CN113910077A - 一种整体式管道打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式管道打磨机器人，整个装置包括外圈固定架、内圈轨道、柔顺打磨头和卡紧轮装置四个模块，将操作工人从原本枯燥繁重的管道打磨作业中解放出来，此机器人为一个整体式结构，在使用过程中无需拆卸管道，直接将其打开套在待打磨管道上，并通过插片机构锁紧即可，然后调节卡紧轮装置实现机器人在管道上的固定，整个使用过程简单方便，安装完毕一键启动，可适用于无任何专业基础的操作人员，既降低了打磨成本，也提高了打磨效率。

Description

一种整体式管道打磨机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种整体式管道打磨机器人，可对不可拆卸管道进行打磨作业。

背景技术

随着生活水平的提升以及人工成本的提高，一线操作工人的工作环境以及劳动强度也日益得到重视，人们更注重生产劳动过程中的安全和健康问题。在实际生产过程中，打磨工作是一项枯燥而且劳动强度极高的一项工作，而管道打磨在管道的生产制造以及日常维护保养中却是一个必不可少的过程，部分企业生产过程中使用的管道可能位于高空，随着时间的推移会在管道表面产生氧化层，而氧化层又会干扰管道裂纹的检测，因此需要定期对氧化层进行清理，采用人工携带设备进行管道氧化层清理是一项费事又费力的工作，而且对企业而言是一笔不小的支出，为此，实现机器代人进行蒸汽管道氧化皮去除工作显得尤为必要。

目前普遍采取的方法都是雇佣操作工人携带打磨设备攀爬至待打磨区域，手工操作设备将管道表面的氧化层进行清理，整个氧化层清理过程会耗费大量的人力物力财力，且作业过程中稍有不慎可能会损伤管道基体，降低管道工作过程中的安全性和可靠性。

申请号202010474849.8名称为管道打磨机器人机械机构及其工作方法，公开了一种管道打磨机器人机械结构，用于打磨管道。但是，上述公开的技术方案仍然存在如下技术问题：(1)该机械机构方案只能打磨管道部分圆周面，即无法实现整个圆周方向的打磨，实际应用过程中如果管道需要整个圆周面的打磨，该打磨机器人机械结构就无法使用；(2)该机械机构方案在打磨作业过程中对任何表面均按同一条路径来回打磨两次，针对管道不同区域的不同工业要求，难以保证高效率高精度打磨；(3)整个管道打磨机器人机械结构体积较大且笨重，对一些长度较短的管道无法使用；(4)整个管道打磨机器人机械结构在使用过程中需要安装的组件过多，影响作业效率。

因此，为实现高效率低成本的打磨作业，急需发明一种整体式管道打磨机器人，利用该机器人无需拆卸管道，安装简便，既能有效保障人员的健康安全，在降低打磨成本的同时并提高打磨效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种整体式管道打磨机器人，针对目前依靠人工打磨管道工人操作难度高，工作强度大，环境恶劣，效率低，并且打磨成本高的问题，本发明提供的管道打磨机器人为一个整体式结构，小巧紧凑，使用过程中将其打开直接套在待打磨作业管道上并固定即可，在使用过程中无需拆卸管道，该机器人既降低了打磨成本，也提高了打磨效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述一种整体式管道打磨机器人，由外圈固定架、内圈轨道、柔顺打磨头和卡紧轮装置四个模块组成，可对高空不可拆卸管道进行打磨作业。

所述一种整体式管道打磨机器人的第一部分是外圈固定架模块，用于支撑整个机器人以及为内圈轨道的圆周运动提供导向作用；所述外圈固定架主体由两个半圆框组成；所述两个半圆框其中一个连接处采用销轴连接，另一处采用插片机构连接；所述外圈主体半圆框可绕销轴旋转，即可以使整个外圈固定架围绕所述销轴打开；所述外圈主体半圆框内侧设计有周向导向槽，可为内圈轨道的圆周运动提供导向作用；所述外圈固定架底部设计有控制箱，内部装有驱动内圈轨道模块进行圆周运动的电机，同时留有安装电池的安装架，在实际使用过程中可根据需要安装电池进行供电或者通过电线连接外部电源供电。

所述一种整体式管道打磨机器人的第二部分是内圈轨道模块，用于提供柔顺打磨头的安装平台以及带动柔顺打磨头进行圆周运动，所述内圈轨道外形部分为两个半圆架；所述半圆架内侧设计有两个安装打磨头的平台，两个平台间隔90°布置；所述半圆架外侧设计有与外圈固定架模块的导向槽相配合的凸起，为内圈轨道的圆周运动提供导向作用；所述凸起外侧设计有齿条结构，可与外圈固定架模块控制箱内部的电机通过齿轮啮合，为整个内圈轨道的圆周运动提供动力。

所述一种整体式管道打磨机器人的第三部分是柔顺打磨头模块，用于实现柔顺打磨，包括顶部的砂轮和智能伸缩机构，顶部设计有砂轮可高速旋转进行打磨作业；所述智能伸缩机构内部装有压力传感器和控制器，控制器根据压力传感器压力值的变化实时控制伸缩机构的伸缩量。

所述一种整体式管道打磨机器人的第四部分是卡紧轮装置模块；所述整体式管道打磨机器人具有三组卡紧轮装置，并两两间隔120°布置；所述每组卡紧轮装置包含有一组主动轮和一组从动轮，主动轮为整个机器人沿管道的轴向移动提供动力，从动轮仅起到固定支撑的作用；所述主动轮可以调节控制机器人的轴向移动速度，以实现圆周方向上待打磨区域打磨程度的精准控制。

进一步地，所述卡紧轮装置与外圈固定架通过滑槽连接，且卡紧轮装置可在滑槽内沿管道直径方向滑动；所述滑槽为一个U型结构，两边设置有导向板，可为卡紧轮装置的滑动提供导向作用；所述U型滑槽底部中间设置有固定螺柱，在螺柱外围套有弹簧，并在螺柱上设置有调节螺母，卡紧轮装置的顶板位于弹簧和调节螺母之间，可以通过旋转调节螺母来改变卡紧轮装置在滑槽中的位置。

进一步的，所述插片机构由外伸插片和插片槽组成；所述外伸插片和插片槽分别位于两个半圆框端部，当外圈固定架合拢时，插片插入插片槽中，插片槽内挡块自动弹起，实现外圈固定架两个半圆框的固定，拆卸时只需按下插片槽外按钮弹出插片即可。

本发明的有益效果为：

一种整体式管道打磨机器人，可以将操作工人从原本枯燥繁重的管道打磨作业中解放出来，此机器人为一个整体式结构，在使用过程中无需拆卸管道，直接将其打开套在待打磨管道上，并通过插片机构锁紧即可，然后调节卡紧轮装置实现机器人在管道上的固定，整个使用过程简单方便，安装完毕一键启动，可适用于无任何专业基础的操作人员，既降低了打磨成本，也提高了打磨效率。

附图说明

图1是整体式管道打磨机器人总体三维示意图；

图2是整体式管道打磨机器人的外圈固定架模块示意图；

图3是整体式管道打磨机器人的内圈轨道模块示意图；

图4是整体式管道打磨机器人的柔顺打磨头模块示意图；

图5是整体式管道打磨机器人的卡紧轮装置模块示意图；

图中：1、外圈固定架模块，2、内圈轨道模块，3、柔顺打磨头模块，4、卡紧轮装置模块，101、销轴，102、插片机构，103、插片，104、按钮，105、导向槽，106、控制箱，201、平台，202、凸起，203、齿条，301、砂轮，302、智能伸缩机构，401、滑槽，402、导向板，403、固定螺柱，404、调节螺母，405、弹簧，406、主动轮，407、从动轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种整体式管道打磨机器人，包括外圈固定架模块1、内圈轨道模块2、柔顺打磨头模块3和卡紧轮装置模块4，并搭配其智能控制系统，可以满足打磨作业过程中的不同需求。

如图2所示为整体式管道打磨机器人的第一部分是外圈固定架模块1；所述外圈固定架1主体结构由两个半圆框组成，其中一个连接处采用销轴101连接；所述半圆框可绕销轴101旋转，即可以使整个外圈固定架1围绕所述销轴101打开，因此该机器人可用于不可拆卸管道打磨作业；所述外圈固定架另一个连接处采用插片机构102连接；所述插片机构102由外伸插片103和插片槽组成；所述外伸插片103和插片槽分别位于两个半圆框端部，当外圈固定架合拢时，插片103插入插片槽中，插片槽内挡块自动弹起，实现外圈固定架两个半圆框的固定，拆卸时只需按下插片槽外按钮104弹出插片103即可；所述半圆框内侧设计有导向槽105，可为内圈轨道2的圆周运动提供导向作用，所述外圈固定架底部设计有控制箱106，内部装有驱动内圈轨道2进行圆周运动的电机，同时留有安装电池的安装架，在一些不便直接用电线供电的作业环境下可使用蓄电池供电。

如图3所示为整体式管道打磨机器人的第二部分是内圈轨道模块2；所述内圈轨道模块外形结构为两个半圆架，每个内圈轨道半圆架内侧设计有两个安装打磨头的平台201，两个平台相隔90°布置；所述半圆架外侧设计有与外圈导向槽105相配合的凸起202，为内圈轨道2的圆周运动提供导向作用；所述凸起外侧设计有齿条203结构，可与外圈固定架控制箱106内部的电机通过齿轮啮合，为整个内圈轨道的圆周运动提供动力。

如图4所示为整体式管道打磨机器人的第三部分是柔顺打磨头模块3；所述柔顺打磨头模块3安装于内圈轨道半圆架内侧的平台201上，包括顶部的砂轮301和智能伸缩机构302，顶部设计有砂轮301可高速旋转进行打磨作业；所述智能伸缩机构302内部装有压力传感器和控制器，控制器根据压力传感器压力值的变化实时控制伸缩机构302的伸缩量。

如图5所示为整体式管道打磨机器人的第四部分是卡紧轮装置模块4；所述整体式管道打磨机器人在外圈固定架外围设计有三组卡紧轮装置，并两两间隔120°布置；所述卡紧轮装置与外圈固定架1通过滑槽401连接，即卡紧轮装置可在滑槽401内上下滑动，即可以沿管道直径方向滑动，所述滑槽401为一个U型结构，两边设置有导向板402，可以在卡紧轮装置4上下运动时起到导向作用，在所述U型滑槽底部中间设置有固定螺柱403，在螺柱外围套有弹簧405，并在螺柱上设计有调节螺母404，卡紧轮装置的顶板位于弹簧405和调节螺母404之间，可以通过旋转调节螺母404来改变卡紧轮装置在滑槽401中的位置。所述每组卡紧轮装置包含有一组主动轮406和一组从动轮407，主动轮406为整个机器人沿管道的轴向移动提供动力，从动轮407仅起到固定支撑作用；所述主动轮406可以调节控制机器人的轴向移动速度，以实现圆周方向上待打磨区域打磨程度的精准控制。

本发明的操作使用方式如下：

在待打磨的管道上使用此整体式管道打磨机器人，在使用过程中无需拆卸管道，直接将其打开套在待打磨管道上，并通过插片机构102锁紧即可，然后调节卡紧轮装置4实现机器人在管道上的固定，整个使用过程简单方便，安装完毕一键启动，可适用于无任何专业基础的操作人员。

在作业过程中，整体式管道打磨机器人柔顺打磨头顶部的砂轮301会高速旋转，与此同时，机器人的内圈轨道2做圆周运动，每旋转一定角度暂停数秒后再反方向旋转相同的角度，实现对管道的圆周方向打磨，同时，卡紧轮装置4会在动力台圆周运动换向过程中暂停的间隙驱动整个机器人沿管道轴向移动一定距离，最终实现对管道待打磨区域的打磨作业。

除此以外，可以将此打磨机器人上的柔顺打磨头拆卸下来，并安装上相应的探测传感器，此机器人便可用于管道裂缝探测；如果搭载喷涂设备，此机器人也可用于管道的喷涂作业，真正实现“一机多用”的目的，因此可在高空管道打磨、检修以及喷涂行业大力推广，具有广阔的市场潜力，当采用此管道智能打磨机器人代替人工进行打磨作业时，可以大大降低打磨作业时间和人工成本，为企业的蓬勃发展添砖加瓦。

综上，一种整体式管道打磨机器人实现了高安全性，高便捷性及高质量的打磨作业，为高空不可拆卸管道的打磨方式提供了新思路。

上面结合附图对本发明的实例进行了描述，但本发明不局限于上述具体的实施方式，上述的具体实施方式仅是示例性的，不是局限性的，任何不超过本发明权利要求的发明创造，均在本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种整体式管道打磨机器人，其特征在于：包括外圈固定架、内圈轨道、柔顺打磨头和卡紧轮装置四个模块；

所述外圈固定架模块，用于支撑整个机器人以及为内圈轨道的圆周运动提供导向作用，该模块主体由两个半圆框组成；所述半圆框内侧开有周向导向槽；所述两个半圆框其中一个连接处采用销轴连接，另一处采用插片机构连接；所述插片机构由外伸插片和插片槽组成；所述外伸插片和插片槽分别位于两个半圆框端部，当外圈固定架合拢时，插片插入插片槽中，插片槽内挡块自动弹起，实现外圈固定架两个半圆框的固定，拆卸时只需按下插片槽外按钮弹出插片即可；所述外圈固定架底部设计有控制箱，内部装有驱动内圈轨道模块进行圆周运动的电机，同时留有安装电池的安装架；

所述内圈轨道模块，用于提供柔顺打磨头的安装平台以及带动柔顺打磨头进行圆周运动，该模块主体也是由两个半圆架组成；所述半圆架内侧设计有两个安装打磨头的平台，并在外侧设计有与外圈固定架模块的导向槽相配合的凸起，并在凸起外侧设计有齿条，可与外圈固定架模块控制箱内部的电机的齿轮啮合；

所述柔顺打磨头模块，用于实现柔顺打磨，包括顶部的砂轮和智能伸缩机构，顶部设计有砂轮可高速旋转进行打磨作业；所述智能伸缩机构内部装有压力传感器和控制器，控制器根据压力传感器压力值的变化实时控制伸缩机构的伸缩量；

所述卡紧轮装置模块，用于固定整个机器人装置及实现机器人的轴向移动；所述卡紧轮装置与外圈固定架通过滑槽连接，且卡紧轮装置可在滑槽内沿管道直径方向滑动；所述滑槽为一个U型结构，两边设置有导向板，可为卡紧轮装置的滑动提供导向作用；所述U型滑槽底部中间设置有固定螺柱，在螺柱外围套有弹簧，并在螺柱上设置有调节螺母，卡紧轮装置的顶板位于弹簧和调节螺母之间，可以通过旋转调节螺母来改变卡紧轮装置在滑槽中的位置。

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