盘可对其进行清扫，吸尘装置可对清扫的尘土吸收到管道外。本发明通用性强，生产成本低，自动化程度高，适合大批量生产。
附图说明
图1为管道内壁喷涂机器人的结构示意图一。
图2为管道内壁喷涂机器人的结构示意图二。
图3为管道内壁喷涂机器人的后视图。
图4为管道内壁喷涂机器人的主视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1至图4所示为本发明提供的管道内壁喷涂机器人，如图1至图2所示，
管道内壁喷涂机器人，包括依次连接的输送机构1、清扫机构2、主体机构3和喷涂机构4；主体机构3包括主体管道31、分别设于主体管道31两端的第一连接板32和第二连接板33、用于控制行走的行走装置34、控制清扫机构2与喷涂机构4运动的驱动传动组件35；喷涂机构4设于主体管道31靠近第二连接板33的一端，喷涂机构4包括与主体管道31转动连接的喷涂管道41、设于喷涂管道41远离主体管道31一端的喷涂装置42；清扫机构2设于主体管道31靠近第一连接板32的一端，清扫机构2包括与主体管道31转动连接的清扫管道21、设于清扫管道21外侧的清扫装置；输送机构1包括与清扫管道21转动连接的输送管道11、设于输送管道内侧的涂料管12、设于清扫管道21外侧的距离传感器13，作为优选方案，距离传感器为超声波距离传感器。本发明提供的管道内壁喷涂机器人通过主体机构3上行走装置34进行行走，通过主体机构3上的驱动传动组件35带动喷涂机构4和清扫机构2转动，从而达到行进时喷涂，不受喷涂长度的限制，能够喷涂较长管道。
其中，驱动传动组件35包括驱动电机351、转动套接于第一连接板32和第二连接板33且与主体管道31平行设置的主传动蜗杆轴353、设于驱动电机351输出轴上且与主传动蜗杆轴353蜗杆部啮合的主传动涡轮352，驱动电机351输出轴通过联轴器连接涡轮传动轴，主传动涡轮352设于涡轮传动轴上，主传动蜗杆轴353凸出第一连接板32的一端设有第一斜齿轮354，凸出第二连接板33的一端设有第二斜齿轮355，清扫管道21沿轴向设有与第一斜齿轮354啮合的清扫斜齿轮22，喷涂管道41沿轴向设有与第二斜齿轮355啮合的喷涂斜齿轮43。作为优选方案，驱动电机351为减速电机，设于主体管道31上方，通过驱动电机351驱动蜗轮蜗杆运动，使清扫斜齿轮22和喷涂斜齿轮43转动，从而带动清扫管道21和喷涂管道41转动。
其中，行走装置34包括设于主体管道31的行走机构和控制行走机构的行走驱动组件。行走机构分为前轮和后轮，包括设于主体管道31下方的行走支架341、与行走支架341转动连接的行走轮342。行走驱动组件包括设于主体管道31上方的行走电机343、转动套接于第一连接板32和第二连接板33且与主体管道31平行设置的行走蜗杆轴344、设于行走电机343输出轴上且与行走蜗杆轴344蜗杆部啮合的行走传动涡轮345、平行主体管道31径向设于行走支架341上的行走传动轴346和设于行走传动轴346上与行走蜗杆轴344蜗杆部啮合的行走涡轮347。作为优选方案，行走电机343选用转数小的电机，以保证喷涂均匀，无漏喷。行走电机343输出轴通过联轴器连接涡轮传动轴，行走传动涡轮345设于涡轮传动轴上，行走传动轴346可带动走轮342转动。通过行走电机343带动蜗轮蜗杆运动，前轮后轮的行走传动轴同时转动，达到行进的目的。
其中，输送管道11与清扫管道21的连接处设有可套住清扫管道21的套筒，清扫管道21套接与套筒内，轴向固定双列深沟球轴承111。双列深沟球轴承111的另一端通过轴端挡圈112轴向固定，轴端挡圈通过螺钉113固定于输送管道11内。
其中，喷涂装置42包括与喷涂管道41转动连接的喷涂杆421、控制喷涂杆421转动的喷涂电机422、设于喷涂杆421的喷枪423和设于喷涂杆421的测厚传感器424，喷枪423与涂料管12相连接。喷涂管道41末端设有沿径向设置的凹槽，喷涂杆421的一端设于凹槽内与喷涂管道41转动连接。喷涂杆41的另一端固定装有喷枪423，测厚传感器424安装于喷枪423的背侧。喷枪423设有电磁阀，用于控制喷枪的工作状态。作为优选方案，喷涂电机422为带有编码器的异步电动机，可用于控制连接杆的转动角度。作为优选方案，测厚传感器424，为激光测厚传感器，可用于检测喷涂厚度和喷涂连续性。
其中，清扫装置包括清扫盘，清扫盘沿径向设有毛刷。清扫盘包括靠近输送管道11的第一清扫盘22和靠近第一连接板32的第二清扫盘23，第一清扫盘22的刷毛较第二清扫盘23的刷毛短。作为优选方案，第一清扫盘22的短毛刷毛质较硬，主要清楚粘结在管道内壁的物质，第二清扫盘23的长毛刷毛质较软，主要用于清楚管道内壁的尘土。
其中，清扫机构2还包括设于主体管道31下方的吸尘装置24和与吸尘装置24连接且位于主体管道31内侧的吸尘管25。吸尘管25通过主体管道31、清扫管道21和输送管道11的中空部分，并在输送管道11外部连接吸尘装置的其他部分。吸尘装置24通过吸尘管25把灰尘排出管道外侧。
其中，管道内壁喷涂机器人还包括用于整体控制的控制盒5。控制盒5内设有蓄电池，可用于给吸尘装置24、传感器和各类电机供电。作为优选方案，控制盒内设有蜂鸣器，当控制系统出现错误时，会鸣声报警。
本发明提供的管道内壁喷涂机器人工作时，先打开控制盒5的总控开关，行走电机343正转，喷涂机器人前行到指定位置后，距离传感器13发出信号，行走电机343反转，后退行驶；此时，驱动电机351得电转动，主传动涡轮352驱动主传动蜗杆轴353转动，进而第一斜齿轮354、第二斜齿轮355分别与清扫斜齿轮22、喷涂斜齿轮43啮合转动。清扫管道21转动并带动第一清扫盘22和第二清扫盘23转动，清扫管道内壁，吸尘装置24将废物吸收并运输至管道外；同时，喷枪423电磁阀得电接通，喷枪423开始喷涂作业，喷涂管道41转动带动喷涂装置42转动，当测厚传感器424检测到喷涂厚度不均匀时，会发出信号，喷涂电机422得电，调整喷涂角度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管道内壁喷涂机器人，其特征在于，包括依次连接的输送机构（1）、清扫机构（2）、主体机构（3）和喷涂机构（4）；所述主体机构（3）包括主体管道（31）、行走装置（34）、控制所述清扫机构（2）与所述喷涂机构（4）转动的驱动传动组件（35）；所述喷涂机构（4）包括与所述主体管道（31）转动连接的喷涂管道（41）、设于所述喷涂管道（41）的喷涂装置（42）；所述清扫机构（2）包括与所述主体管道（31）转动连接的清扫管道（21）、设于所述清扫管道（21）外侧的清扫装置；所述输送机构（1）包括与所述清扫管道（21）转动连接的输送管道（11）、涂料管（12）和距离传感器（13）。
2.根据权利要求1所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述驱动传动组件（35）包括与所述主体管道（31）平行设置的主传动蜗杆轴（353）、驱动所述主传动蜗杆轴（353）转动的驱动电机（351），所述清扫管道（21）沿轴向设有清扫斜齿轮（22），所述喷涂管道（41）沿轴向设有喷涂斜齿轮（43），所述主传动蜗杆轴（353）上设有分别与清扫斜齿轮（22）和喷涂斜齿轮（43）啮合的斜齿轮。
3.根据权利要求1所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述行走装置（34）包括设于所述主体管道（31）下方的行走支架（341）、与所述行走支架（341）转动连接的行走轮（342）和控制所述行走轮运动的行走驱动组件。
4.根据权利要求3所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述行走驱动组件包括、与所述主体管道（31）平行设置的行走蜗杆轴（344）、驱动所述行走蜗杆轴（344）转动的行走电机（343）、平行所述主体管道（31）径向设于所述行走支架（341）上的行走轴。
5.根据权利要求1所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述喷涂装置（42）包括与可相对所述喷涂管道（41）转动的喷涂杆（421）、设于所述喷涂杆（421）的喷枪（423）和测厚传感器（424），所述喷枪（423）与所述涂料管（12）相连接。
6.根据权利要求1所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述清扫装置包括清扫盘，所述清扫盘沿径向设有毛刷。
7.根据权利要求6所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述清扫盘包括靠近所述输送管道（11）的第一清扫盘（22）和靠近所述第一连接板（32）的第二清扫盘（23），所述第一清扫盘（22）的刷毛较所述第二清扫盘（23）的刷毛短。
8.根据权利要求1、6或7中任一项所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述清扫机构（2）还包括设于所述主体管道（31）下方的吸尘装置（24）和与所述吸尘装置（24）连接且位于主体管道（31）内侧的吸尘管（25）。
9.根据权利要求1所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述管道内壁喷涂机器人还包括用于整体控制的控制盒（5）。
10.根据权利要求9所述的管道内壁喷涂机器人，其特征在于，所述的控制盒（5）包括蓄电池和蜂鸣器。
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