CN110510022A - 一种风机塔筒探伤爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风机塔筒探伤爬壁机器人，包括安装支架、设置在安装支架上的探伤装置、中控系统、永磁履带驱动装置，探伤装置位于安装支架的上方；永磁履带驱动装置包括结构相同的左侧永磁履带驱动装置和右侧永磁履带驱动装置，分别安装在安装支架的两侧并与中控系统电性连接以用于形成双履带驱动的底盘结构。本技术方案通过两条永磁履带驱动装置形成的双履带底盘结构，能够使攀爬机器人稳定可靠的吸附至塔筒表面并且在塔筒表面进行爬壁行走，通过中控系统实现对于各组件的控制、供电，并且在安装支架上设置有探伤装置实现对塔筒表面焊缝的探伤检测，能够在风机塔筒表面高效可靠的进行塔筒探伤作业，降低了人力成本，极大的提高了安全性。
Description
技术领域
本发明涉及风机塔筒探伤检测领域，具体的涉及一种风机塔筒探伤爬壁机器人。
背景技术
风电机组塔筒焊缝的定期探伤检测一直是困扰风电企业技术监督工作的一项难题，因为塔筒高度较高，一般在80m左右，塔筒的内空间狭小且为下大上小的圆锥状构造，塔身分布着几十道焊缝，常规的人工攀爬塔筒并携带仪器的探伤方式检测难度高、危险性大并且费时费力，人员的活动和探伤仪器的架设都很困难。这也导致很多风电企业的金属探伤检测工作只能采取抽检或者大幅缩小探伤区域，使风电场的金属探伤工作没有真正落到实处，为企业的安全稳定运行埋下了隐患。并且风场内风机数量较多，即便是进行抽检或者缩小探伤区域，按照传统的探伤方式也费时费力且成本高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无需人工攀爬、安全性高的风机塔筒焊缝无损探伤机器人。
本发明采用的技术方案是：
一种风机塔筒探伤爬壁机器人，包括：安装支架、设置在安装支架上的探伤装置、中控系统、永磁履带驱动装置，所述探伤装置位于安装支架的上方；所述永磁履带驱动装置包括结构相同的左侧永磁履带驱动装置和右侧永磁履带驱动装置，分别安装在安装支架的两侧并与中控系统电性连接以用于形成双履带驱动的底盘结构。
进一步的，所述永磁履带驱动装置包括履带机构支撑座、从动轮机构、驱动轮机构、永磁履带链条和驱动电机；所述从动轮机构、驱动轮机构分别安装在履带机构支撑座的两端，所述驱动轮机构通过永磁履带链条与从动轮机构相连以用于形成履带传动结构，所述驱动电机通过减速器与驱动轮机构相连以用于提供履带驱动力，所述履带机构支撑座通过履带机构支撑杆与中控系统侧边可转动连接，以用于适应风机塔筒表面的弧度。
进一步的，所述永磁履带驱动装置还包括用于增强吸附力的磁力加强链，所述磁力加强链位于永磁履带链条吸附塔筒一面的上方，磁力加强链底部设置有用于使永磁履带链条穿过的凹槽，所述永磁履带链条与磁力加强链同侧的磁极磁性相同，以用于使磁力加强链和永磁履带链条的磁场叠加提高磁吸附力，所述履带机构支撑座内安装有永磁履带支撑滑动块，所述永磁履带支撑滑动块紧贴永磁履带链条远离吸附塔筒一面的底部，以用于使永磁履带链条在运转的过程中始终保持平直。
进一步的，所述驱动轮机构包括驱动轮和驱动轮固定支架，所述驱动轮安装在驱动轮固定支架内，驱动轮远离减速器的一端安装有驱动端轴承盖板，所述减速器、驱动端轴承盖板皆安装在驱动轮两端的驱动轮固定支架上以用于形成刚性结构，驱动轮内侧的驱动轮固定支架上还安装有上支撑滑轮组和下支撑滑轮组，所述上支撑滑轮组位于下支撑滑轮组的上方，上支撑滑轮组用于导向驱动轮顶部的永磁履带链条进入/脱离驱动轮，下支撑滑轮组用于导向驱动轮底部的永磁履带链条进入/脱离驱动轮。
进一步的，所述从动轮机构包括从动轮、活动端安装支架、从动轮调节活动支架，所述从动轮安装在从动轮调节活动支架内，所述活动端安装支架固定在履带机构支撑座上，所述从动轮调节活动支架通过线性滑杆与活动端安装支架相连，以用于调节从动轮与履带机构支撑座的距离，从动轮内侧的从动轮调节活动支架上还安装有上支撑滑轮组和下支撑滑轮组，所述上支撑滑轮组位于下支撑滑轮组的上方，上支撑滑轮组用于导向从动轮顶部永磁履带链条进入/脱离从动轮，下支撑滑轮组用于导向从动轮底部永磁履带链条进入/脱离从动轮；
所述活动端安装支架上还安装有履带张紧弹簧支座，所述履带张紧弹簧支座通过带压缩弹簧的线性导向轴连接至驱动轮机构，以用于适应永磁履带链条在越障时的弹性变形。
进一步的，所述中控系统包括控制箱、用于供电的电池箱，所述安装支架包括探伤装置支撑面板、若干中控支撑杆、履带装置固定支架，所述履带装置固定支架固定在若干中控支撑杆的中间以用于形成骨架结构并连接两侧的永磁履带驱动装置；所述探伤装置支撑面板安装于中控支撑杆的顶部，所述控制箱、电池箱皆安装在中控支撑杆上，所述控制箱与永磁履带驱动装置的控制端电性连接以用于控制其运行。
进一步的，所述控制箱和电池箱侧边皆开设有与中控支撑杆匹配的滑槽以用于使控制箱和电池箱沿中控支撑杆上下滑动便于拆装。
进一步的，所述水箱组件包括水箱、水箱支撑架和水箱支撑滚轮，所述水箱支撑架位于安装支架底部，水箱安装在水箱支撑架上，所述水箱支撑滚轮安装在水箱支撑架下方，以用于使水箱组件在运动时始终紧贴塔筒表面避免晃动。
进一步的，所述探伤装置包括安装底座、机械臂装置和探伤仪，所述安装底座安装在安装支架的顶部，所述机械臂装置安装在安装底座上，所述探伤仪安装在机械臂装置上以用于实现全方向的移动，所述探伤仪与中控系统电性连接。
进一步的，所述机械臂装置包括转动模组、横移模组、纵移模组和两个摆动臂，所述转动模组安装在安装底座的中间位置，所述摆动臂安装在安装底座的两侧，所述转动模组连接横移模组的中间，所述摆动臂连接横移模组的两端，所述纵移模组安装在横移模组上，所述探伤仪安装在纵移模组上。
进一步的，还包括与中控系统通讯连接的地面工作终端，以用于接收探伤装置反馈的检测数据。
本发明的有益效果在于：
本技术方案通过两条永磁履带驱动装置形成的双履带底盘结构，能够使攀爬机器人稳定可靠的吸附至塔筒表面并且在塔筒表面进行爬壁行走，通过中控系统实现对于各组件的控制、供电，并且在安装支架上设置有探伤装置实现对塔筒表面焊缝的探伤检测，能够在风机塔筒表面高效可靠的进行塔筒探伤作业，降低了人力成本，极大的提高了安全性。
附图说明
图1为本发明风机塔筒探伤爬壁机器人的整体结构示意图；
图2为本发明中爬壁机器人动力部分的结构示意图；
图3为本发明中永磁履带驱动装置的外部结构示意图；
图4为本发明中永磁履带驱动装置的内部结构示意图；
图5为本发明中中控系统的结构示意图；
图6为本发明中电池箱的结构示意图；
图7为本发明中探伤装置的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
如图1-图2所示为本发明的一种风机塔筒探伤爬壁机器人，包括：安装支架1、设置在安装支架1上的探伤装置2、中控系统4、永磁履带驱动装置5，中控系统4外的安装支架1上设置有外壳14以用于形成对内部元器件的保护；探伤装置2位于安装支架1的上方；永磁履带驱动装置5包括结构相同的左侧永磁履带驱动装置5和右侧永磁履带驱动装置5，分别安装在安装支架1的两侧并于中控系统4电性连接以用于形成双履带驱动的底盘结构。
如图3-图4所示，永磁履带驱动装置5包括履带机构支撑座51、从动轮机构、驱动轮机构、永磁履带链条54和驱动电机55；从动轮机构、驱动轮机构分别安装在履带机构支撑座51的两端，驱动轮机构通过永磁履带链条54与从动轮机构相连，永磁履带链条54采用导磁履带片上安装强磁块的链式结构，驱动电机55通过减速器551与驱动轮机构相连，将履带驱动的动力传递至驱动机构内的驱动轮521，履带机构支撑座51通过履带机构支撑杆511与中控系统4侧边的履带装置固定支架13可转动连接，以用于适应风机塔筒表面的弧度。
为了加强在塔筒表面的磁吸附力，永磁履带驱动装置5还包括用于增强吸附力的磁力加强链56，磁力加强链56内部也设置有强磁块，安装于永磁履带链条54吸附塔筒一面的上方，磁力加强链56的两端分别固定在履带机构支撑座51底部两端的强磁链条安装底座上，使磁力加强链56拉直，磁力加强链56底部设置有用于使永磁履带链条54穿过的凹槽，永磁履带链条54与磁力加强链56同侧的磁极磁性相同，通过磁力加强链56的内部强磁块，能够对永磁履带链条54进行磁场强化，使其能够成倍的放大磁吸附力，达到稳定可靠的磁吸附效果，使得爬壁机器人能够牢固的吸附于风机塔筒表面。
优选的，履带机构支撑座51内安装有永磁履带支撑滑动块512，永磁履带支撑滑动块512紧贴永磁履带链条54远离吸附塔筒一面的底部，使得永磁履带链条54在运转的过程中，始终在履带支撑滑动块512表面进行限位的摩擦运动，从而使较长的永磁履带链条54在运行中也能始终能够保持平直状态。
驱动轮机构包括驱动轮521和驱动轮固定支架522，驱动轮521安装在驱动轮固定支架522内，驱动轮521远离减速器551的一端安装有驱动端轴承盖板523，由驱动轮轴承盖板523提供另一端的支撑，以保证传递大扭矩时的支撑强度，减速器551、驱动端轴承盖板523皆安装在驱动轮521两端的驱动轮固定支架522上以用于形成刚性结构。
优选的，驱动轮521内侧的驱动轮固定支架522上还安装有上支撑滑轮组571和下支撑滑轮组572，上支撑滑轮组571位于下支撑滑轮组572的上方，上支撑滑轮组571用于导向驱动轮521顶部的永磁履带链条54进入/脱离驱动轮521，下支撑滑轮组572用于导向驱动轮521底部的永磁履带链条54进入/脱离驱动轮521。
从动轮机构包括从动轮531、活动端安装支架532、从动轮调节活动支架533，从动轮531安装在从动轮调节活动支架533内，活动端安装支架532固定在履带机构支撑座51上，从动轮调节活动支架533通过线性滑杆与活动端安装支架532相连，通过线性滑杆上的螺栓来调整从动轮531与驱动轮521之间的安装距离，使永磁履带链条54安装好之后能够通过从动轮531的移动来调节链条的张紧。
优选的，从动轮531内侧的从动轮调节活动支架533上还安装有上支撑滑轮组571和下支撑滑轮组572，上支撑滑轮组571位于下支撑滑轮组572的上方，上支撑滑轮组571用于导向从动轮顶部永磁履带链条54进入/脱离从动轮531，下支撑滑轮组571用于导向从动轮底部永磁履带链条54进入/脱离从动轮531。
活动端安装支架532上还安装有履带张紧弹簧支座534，履带张紧弹簧支座534通过带压缩弹簧的线性导向轴连接至驱动轮固定支架522，从而将活动端安装支架532和驱动轮固定支架522连接成为滑动的整体，通过履带张紧弹簧支座20内的弹簧，自适应永磁履带链条54在越障时的弹性变形。
如图5所示，中控系统4包括控制箱41、用于供电的电池箱42，安装支架1包括探伤装置支撑面板11、四根中控支撑杆12、履带装置固定支架13，履带装置固定支架13固定在四根中控支撑杆12的中间以用于形成骨架结构并连接两侧的永磁履带驱动装置5；探伤装置支撑面板11安装于中控支撑杆12的顶部，探伤装置2安装于探伤装置支撑面板11的上方。
其中，控制箱41、电池箱42皆安装在中控支撑杆12上，控制箱41和电池箱42侧边皆开设有与中控支撑杆12匹配的滑槽，能够在中控支撑杆12上滑动从而便于快拆，履带装置固定支架13上还安装有锁紧柱销15，将电池箱42滑入中控支撑杆12骨架内，通过锁紧柱销15对电池箱42进行锁定，防止电池箱42脱落，控制箱41上还安装有航插面板411，用于提供驱动电机55以及各类电器件的供电和通讯接口。
如图6所示，电池箱42正面安装有提手421、顶部设置有载流器422，载流器422用于在电池箱42锁定后连接至控制箱41，从而能够对设备进行供电，提手421可便于电池箱42的拆卸和搬运，同时电池箱42底部还设置有充电口423。
如图7所示，探伤装置2包括安装底座21、转动模组23、横移模组24、纵移模组25、两个摆动臂26和探伤仪22，安装底座21安装在探伤装置支撑面板11的顶部，转动模组23安装在安装底座21的中间位置，摆动臂26安装在安装底座21的两侧，转动模组23通过转动杆连接横移模组24的中间以用于通过转动调整倾斜度，摆动臂26连接横移模组24的两端，纵移模组25安装在横移模组24上且与横移模组24垂直连接，探伤仪22安装在纵移模组25上，本实施例中探伤仪22为超声波探伤仪，其通过航插面板411于控制箱41内的数据接收装置电性连接以用于反馈探伤数据。
为了便于实时接收数据，还包括与中控系统4通讯连接的地面工作终端3，控制箱41内配置无线通讯模块，地面工作终端3通过无线通讯模块与控制箱41通讯以接收探伤仪22反馈的检测数据。
综上，本技术方案通过两条永磁履带驱动装置5形成的双履带底盘结构，能够使攀爬机器人稳定可靠的吸附至塔筒表面并且在塔筒表面进行爬壁行走，通过中控系统4实现对于各组件的控制和供电，并且在安装支架1上设置有探伤装置2实现对塔筒表面焊缝的探伤检测，能够在风机塔筒表面高效可靠的进行塔筒探伤作业，降低了人力成本，极大的提高了安全性。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于，包括：安装支架(1)、设置在安装支架(1)上的探伤装置(2)、中控系统(4)、永磁履带驱动装置(5)；所述探伤装置(2)位于安装支架(1)的上方；所述永磁履带驱动装置(5)包括结构相同的左侧永磁履带驱动装置和右侧永磁履带驱动装置，分别安装在安装支架(1)的两侧并与中控系统电性连接以用于形成双履带驱动的底盘结构。
2.根据权利要求1所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述永磁履带驱动装置(5)包括履带机构支撑座(51)、从动轮机构、驱动轮机构、永磁履带链条(54)和驱动电机(55)；所述从动轮机构、驱动轮机构分别安装在履带机构支撑座(51)的两端，所述驱动轮机构通过永磁履带链条(54)与从动轮机构相连以用于形成履带传动结构，所述驱动电机(55)通过减速器(551)与驱动轮机构相连以用于提供履带驱动力，所述履带机构支撑座(51)通过履带机构支撑杆(511)与中控系统(4)侧边可转动连接，以用于适应风机塔筒表面的弧度。
3.根据权利要求2所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述永磁履带驱动装置(5)还包括用于增强吸附力的磁力加强链(56)，所述磁力加强链(56)位于永磁履带链条(54)吸附塔筒一面的上方，磁力加强链(56)底部设置有用于使永磁履带链条(54)穿过的凹槽，所述永磁履带链条(54)与磁力加强链(56)同侧的磁极磁性相同，以用于使磁力加强链(56)和永磁履带链条(54)的磁场叠加提高磁吸附力，所述履带机构支撑座(51)内安装有永磁履带支撑滑动块(512)，所述永磁履带支撑滑动块(512)紧贴永磁履带链条(54)远离吸附塔筒一面的底部，以用于使永磁履带链条(54)在运转的过程中始终保持平直。
4.根据权利要求2所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述驱动轮机构包括驱动轮(521)和驱动轮固定支架(522)，所述驱动轮(521)安装在驱动轮固定支架(522)内，驱动轮(521)远离减速器(551)的一端安装有驱动端轴承盖板(523)，所述减速器(551)、驱动端轴承盖板(523)皆安装在驱动轮(521)两端的驱动轮固定支架(522)上以用于形成刚性结构，驱动轮(521)内侧的驱动轮固定支架(522)上还安装有上支撑滑轮组(571)和下支撑滑轮组(572)，所述上支撑滑轮组(571)位于下支撑滑轮组(572)的上方，上支撑滑轮组(571)用于导向驱动轮(521)顶部的永磁履带链条(54)进入/脱离驱动轮(521)，下支撑滑轮组(572)用于导向驱动轮(521)底部的永磁履带链条(54)进入/脱离驱动轮(521)。
5.根据权利要求2所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述从动轮机构包括从动轮(531)、活动端安装支架(532)、从动轮调节活动支架(533)，所述从动轮(531)安装在从动轮调节活动支架(533)内，所述活动端安装支架(532)固定在履带机构支撑座(51)上，所述从动轮调节活动支架(533)通过线性滑杆与活动端安装支架(532)相连，以用于调节从动轮(531)与履带机构支撑座(51)的距离，从动轮(531)内侧的从动轮调节活动支架(533)上还安装有上支撑滑轮组(571)和下支撑滑轮组(572)，所述上支撑滑轮组(571)位于下支撑滑轮组(572)的上方，上支撑滑轮组(571)用于导向从动轮顶部永磁履带链条(54)进入/脱离从动轮(531)，下支撑滑轮组(571)用于导向从动轮底部永磁履带链条(54)进入/脱离从动轮(531)；
所述活动端安装支架(532)上还安装有履带张紧弹簧支座(534)，所述履带张紧弹簧支座(534)通过带压缩弹簧的线性导向轴连接至驱动轮机构，以用于适应永磁履带链条(54)在越障时的弹性变形。
6.根据权利要求1所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述中控系统(4)包括控制箱(41)、用于供电的电池箱(42)，所述安装支架(1)包括探伤装置支撑面板(11)、若干中控支撑杆(12)、履带装置固定支架(13)，所述履带装置固定支架(13)固定在若干中控支撑杆(12)的中间以用于形成骨架结构并连接两侧的永磁履带驱动装置(5)；所述探伤装置支撑面板(11)安装于中控支撑杆(12)的顶部，探伤装置(2)安装于探伤装置支撑面板(11)的上方，所述控制箱(41)、电池箱(42)皆安装在中控支撑杆(12)上，所述控制箱(41)与永磁履带驱动装置(5)的控制端电性连接以用于控制其运行。
7.根据权利要求6所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述控制箱(41)和电池箱(42)侧边皆开设有与中控支撑杆(12)匹配的滑槽以用于使控制箱(41)和电池箱(42)沿中控支撑杆(12)上下滑动。
8.根据权利要求1所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述探伤装置(2)包括安装底座(21)、机械臂装置和探伤仪(22)，所述安装底座(21)安装在安装支架(1)的顶部，所述机械臂装置安装在安装底座(21)上，所述探伤仪(22)安装在机械臂装置上以用于实现全方向的移动，所述探伤仪(22)与中控系统(4)电性连接。
9.根据权利要求8所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：所述机械臂装置包括转动模组(23)、横移模组(24)、纵移模组(25)和两个摆动臂(26)，所述转动模组(23)安装在安装底座(21)的中间位置，所述摆动臂(26)安装在安装底座(21)的两侧，所述转动模组(23)连接横移模组(24)的中间，所述摆动臂(26)连接横移模组(24)的两端，所述纵移模组(25)安装在横移模组(24)上，所述探伤仪(22)安装在纵移模组(25)上。
10.根据权利要求1所述的风机塔筒探伤爬壁机器人，其特征在于：还包括与中控系统(4)通讯连接的地面工作终端(3)，以用于接收探伤装置(2)反馈的检测数据。
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| CN201910718195.6A Pending CN110510022A (zh) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | 一种风机塔筒探伤爬壁机器人 |
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| CN (1) | CN110510022A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113231774A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-08-10 | 兰州理工大学 | 一种风电塔筒的环焊装置及其使用方法 |
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-
2019
- 2019-08-05 CN CN201910718195.6A patent/CN110510022A/zh active Pending
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