CN115106904B - 一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统及分区打磨方法 - Google Patents

Abstract

本专利涉及机械自动化工程领域，特别是涉及一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统及分区打磨方法。本发明提供的一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统及分区打磨方法，包括爬壁机器人、设置在球罐顶部的法兰上用于连接爬壁机器人的防坠器和设置在爬壁机器人上的打磨装置；球罐顶部上设有传输电缆悬挂装置，传输电缆悬挂装置上连接有传输电缆，传输电缆与地面站电控箱连接，地面站电控箱设置在球罐的下方；打磨装置包括打磨辊子、罩住打磨辊子的防尘罩和设置在防尘罩底部与球罐接触的硅胶垫；防尘罩内设有弹性适配杆使硅胶垫与球罐紧密接触，通过上述的爬壁机器人采用三种不同的分区打磨方法可以节约打磨时间。

Description

一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统及分区打磨方法

技术领域

本专利涉及机械自动化工程领域，特别是涉及一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统及分区打磨方法。

背景技术

打磨是大型容器检测的前端工序，为解决人工打磨的安全、效率和精度均匀性问题。爬壁打磨机器人作为一种代替人在高危险环境下作业的特种机器人，它的使用将大大降低危险行业的人力成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率。专用于金属材料打磨的爬壁机器人，包括打磨系统、视频检测系统及底盘系统，其中底盘系统包括车底平板、从动轮部分、驱动电机及驱动轮部分。但现有的爬壁打磨机器人具有以下缺点：打磨底部区域时传输电缆容易堆积在一起影响打磨，甚至出现机器人打磨头将传输电缆打断的情况，一起打磨的时候灰尘和废屑较多容易堆积的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统及分区打磨方法，其旨在解决现有技术中废屑和灰尘较多易堆积，且电缆易堆积的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统，包括爬壁机器人、设置在球罐顶部的法兰上用于连接所述爬壁机器人的防坠器和设置在所述爬壁机器人上的打磨装置；所述球罐顶部上设有传输电缆悬挂装置，所述传输电缆悬挂装置上连接有传输电缆，所述传输电缆与地面站电控箱连接，所述地面站电控箱设置在所述球罐的下方；所述打磨装置包括打磨辊子、罩住所述打磨辊子的防尘罩和设置在防尘罩底部与所述球罐接触的硅胶垫；所述防尘罩内设有弹性适配杆使所述硅胶垫与球罐紧密接触。

作为优选，还包括一自动跟踪云台，所述自动跟踪云台设置在球罐内部底部，所述自动跟踪云台通过所述传输电缆与所述地面站电控箱连接，用于监控所述爬壁机器人的工作状况。

作为优选，在所述法兰上连接有防坠器安装装置，所述防坠器安装装置包括四根安装梁、设置在所述安装梁上的限位销、设置在所述安装梁上的定位梁和设置在所述定位梁上的槽。

作为优选，所述爬壁机器人通过永磁吸附技术吸附在球罐内部。

作为优选，所述打磨装置包括设置在所述爬壁机器人上的伸缩杆。

作为优选，所述限位弹性适配杆包括设置在所述防尘罩顶部的弹簧和设置在所述弹簧下方的调节杆。

作为优选，所述伸缩杆上还连接有吸尘箱，所述吸尘箱的下方连接有进灰管，所述进灰管和所述吸尘箱之间设有单向阀，所述单向阀包括压块、在所述压块的底部设有凹槽、在所述压块上方设有挡块，所述挡块上设有开口。

作为优选，所述吸尘箱上设有三个隔板，所述隔板的间隙慢慢变下，在所述吸尘箱的右上方还设有第一风机。

作为优选，所述吸尘箱的右侧通过管道连接有冷风箱，所述冷风箱的上方设有第二风机，所述冷风箱的下方连接有雾化器，所述雾化器连接有冷风管。

为实现上述目的，本发明提出了一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统的分区打磨方法，第一种分区打磨方法为，所述爬壁机器人有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置和所述防坠器各一个，上方的所述爬壁机器人尾部安装有防坠器的一端，下方的所述爬壁机器人的传输电缆通过所述传输电缆悬挂装置固定在所述球罐顶部；上方的所述爬壁机器人对球罐顶部、上侧面和一半横向赤道带进行打磨；下方的所述爬壁机器人对球罐底部、下侧面和一半横向赤道带进行打磨；

第二种分区打磨方法为，所述爬壁机器人有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置和所述防坠器各一个，上方的所述爬壁机器人尾部安装有防坠器的一端，上方的所述爬壁机器人的传输电缆通过所述传输电缆悬挂装置固定在所述球罐顶部；上方的所述爬壁机器人承担顶部、上侧面上侧大部分和底部的打磨，下方的所述爬壁机器人对上侧面下侧小部分、下侧面和横向赤道带进行打磨；

第三种打磨方法为，所述爬壁机器人有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置和所述防坠器各两个，上方的所述爬壁机器人的传输电缆通过所述传输电缆悬挂装置固定在所述球罐顶部，下方的所述爬壁机器人的传输电缆通过所述传输电缆悬挂装置固定在所述球罐顶部；两个所述爬壁机器人承担左右半边的打磨任务。

与现有技术相比，本发明提供的一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统及分区打磨方法的有益效果为：

1、将传输电缆通过传输电缆悬挂装置固定在球罐顶部的防坠器安装装置上，解决了打磨底部区域时传输电缆容易堆积在一起，避免出现机器人打磨头将传输电缆打断的问题。

2、通过防尘罩和弹性适配杆使灰尘不会到处飘扬，并通过第一风机收集。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的第一种分区打磨方法的结构示意图。

图2是本发明第二种分区打磨方法的结构示意图。

图3是本发明的防坠器安装装置安装在法兰上的结构示意图。

图4是本发明的图3的侧视图。

图5是本发明的图3的侧视图。

图6是本发明的爬壁机器人的结构示意图。

图7是本发明的防尘罩的侧视图。

图8是本发明的防尘罩的主视图。

图9是本发明的调节杆连接气管的结构示意图。

图10是本发明的带吸尘箱和冷风箱的结构示意图。

图11是本发明的带吸尘箱和冷风箱的放大结构示意图。

其中：1-爬壁机器人；11-顶部；12-上侧面；13-赤道带；2-法兰；3-防坠器；4-打磨装置；40-硅胶垫；41-打磨辊子；42-防尘罩；43-弹性适配杆；431-弹簧；432-调节杆；44-伸缩杆；45-吸尘箱；451-进灰管；452-压块；453-凹槽；454-挡块；455-开口；46-隔板；47-第一风机；48-冷风箱；481-雾化器；482-冷风管；49-第二风机；5-传输电缆悬挂装置；6-传输电缆；7-地面站电控箱；8-自动跟踪云台；9-防坠器安装装置；91-安装梁；92-限位销；93-定位梁；94-槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1、图5、图6和图7，本发明实施例提供一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统，包括爬壁机器人1、设置在球罐顶部的法兰2上用于连接所述爬壁机器人1的防坠器3和设置在所述爬壁机器人1上的打磨装置4。所述球罐顶部上设有传输电缆悬挂装置5，所述传输电缆悬挂装置5上连接有传输电缆6，所述传输电缆6与地面站电控箱7连接，所述地面站电控箱7设置在所述球罐的下方。传输线缆6的一端连着爬壁机器人1后通过传输电缆悬挂装置5后又连接到地面站电控箱7，布局更加合理，解决了打磨底部区域时传输电缆容易堆积在一起，避免出现机器人打磨头将传输电缆打断的问题。所述打磨装置4包括打磨辊子41、罩住所述打磨辊子41的防尘罩42和设置在防尘罩42底部与所述球罐接触的硅胶垫40。打磨装置4可以选择打磨辊子41，也可以选择磨盘，在打磨的过程中均会产生灰尘，灰尘到处飘扬不好清理，甚至会影响云台的监控。故通过打磨过程中罩上防尘罩42，并通过硅胶垫40和球罐内壁接触形成密闭空间，灰尘和废屑不会到处飞扬。所述防尘罩42内设有弹性适配杆43使所述硅胶垫40与球罐紧密接触。打磨球罐内壁的时候，灰尘会到处飘扬，会影响到云台的监控，同时也影响打磨效果。通过防尘罩42罩住打磨辊子41，硅胶垫40与球罐紧密接触，打磨的灰尘都在防尘罩42内，不会到处飞扬。所述爬壁机器人1通过永磁吸附技术吸附在球罐内部，使爬壁机器人1可以在球罐内壁活动。

参阅图1，在一可选的实施例中，还包括一自动跟踪云台8，所述自动跟踪云台8设置在球罐内部底部，所述自动跟踪云台8通过所述传输电缆6与所述地面站电控箱7连接，用于实时全面监控所述爬壁机器人1的工作状况，一般情况下，一个爬壁机器人1对应一台自动跟踪云台8，监控效果更好。

参阅图3和图4，在一可选的实施例中，在所述法兰2上连接有防坠器安装装置9，所述防坠器安装装置9包括四根安装梁91、设置在所述安装梁91上的限位销92、设置在所述安装梁91上的定位梁93和设置在所述定位梁93上的槽94。定位梁93架在法兰2上，通过槽94的可以固定在不同大小的法兰2上，适用性更广。多根安装梁91，可以挂取多个安全带。限位销92可以防止安全带移动，使在球罐各侧作业的二爬壁机器人相互间互不干涉。传输电缆悬挂装置5也可以挂在安装梁91上，相互都不会相互干扰，防止在爬壁机器人1运动过程中导致安全带打结。将螺栓、垫片从槽94插入到法兰2的孔中，从法兰2下端将保护套装入螺栓的下端，装入垫片后，用螺母夹紧，使防坠器3可以更好地进行使用。

参阅图7，在一可选的实施例中，所述打磨装置4包括设置在所述爬壁机器人1上的伸缩杆44。伸缩杆44可以控制防尘罩42的升降，打磨装置不工作的时候可以使防尘罩42上升，工作时下降，使防尘罩42紧贴球罐内壁表面。伸缩杆44的伸缩长度可以通过传感器进行控制，此传感器可以是接近传感器，在控制距离方面是现有技术。

参阅图7和图8，在一可选的实施例中，所述限位弹性适配杆43包括设置在所述防尘罩42顶部的弹簧431和设置在所述弹簧431下方的调节杆432。弹簧431的弹力使调节杆432永远有一个靠近球罐内壁的力即处于压缩状态。调节杆432使硅胶垫40紧贴球罐内壁。调节杆432做成多个，调节杆432可以做成细长型，每个调节杆432对应一个弹簧431，使适配功能更好，可以适应不同尺寸的内壁。

使用打磨辊子41打磨时，由于两边都有连接轴，因此防尘罩42需要有空足够的空间通过连接轴，并能够在升降过程中连接轴不会碰到防尘罩42。可以设置一个大一点的防尘布进行遮挡，防止灰尘从该空间飘出。当然相应的适配杆43也需要设置成可以通过连接轴的结构。防尘布可以只遮住缺口，防尘布的与适配杆43的缺口处各段连接，随着适配杆43进行撑开和移动。当然了防尘布可以遮住侧面的防尘罩42。防尘布的另一端可以套在连接轴上，也可以通过在连接轴上设置一个轴承，防尘布与轴承密封连接。

如图7，调节杆432缺口位置处形成的供连接轴上下活动的空间，因防尘罩42需要升降，可以避免干涉。调节杆432不在缺口位置处可以设置成直杆。中间的调节杆432有往一侧的弧度槽，邻近的调节杆432的左侧也相应的设置弧度槽，以便调节杆432有足够的宽度，不容易断裂。间隔的调节杆432也设置弧度槽，以便增加相应的刚度。在和球罐内壁形成密切接触后，调节杆432也不会和连接轴相干涉。

参阅图10和图11，在一可选的实施例中，所述伸缩杆44上还连接有吸尘箱45。吸尘箱45横向设置，可以更好地进行堆积灰尘。所述吸尘箱45的下方连接有进灰管451，所述进灰管451和所述吸尘箱45之间设有单向阀，所述单向阀包括压块452、在所述压块的底部452设有凹槽453、在所述压块452上方设有挡块454，所述挡块454上设有开口455。压块452通过重力主动下压，防止灰尘反向进入进灰管451。压块452的质量可以进行选择，防止质量太大，压块452无法被顶起。凹槽453一方面可以减轻重量另一发明可以提供更大的负压，将压块452顶起。顶起以后，废屑可以从开口455进入到吸尘箱45内，开口的大小可以进行实际情况进行调节。

参阅图10和图11，在一可选的实施例中，所述吸尘箱45上设有三个隔板46，所述隔板46的间隙慢慢变下，在所述吸尘箱46的右上方还设有第一风机47。每层隔板的大小不一样，从左至右依次间隙变小，防止废屑过大堵塞隔板46。通过第一风机47营造一个负压状态来吸废屑。

参阅图10，在一可选的实施例中，所述吸尘箱45的右侧通过管道连接有冷风箱48，所述冷风箱48的上方设有第二风机49，所述冷风箱48的下方连接有雾化器481，所述雾化器481连接有冷风管482。冷风箱48和吸尘箱45可以连通，空气更好的进行流通，保持气压稳定。冷风箱48和吸尘箱45之间设有单向阀，防止冷气流入吸尘箱45中。冷风箱48中的空气吹过雾化器481以后带着水汽进入防尘罩42内。防止打磨的时候过热，将冷风管482的水和冷气吹到打磨处，同时也防止废屑乱飞。同时吸尘箱45又将水吸走，最后又流入冷风箱48内，形成一个循环。在调节杆432的内部设有安装管道的凹槽。冷风管482通过走凹槽固定在吸尘箱45侧边的调节杆432上（如图9）。冷风管482的出口正对着打磨辊子41，实现打磨处的降温。

通过上述的球罐内壁爬壁打磨机器人系统进行分区打磨：

第一种分区打磨方法为，参阅图1，所述爬壁机器人1有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置5和所述防坠器3各一个，上方的所述爬壁机器人1尾部安装有防坠器3的一端，尾部连接传输电缆6到球罐下方的地面站电控箱7上。下方的所述爬壁机器人1的传输电缆6通过所述传输电缆悬挂装置5固定在所述球罐顶部，下方的爬壁机器人1无需另外的防坠器3，当然了也可以增加防坠器3使其更安全。上方的所述爬壁机器人1对球罐顶部11、上侧面12和一半横向赤道带13进行打磨。下方的所述爬壁机器人1对球罐底部14、下侧面15和一半横向赤道带13进行打磨，下方的爬壁机器人1在打磨球罐底部14的时候，可以往上拉线，不会使线形成堆积。

第二种分区打磨方法为，参阅图2，所述爬壁机器人1有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置5和所述防坠器3各一个，上方的所述爬壁机器人1尾部安装有防坠器3的一端，上方的所述爬壁机器人1的传输电缆6通过所述传输电缆悬挂装置5固定在所述球罐顶部。上方的所述爬壁机器人1承担顶部11、上侧面12上侧大部分和底部14的打磨，下方的所述爬壁机器人1对上侧面12下侧小部分、下侧面15和横向赤道带13进行打磨，下方的爬壁机器人1相对作业高度较低，可以不使用防坠器3，当然了也可以使用防坠器3来保证安全性。。

第三种打磨方法为，图中未示出。所述爬壁机器人1有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置5和所述防坠器3各两个，上方的所述爬壁机器人1的传输电缆6通过所述传输电缆悬挂装置5固定在所述球罐顶部，下方的所述爬壁机器人1的传输电缆6通过所述传输电缆悬挂装置5固定在所述球罐顶部。两个所述爬壁机器人1承担左右半边的打磨任务。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统，包括爬壁机器人（1）、设置在球罐顶部的法兰（2）上用于连接所述爬壁机器人（1）的防坠器（3）和设置在所述爬壁机器人（1）上的打磨装置（4）；其特征在于：所述球罐顶部上设有传输电缆悬挂装置（5），所述传输电缆悬挂装置（5）上连接有传输电缆（6），所述传输电缆（6）与地面站电控箱（7）连接，所述地面站电控箱（7）设置在所述球罐的下方；所述打磨装置（4）包括打磨辊子（41）、罩住所述打磨辊子（41）的防尘罩（42）和设置在防尘罩（42）底部与所述球罐接触的硅胶垫（40）；所述防尘罩（42）内设有弹性适配杆（43）使所述硅胶垫（40）与球罐紧密接触；所述弹性适配杆（43）包括设置在所述防尘罩（42）顶部的弹簧（431）和设置在所述弹簧（431）下方的调节杆（432）；调节杆（432）做成多个，每个调节杆（432）对应一个弹簧（431）；所述打磨装置（4）包括设置在所述爬壁机器人（1）上的伸缩杆（44），所述伸缩杆（44）上还连接有吸尘箱（45），所述吸尘箱（45）的下方连接有进灰管（451），所述进灰管（451）和所述吸尘箱（45）之间设有单向阀，所述单向阀包括压块（452）、在所述压块（452）的底部设有凹槽（453）、在所述压块（452）上方设有挡块（454），所述挡块（454）上设有开口（455）；所述吸尘箱（45）上设有三个隔板（46），在所述吸尘箱（45）的右上方还设有第一风机（47）；所述吸尘箱（45）的右侧通过管道连接有冷风箱（48），所述冷风箱（48）的上方设有第二风机（49），所述冷风箱（48）的下方连接有雾化器（481），所述雾化器（481）连接有冷风管（482）。

2.如权利要求1所述的一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统，其特征在于：还包括一自动跟踪云台（8），所述自动跟踪云台（8）设置在球罐内部底部，所述自动跟踪云台（8）通过所述传输电缆（6）与所述地面站电控箱（7）连接，用于监控所述爬壁机器人（1）的工作状况。

3.如权利要求1所述的一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统，其特征在于：在所述法兰（2）上连接有防坠器安装装置（9），所述防坠器安装装置（9）包括四根安装梁（91）、设置在所述安装梁（91）上的限位销（92）、设置在所述安装梁（91）上的定位梁（93）和设置在所述定位梁（93）上的槽（94）。

4.如权利要求1所述的一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统，其特征在于：所述爬壁机器人（1）通过永磁吸附技术吸附在球罐内部。

5.如权利要求1-4所述的一种球罐内壁爬壁打磨机器人系统的分区打磨方法，其特征在于：第一种分区打磨方法为，所述爬壁机器人（1）有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置（5）和所述防坠器（3）各一个，上方的所述爬壁机器人（1）尾部安装有防坠器（3）的一端，下方的所述爬壁机器人（1）的传输电缆（6）通过所述传输电缆悬挂装置（5）固定在所述球罐顶部；上方的所述爬壁机器人（1）对球罐顶部（11）、上侧面（12）和一半横向赤道带（13）进行打磨；下方的所述爬壁机器人（1）对球罐底部（14）、下侧面（15）和一半横向赤道带（13）进行打磨；

第二种分区打磨方法为，所述爬壁机器人（1）有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置（5）和所述防坠器（3）各一个，上方的所述爬壁机器人（1）尾部安装有防坠器（3）的一端，上方的所述爬壁机器人（1）的传输电缆（6）通过所述传输电缆悬挂装置（5）固定在所述球罐顶部；上方的所述爬壁机器人（1）承担顶部（11）、上侧面（12）上侧大部分和底部（14）的打磨，下方的所述爬壁机器人（1）对上侧面（12）下侧小部分、下侧面（15）和横向赤道带（13）进行打磨；

第三种打磨方法为，所述爬壁机器人（1）有两个，分别设置在上下两侧，所述传输电缆悬挂装置（5）和所述防坠器（3）各两个，上方的所述爬壁机器人（1）的传输电缆（6）通过所述传输电缆悬挂装置（5）固定在所述球罐顶部，下方的所述爬壁机器人（1）的传输电缆（6）通过所述传输电缆悬挂装置（5）固定在所述球罐顶部；两个所述爬壁机器人（1）承担左右半边的打磨任务。