CN110216118A - 一种管道内壁清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种管道内壁清洗机器人，通过三个均匀分布的可调半径主动轮行走部分带动机器在管道内壁行走，通过前部的高速旋转清洗部分对管道内壁进行旋转清洗，尾部的可调角度支撑牵引组则提供支撑的同时，保证机器人在前进过程中遇到弯管可以为主机身提供尾部支撑，减小冲击力，增大缓冲。通过调节机器人驱动电机的速率实现机器人前进的速度，以及前部旋转清洗部件的速度，以实现对厚度和粘度不同管道内壁附着污垢的清理。
Description
技术领域
本发明涉及管道自动清洗与保洁技术领域，特别涉及一种管道内壁清洗机器人。
背景技术
建筑及工业设备通常具有复杂管道，在某些情况下需要特殊清洗以保证管道内壁清洁，去除管道内壁所具有的沉积污垢，保证管道内壁清洁。通常情况下是采用工作作业停机，拆下管道换上新的管道，对旧有管道直接报废或人工清洁后留作备用。因此急需一种不需拆卸管道即可对管道进行在线清洁作业的设备。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种管道内壁清洗机器人，通过三个均匀分布的可调半径主动轮行走部分带动机器在管道内壁行走，通过前部的高速旋转清洗部分对管道内壁进行旋转清洗，尾部的可调角度支撑牵引组则提供支撑的同时，保证机器人在前进过程中遇到弯管可以为主机身提供尾部支撑。减小冲击力，增大缓冲。通过调节机器人驱动电机的速率实现机器人前进的速度，以及前部旋转清洗部件的速度，以实现对厚度和粘度不同管道内壁附着污垢的清理。
本发明所使用的技术方案是：一种管道内壁清洗机器人，包括尾部支撑牵引组、角度变换缓冲组件、主机身动力部件、旋转清洗部分。
所述的主机身动力部件部分的三组主驱动轮均匀布置在主机身支架壳上。主驱动轮的悬挂架通过弹簧浮动连接在一起，以此调节工作半径。主驱动轮通过锥齿轮组和伸缩式传动杆与主机身支架壳内的驱动电机连接，从而形成传动链。主浮动套筒通过导向销浮动安装在主驱动部件固定套筒腿上，两者之间有弹簧预紧，对不同的管道通过主预紧弹簧的预压缩量去实现对不同半径管道的清洗。在套筒腿内有可以伸缩的驱动轮传动轴，所述驱动轮传动轴由伸缩式传动杆和主传动杆组成，其中伸缩驱动杆滑动安装在主驱动杆中，伸缩驱动杆的另一头与锥齿轮组固定连接在一起，锥齿轮组则与主驱动轮固定连接在一起。主驱动杆与主机身支架壳内从动传动齿轮啮合在一起。从动传动齿轮与固接在电机主轴上的齿轮啮合，从而实现驱动。电机由附着在机身外壁的电池提供电能，从而实现清洁内壁的作用。
所述的尾部支撑牵引组包括尾部支撑轮、对顶预压弹簧、尾部支撑杆、信号发送接收平台、U型导向槽、支撑轮轮架组成，所述的尾部支撑牵引组通过角度变换缓冲组件与主机身动力部件部分铰接在一起，支撑轮轮架与信号发送接收平台固定连接在一起；支撑轮轮架为中空设置，并在侧身对称开有U型导向槽，尾部支撑杆套接在U型导向槽内，通过尾部支撑杆上的卡销与U型导向槽配合导向连接，尾部支撑杆端部设置有尾部支撑轮；尾部支撑杆和支撑轮轮架之间设置有对顶预压弹簧，其作用为将尾部支撑轮压在管道内壁，并实现可调论轮距的作用以适应不同半径的管道。
所述的角度变换缓冲组件部分一共有三组，每组由角度变换缓冲缸组成，并均匀分布在主机身支架壳内部；每一组角度变换缓冲缸由尾部铰链、移动套筒、缓冲弹簧、移动套筒杆、头部铰链组成，移动套筒杆与移动套筒同轴滑动安装，移动套筒一端与尾部铰链铰接，所述的尾部铰链安装在主机身支架壳内部，移动套筒杆一端与头部铰链铰接，所述的头部铰链安装在信号发送接收平台上；在移动套筒杆的底部与缓冲缸底部装有缓冲弹簧，在缓冲弹簧的作用下，移动筒套杆可以沿移动套筒轴向滑动，从三组角度变换缓冲缸实现不同的伸出缩回动作后可以实现尾部支撑牵引组轴线与主机身动力部件轴线的角度变化，从而使机器人在前进过程中可适应一定角度弯管的管道。
所述的旋转清洗部分包括四个可换式清洗刷、四个清洗刷垫、四整形弹簧、四个浮动伸缩式套筒杆、四个固定支撑杆、四组浮动杆导向卡笋、清洗电机。所述固定支撑杆固定连接在旋转头上，旋转头与电机输出轴固定连接，为旋转清洗装置提供动力。固定支撑杆为中空套筒型，在对称两侧开有长槽口，浮动伸缩式套筒杆同轴滑动安装在固定支撑杆中。浮动伸缩式套筒杆上对称安装有导向卡笋，与固定支撑杆上对称布置的长槽配合滑动，实现浮动伸缩式套筒杆的定向伸出。在浮动伸缩式套筒杆的另一端安装有整形弹簧。当清洗机构高速旋转清洗作业时，整形弹簧变形以适应管道内壁的弧度。所述的整形弹簧尾部固定安装有清洗刷垫，清洗刷垫上安装有可换式清洗刷。一次作业完成后，可便于拆卸和清洗。
本发明的有益效果：通过可伸缩的驱动和从动支腿，使机器人可以使用在管道直径不同的工作场合状态下；可以不用通过停止作业拆卸钢管的操作方式即可完成对既有管道内壁的清洗作业，特别适用于化工管道等特殊场合；通过对电机速度的控制，可以在遇上不同厚度和性质的管道内壁附着物后使用不同的速度进行清洗；适应了不同工况下的工作状态，有利于提高工作效率。
附图说明
图1、图2为本发明的整体结构示意图。
图3为本发明的尾部支撑牵引组。
图4为本发明的角度变换缓冲组件的结构示意图。
图5为本发明的主机身动力部件的结构示意图。
图6为本发明的旋转清洗部分结构示意图。
附图标号：1-尾部支撑牵引组、2-角度变换缓冲组件、3-主机身动力部件、4-旋转清洗部分、101-尾部支撑轮、102-对顶预压弹簧、103-尾部支撑杆、104-信号发送接收平台、105-U型导向槽、106-支撑轮轮架、201-尾部铰链、202-移动套筒、203-缓冲弹簧、204-移动套筒杆、205-头部铰链、301-主动齿轮、302-主传动电机、303-电池、304-从动轮、305-从动轮悬挂架、306-预紧弹簧、307-固定套筒腿、308-锥齿轮组、309-伸缩式传动杆、310-主传动杆、311-内传动杆轴承架、312-从动传动齿轮、313-主机身支架壳、314-主驱动部件固定套筒腿、315-主预紧弹簧、316-主浮动套筒腿、317-主驱动轮、401-可换式清洗刷、402-清洗刷垫、403-整形弹簧、404-浮动伸缩式套筒杆、405-固定支撑杆、406-浮动杆导向卡笋、407-清洗电机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示的一种管道内壁清洗机器人，包括尾部支撑牵引组1、角度变换缓冲组件2、主机身动力部件3、旋转清洗部分4。
主机身动力部件部分3的三组主驱动轮317均匀布置在主机身支架壳313上。主驱动轮317的悬挂架通过弹簧306浮动连接在一起，以此调节工作半径。主驱动轮317通过锥齿轮组308和伸缩式传动杆309与主机身支架壳313内的主传动电机302连接，从而形成传动链。主浮动套筒腿316通过导向销浮动安装在主驱动部件固定套筒腿314上，两者之间有主预紧弹簧315预紧，对不同的管道通过主预紧弹簧315的预压缩量去实现对不同半径管道的清洗。在套筒腿314内有可以伸缩的驱动轮传动轴，驱动轮传动轴由伸缩式传动杆309和主传动杆310组成，其中伸缩传动杆309滑动安装在主驱动杆310中，伸缩驱动杆309的另一头与锥齿轮组308固定连接在一起，锥齿轮组308则与主驱动轮317固定连接在一起。主驱动杆310与主机身支架壳313内从动传动齿轮啮合在一起。从动传动齿轮312与固接在电机302主轴上的齿轮301啮合，从而实现驱动。电机302由附着在机身外壁的电池303提供电能，从而实现清洁内壁的作用。
尾部支撑牵引组包括尾部支撑轮101、对顶预压弹簧102、尾部支撑杆103、信号发送接收平台104、U型导向槽105、支撑轮轮架106组成，所述的尾部支撑牵引组1通过角度变换缓冲组件2与主机身动力部件部分3铰接在一起，支撑轮轮架106与信号发送接收平台104固定连接在一起；支撑轮轮架106为中空设置，并在侧身对称开有U型导向槽105，尾部支撑杆103套接在U型导向槽105内，通过尾部支撑杆103上的卡销与U型导向槽105配合导向连接，尾部支撑杆103端部设置有尾部支撑轮101；尾部支撑杆103和支撑轮轮架106之间设置有对顶预压弹簧102，其作用为将尾部支撑轮101压在管道内壁，并实现可调论轮距的作用以适应不同半径的管道。
角度变换缓冲组件部分2一共有三组，每组由角度变换缓冲缸组成，并均匀分布在主机身支架壳313内部；每一组角度变换缓冲缸由尾部铰链201、移动套筒202、缓冲弹簧203、移动套筒杆204、头部铰链205组成，移动套筒杆204与移动套筒202同轴滑动安装，移动套筒202一端与尾部铰链201铰接，尾部铰链201安装在主机身支架壳313内部，移动套筒杆204一端与头部铰链205铰接，头部铰链205安装在信号发送接收平台104上；在移动套筒杆204的底部与缓冲缸202底部装有缓冲弹簧203，在弹簧203的作用下，移动筒套杆204可以沿移动套筒202轴向滑动，从三组角度变换缓冲缸实现不同的伸出缩回动作后可以实现尾部支撑牵引组1轴线与主机身动力部件3轴线的角度变化，从而使机器人在前进过程中可适应一定角度弯管的管道。
旋转清洗部分包括四个可换式清洗刷401、四个清洗刷垫402、四组整形弹簧403、四个浮动伸缩式套筒杆404、四个固定支撑杆405、四组浮动杆导向卡笋406、清洗电机407。所述固定支撑杆405固定连接在旋转头上，旋转头与清洗电机407输出轴固定连接，为旋转清洗装置提供动力。固定支撑杆405为中空套筒型，在对称两侧开有长槽口，浮动伸缩式套筒杆404同轴滑动安装在固定支撑杆405中。浮动伸缩式套筒杆404上对称安装有浮动导向卡笋406，与固定支撑杆405上对称布置的长槽配合滑动，实现浮动伸缩式套筒杆404的定向伸出。在浮动伸缩式套筒杆404的另一端安装有整形弹簧403。当清洗机构高速旋转清洗作业时，整形弹簧403变形以适应管道内壁的弧度。整形弹簧403尾部固定安装有清洗刷垫402，所述的清洗刷垫402上安装有可换式清洗刷401。
本发明工作原理：本发明在使用时首先将主机身部分1的三组主驱动轮317和三组从动轮304以及尾部支撑牵引组1上的三组预紧轮101放入需要进行内壁附着物清洗的管道。主驱动电机302工作后驱动三组主驱动317轮带动机器人前进，同时清洗电机407上电进入工作状态。浮动的清洗刷401在离心力的作用下紧贴管道内壁旋转清洗。尾部支撑牵引组1和角度变换缓冲组件2在遇上有一定弧度的管道后会自动纠偏以适应管道的弧度以持续工作。
Claims (3)
1.一种管道内壁清洗机器人，包括尾部支撑牵引组（101）、角度变换缓冲组件（2）、主机身动力部件（3）、旋转清洗部分（44），其特征在于：
所述的主机身动力部件部分（3）的三组主驱动轮（317）均匀布置在主机身支架壳（313）上；主驱动轮（317）的悬挂架通过弹簧（306）浮动连接在一起；主驱动轮（317）通过锥齿轮组（308）和伸缩式传动杆（309）与主机身支架壳（313）内的主传动电机（302）连接；主浮动套筒腿（316）通过导向销浮动安装在主驱动部件固定套筒腿（314）上，两者之间有主预紧弹簧（315）预紧；在套筒腿（314）内有可以伸缩的驱动轮传动轴，所述的驱动轮传动轴由伸缩式传动杆（309）和主传动杆（310）组成，其中伸缩传动杆（309）滑动安装在主驱动杆（310）中，伸缩驱动杆（309）的另一头与锥齿轮组（308）固定连接在一起，锥齿轮组（308）则与主驱动轮（317）固定连接在一起；主驱动杆（310）与主机身支架壳（313）内从动传动齿轮啮合在一起；从动传动齿轮（312）与固接在电机（302）主轴上的齿轮（301）啮合；
所述的尾部支撑牵引组包括尾部支撑轮（101）、对顶预压弹簧（102）、尾部支撑杆（103）、信号发送接收平台（104）、U型导向槽（105）、支撑轮轮架（106）组成，所述的尾部支撑牵引组（1）通过角度变换缓冲组件（2）与主机身动力部件部分（3）铰接在一起，支撑轮轮架（106）与信号发送接收平台（104）固定连接在一起；支撑轮轮架（106）为中空设置，并在侧身对称开有U型导向槽（105），尾部支撑杆（103）套接在U型导向槽（105）内，通过尾部支撑杆（103）上的卡销与U型导向槽（105）配合导向连接，尾部支撑杆（103）端部设置有尾部支撑轮（101）；尾部支撑杆（103）和支撑轮轮架（106）之间设置有对顶预压弹簧（102）；
所述的角度变换缓冲组件部分（2）一共有三组，每组由角度变换缓冲缸组成，并均匀分布在主机身支架壳（313）内部；每一组角度变换缓冲缸由尾部铰链（201）、移动套筒（202）、缓冲弹簧（203）、移动套筒杆（204）、头部铰链（205）组成，移动套筒杆（204）与移动套筒（202）同轴滑动安装，移动套筒（202）一端与尾部铰链（201）铰接，所述的尾部铰链（201）安装在主机身支架壳（313）内部，移动套筒杆（204）一端与头部铰链（205）铰接，所述的头部铰链（205）安装在信号发送接收平台（104）上；在移动套筒杆（204）的底部与缓冲缸（202）底部装有缓冲弹簧（203），在弹簧（203）的作用下，移动筒套杆（204）可以沿移动套筒（202）轴向滑动，从三组角度变换缓冲缸实现不同的伸出缩回动作后可以实现尾部支撑牵引组（1）轴线与主机身动力部件（3）轴线的角度变化，从而使机器人在前进过程中可适应一定角度弯管的管道；
所述的旋转清洗部分包括四个可换式清洗刷（401）、四个清洗刷垫（402）、四组整形弹簧（403）、四个浮动伸缩式套筒杆（404）、四个固定支撑杆（405）、四组浮动杆导向卡笋（406）、清洗电机（407）；所述固定支撑杆（405）固定连接在旋转头上，旋转头与清洗电机（407）输出轴固定连接；固定支撑杆（405）为中空套筒型，在对称两侧开有长槽口，浮动伸缩式套筒杆（404）同轴滑动安装在固定支撑杆（405）中；浮动伸缩式套筒杆（404）上对称安装有浮动导向卡笋（406），与固定支撑杆（405）上对称布置的长槽配合滑动；在浮动伸缩式套筒杆（404）的另一端安装有整形弹簧（403）。
2.如权利要求1所述的一种管道内壁清洗机器人，其特征在于：所述的电机（302）由附着在机身外壁的电池（303）提供电能。
3.如权利要求1所述的一种管道内壁清洗机器人，其特征在于：所述的整形弹簧（403）尾部固定安装有清洗刷垫（402），所述的清洗刷垫（402）上安装有可换式清洗刷（401）。
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