CN116810001A - 一种核工程智能打孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于打孔装置，具体涉及一种核工程智能打孔装置。一种核工程智能打孔装置，其中，包括支撑系统、调节系统、打孔系统、视觉相机、连接法兰、俯仰机械臂、摆动机构、连接盘、俯仰机构、检测系统、十字关节架，所述支撑系统与所述调节系统通过球铰链接并位于其下方，所述打孔系统通过移动副链接在所述调节机构上。本发明的显著效果是：相较于现有打孔设备，通过使用该核工程智能打孔装置进行打孔，可提高打孔作业的效率及质量，降低工作人员的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于打孔装置，具体涉及一种核工程智能打孔装置。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，越来越多的实用机械被人类制造出来，为生产生
活提供了巨大的便利。许多人力被机械所替代，有效降低了工作人员的劳动强度，使生产施工效率更加高效。
核工程支架、设备安装前，需在安装位置打孔并固定膨胀螺栓。传统打孔工具主要以冲击钻和吸盘钻为主，此类钻机重量较大，打孔时操作人员需将钻机举起，作业强度大。当打孔处较高时，需在指定打孔位置下方搭设脚手架，打完孔后还要将其拆除，从而导致打孔效率低下。打孔过程中需操作人员人工挪动钻机进行定位、人工推进钻杆，视线不好时极易导致定位错误，废孔率高。打孔时产生灰尘较大，对操作人员及设备具有潜在的风险。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种核工程智能打孔装置。
本发明是这样实现的：一种核工程智能打孔装置，其中，包括支撑系统、调节系统、打孔系统、视觉相机、连接法兰、俯仰机械臂、摆动机构、连接盘、俯仰机构、检测系统、十字关节架，所述支撑系统与所述调节系统通过球铰链接并位于其下方，所述打孔系统通过移动副链接在所述调节机构上，所述视觉相机朝向打孔方向并固定在所述调节机构上，所述俯仰机械臂矩形一端固定有所述连接法兰，环形一端依次与所述连接盘、所述俯仰机构通过转动副链接，所述十字关节架水平端依次与所述支撑系统、所述连接盘通过转动副链接，竖直端与所述俯仰机械臂通过转动副链接。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述支撑系统包括线性模组、托架、补偿电缸，两套所述线性模组分别固定在所述托架上半部的两侧，所述补偿电缸安装在所述托架内部，
所述线性模组承受装置大部分载荷，结构方面采用侧滑块、双滑轨结构，使之滑动更稳，承载力更大。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述补偿电缸为所述线性模组提供动力，可控制所述调节机构沿X轴移动。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述调节系统包括Z轴模块、竖向模组支撑、Y轴模组、横向模组支撑、钻机线性模组、电缸、平衡组件、异型连接板、真空吸盘、关节轴，横向模组支撑上方安装有所述钻机线性模组，侧方与所述Y轴模组通过移动副链接，所述竖向模组支撑侧方固定有所述Y轴模组，并与位于下方的Z轴模块通过移动副链接，所述关节轴上方连接有所述Z轴模组，下方与所述异型连接板通过移动副链接，墙面方向连接有所述真空吸盘，墙面反方向安装有两套所述平衡组件，所述异型连接板两侧各个安装一套所述平衡组件，下方与所述支撑系统通过移动副链接。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述关节轴和所述异型连接板以球铰链接，
所述平衡组件可使所述真空吸盘绕所述关节轴支点在任意方向的偏摆补偿，能使所述真空吸盘与墙面处于最佳贴合状态，最大限度提高吸附成功率；
所述电缸为所述钻机线性模组、Y轴模组、Z轴模组提供动力。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述钻机线性模组采用双滑轨机构。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述真空吸盘包括真空抽吸接口、真空凹槽、基盘、吸盘、真空压力传感器接口，所述基盘与所述关节轴相连，所述吸盘固定在所述基盘朝打孔方向的面上，所述吸盘中心设有所述真空抽吸接口，所述真空凹槽嵌入在所述吸盘表面，两处所述真空压力传感器接口被安装在所述吸盘表面中心偏下方的两侧，
所述真空抽吸接口可连接气管与真空泵相连，所述真空吸盘贴紧墙面时抽走所述真空凹槽内部空气，使所述真空吸盘吸附在墙面上。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，真空传感器接头可插入在所述真空压力传感器接口处，在外部监测吸盘内的真空压力值。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述真空吸盘采用全铝合金材料制作。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述打孔系统包括空心钻杆、钻机、钻机支撑、集水器系统，
所述钻机支撑起支撑作用，上端与所述钻机通过螺栓连接，下端与所述钻机线性模组铰接，使所述钻机可以跟随所述钻机线性模组一起运动。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述集水器系统包括导水管、集水器、集水器支架、电动推杆，所述集水器支架上下两端分别连接所述集水器、所述电动推杆，所述集水器套在所述空心钻杆上，所述导水管一端连接在所述集水器上，另一端管头朝下，以便连接水管。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述电动推杆可使所述集水器顺着所述空心钻杆移动，所述钻机开始工作前，所述集水器需移动至空心钻杆顶端与墙面贴合，
所述集水器可收集打孔作业时从所述空心钻杆顶端流出的冷却水，通过所述导水管，使之返回水箱，除尘过滤后再利用，组成打孔作业的冷却水循环系统。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述检测系统包括倾角传感器、激光传感器，所述倾角传感器固定在所述关节轴上，所述激光传感器安装在所述支撑机构下方，两侧各一件，
所述倾角传感器可实时检测所述关节轴的倾斜度，
所述激光传感器用于监测所述真空吸盘两端于墙面的实时距离。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，所述激光传感器可在在钻进过程中可实时监测钻孔深度，并根据阻力调节钻进速度和推力，以减少所述钻杆磨损和卡杆问题。
如上所述的一种核工程智能打孔装置，其中，该装置可通过所述连接法兰与不同种类作业车机械臂螺栓连接，因此可成为多种智能打孔作业车打孔的执行机构，所述核工程智能打孔装置可由遥控器操纵，根据安装在作业车上控制系统发送的指令，进行打孔时的精定位，并完成在顶墙和侧墙相应位置的打孔作业，所述核工程智能打孔装置还安装有所述检测系统，对装置打孔时状态进行实时监测，以保证打孔作业的安全，该核工程智能打孔装置定位精确、运行安全可靠、操作人性化、通用性高。
本发明的显著效果是：相较于现有打孔设备，通过使用该核工程智能打孔装置进行打孔，可提高打孔作业的效率及质量，降低工作人员的劳动强度。所述智能化打孔装置配备了相应的传感器，可对作业车机械臂的姿态进行实时监测，保障了工作人员的生命安全。该装置可以和不同规格的运输设备搭配，安装容易，可适用于各种工作场合，通用性高。本发明具有设计合理、操作方便、性能优异、安全可靠、通用性高等优点，为核岛厂房打孔作业提供了智能化打孔装置。
附图说明
图1：智能打孔装置结构图
图2：是图1的前视图
图3：支撑系统结构图
图4：是图3的前视图
图5：调节系统结构图
图6：是图5的前视图
图7：真空系统结构图
图8：打孔系统结构图
图9：集水器系统结构图
图10：异性连接板与支撑机构球铰连接处
图11：十字关节架结构图
图12：关节轴结构图
图13：检测机构部件图
图中：1-支撑系统；2-调节系统；3-打孔系统；4-视觉相机；5-连接法兰；6-俯仰机械臂；7-摆动机构；8-连接盘；9-俯仰机构；10-检测系统；11-十字关节架；12-线性模组；13-托架；14-补偿电缸；21-Z轴模块；22-竖向模组支撑；23-Y轴模组；24-横向模组支撑；25-钻机线性模组；26-电缸；27-平衡组件；28-异型连接板；29-真空吸盘；30-关节轴；291-真空抽吸接口；292-真空凹槽；293-基盘；294-吸盘；295-真空压力传感器接口；31-空心钻杆；32-钻机；33-钻机支撑；34-集水器系统；341-导水管；342-集水器；343集水器支架；344-电动推杆；101-倾角传感器；102-激光传感器
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明所述的一种核工程智能打孔装置，其创新点在于：包括支撑系统1、调节系统2、打孔系统3、视觉相机4、连接法兰5、俯仰机械臂6、摆动机构7、连接盘8、俯仰机构9、检测系统10、十字关节架11。所述支撑系统1与所述调节系统2通过球铰链接并位于其下方，所述打孔系统3通过移动副链接在所述调节机构2上，所述视觉相机4朝向打孔方向并固定在所述调节机构2上。所述俯仰机械臂6矩形一端固定有所述连接法兰5，环形一端依次与所述连接盘8、所述俯仰机构8通过转动副链接。所述十字关节架11水平端依次与所述支撑系统1、所述连接盘8通过转动副链接，竖直端与所述俯仰机械臂6通过转动副链接。
所述支撑系统1包括线性模组11、托架12、补偿电缸13。两套所述线性模组11分别固定在所述托架12上半部的两侧，所述补偿电缸13安装在所述托架内部。
所述线性模组11承受装置大部分载荷，结构方面采用侧滑块、双滑轨结构，使之滑动更稳，承载力更大。
进一步的，所述补偿电缸13为所述线性模组提供动力，可控制所述调节系统2沿X轴移动。
所述调节系统包括Z轴模块21、竖向模组支撑22、Y轴模组23、横向模组支撑24、钻机线性模组25、电缸26、平衡组件27、异型连接板28、真空吸盘29、关节轴2(10)。横向模组支撑24上方安装有所述钻机线性模组25，侧方与所述Y轴模组23通过移动副链接。所述竖向模组支撑22侧方固定有所述Y轴模组23，并与位于下方的Z轴模块21通过移动副链接。所述关节轴2(10)上方连接有所述Z轴模组21，下方与所述异型连接板28通过移动副链接，墙面方向连接有所述真空吸盘29，墙面反方向安装有两套所述平衡组件27。所述异型连接板28两侧各个安装一套所述平衡组件27，下方与所述支撑系统1通过移动副链接。
当所述真空吸盘29与墙面吸合时，通过控制所述电缸26可调节所述Y轴模组23及与其通过移动副链接的所述竖向模组支撑22沿Y轴滑动，因所述竖向模组支撑22与所述Z轴模组21相连，则所述Z轴模组21也同时沿Y轴移动，又因所述横向模组支撑24与所述Z轴模块21通过移动副链接，则所述横向模组支撑24也会沿Y轴移动。同时，控制所述电缸26可以使Z轴模组21及与其通过移动副链接的所述横向模组支撑24沿Z轴移动，所述横向模组支撑24带动所述钻机线性模组25及与所述钻机线性模块25通过移动副链接的所述打孔系统3沿Z轴运动。所述调节系统2可实现所述打孔系统1X、Y、Z三个方向的调节。
所述关节轴2(10)和所述异型连接板28以球铰链接，可微调角度，所述可有利于所述真空吸盘29与墙面的吸合。
所述平衡组件27可使所述真空吸盘29绕所述关节轴2(10)支点在任意方向的偏摆补偿，能使所述真空吸盘29与墙面处于最佳贴合状态，最大限度提高吸附成功率；
所述电缸26为所述钻机线性模组25、Y轴模组23、Z轴模组21提供动力。
进一步的，所述钻机线性模组25采用双滑轨机构，能使所述打孔系统3钻进工作时更加平稳。
所述真空吸盘包括真空抽吸接口291、真空凹槽292、基盘293、吸盘294、真空压力传感器接口295。所述基盘293与所述关节轴2(10)相连，所述吸盘294固定在所述基盘293朝打孔方向的面上，所述吸盘294中心设有所述真空抽吸接口291，所述真空凹槽292嵌入在所述吸盘294表面，两处所述真空压力传感器接口292被安装在所述吸盘294表面中心偏下方的两侧。
所述真空抽吸接口291可连接气管与真空泵相连，所述真空吸盘29贴紧墙面时抽走所述真空凹槽292内部空气，使所述真空吸盘29吸附在墙面上。
进一步的，真空传感器接头可插入在所述真空压力传感器接口295处，在外部监测吸盘内的真空压力值，保证打孔作业的安全性。
进一步的，所述真空吸盘29采用全铝合金材料制作，保证其高强度和高耐腐蚀性。
所述打孔系统3包括空心钻杆31、钻机32、钻机支撑33、集水器系统34。
所述钻机支撑33起支撑作用，上端与所述钻机32通过螺栓连接，下端与所述钻机线性模组25铰接，使所述钻机32可以跟随所述钻机线性模组25一起运动。
所述集水器系统34包括导水管341、集水器342、集水器支架343、电动推杆344。所述集水器支架343上下两端分别连接所述集水器342、电动推杆344。所述集水器342套在所述空心钻杆32上，所述导水管341一端连接在所述集水器342上，另一端管头朝下，以便连接水管。
所述电动推杆344可使所述集水器342顺着所述空心钻杆32移动，所述钻机32开始工作前，所述集水器342需移动至空心钻杆32顶端与墙面贴合。
所述集水器342可收集打孔作业时从所述空心钻杆32顶端流出的冷却水，通过所述导水管341，使之返回水箱，除尘过滤后再利用，组成打孔作业的冷却水循环系统。
进一步的，所述电动推杆344可以由操作人员手持遥控器进行操纵。
所述检测系统10倾角传感器101、激光传感器102。所述倾角传感器101固定在所述关节轴2(10)上，所述激光传感器102安装在所述支撑机构1下方，两侧各一件。
所述倾角传感器101可实时检测所述关节轴2(10)的倾斜度，进而了解整机，从而保证打孔作业的有效性、安全性。
所述激光传感器102用于监测所述真空吸盘29两端于墙面的实时距离，可通过两边与墙面距离的差值系统判断所述真空吸盘29是否平行于墙面。
进一步的，所述激光传感器102可在在钻进过程中可实时监测钻孔深度，并根据阻力调节钻进速度和推力，以减少所述钻杆磨损和卡杆问题。
具体实施时，先将所述智能化打孔装置通过所述连接法兰5与作业车连接，将所述集水器组件34与作业车内循环水箱相连接，将作业车行驶到合适打孔位置，控制作业车机械臂将智能化打孔装置运送到需打孔位置附近，使用遥控器控制所述Y轴模组23、Z轴模组21带动所述打孔系统3移动，将所述空心钻杆31大致对准打孔位置。操纵所述真空吸盘29与墙面吸合，之后控制所述钻机线性模组25使所述打孔系统3向墙面方向挺近，在其移动至距墙面大约1cm处停止。微调所述Y轴模组23、Z轴模组21使打孔系统3移动对准打孔点，遥控打开所述电动推杆344，使所述集水器342向前推进并和墙面接触，先后摁下遥控器上的供水和打孔按钮，使所述钻机32开始工作，打孔完成后，关闭供水并控制所述电控推杆344使所述集水器342退回至所述空心钻杆31根部，控制所述钻机线性模组25向后收回打孔系统3，单次打孔完成。
以上所述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
本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (15)
1.一种核工程智能打孔装置，其特征在于：包括支撑系统、调节系统、打孔系统、视觉相机、连接法兰、俯仰机械臂、摆动机构、连接盘、俯仰机构、检测系统、十字关节架，所述支撑系统与所述调节系统通过球铰链接并位于其下方，所述打孔系统通过移动副链接在所述调节机构上，所述视觉相机朝向打孔方向并固定在所述调节机构上，所述俯仰机械臂矩形一端固定有所述连接法兰，环形一端依次与所述连接盘、所述俯仰机构通过转动副链接，所述十字关节架水平端依次与所述支撑系统、所述连接盘通过转动副链接，竖直端与所述俯仰机械臂通过转动副链接。
2.如权利要求1所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述支撑系统包括线性模组、托架、补偿电缸，两套所述线性模组分别固定在所述托架上半部的两侧，所述补偿电缸安装在所述托架内部，
所述线性模组承受装置大部分载荷，结构方面采用侧滑块、双滑轨结构，使之滑动更稳，承载力更大。
3.如权利要求2所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述补偿电缸为所述线性模组提供动力，可控制所述调节机构沿X轴移动。
4.如权利要求1所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述调节系统包括Z轴模块、竖向模组支撑、Y轴模组、横向模组支撑、钻机线性模组、电缸、平衡组件、异型连接板、真空吸盘、关节轴，横向模组支撑上方安装有所述钻机线性模组，侧方与所述Y轴模组通过移动副链接，所述竖向模组支撑侧方固定有所述Y轴模组，并与位于下方的Z轴模块通过移动副链接，所述关节轴上方连接有所述Z轴模组，下方与所述异型连接板通过移动副链接，墙面方向连接有所述真空吸盘，墙面反方向安装有两套所述平衡组件，所述异型连接板两侧各个安装一套所述平衡组件，下方与所述支撑系统通过移动副链接。
5.如权利要求4所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述关节轴和所述异型连接板以球铰链接，
所述平衡组件可使所述真空吸盘绕所述关节轴支点在任意方向的偏摆补偿，能使所述真空吸盘与墙面处于最佳贴合状态，最大限度提高吸附成功率；
所述电缸为所述钻机线性模组、Y轴模组、Z轴模组提供动力。
6.如权利要求5所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述钻机线性模组采用双滑轨机构。
7.如权利要求4所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述真空吸盘包括真空抽吸接口、真空凹槽、基盘、吸盘、真空压力传感器接口，所述基盘与所述关节轴相连，所述吸盘固定在所述基盘朝打孔方向的面上，所述吸盘中心设有所述真空抽吸接口，所述真空凹槽嵌入在所述吸盘表面，两处所述真空压力传感器接口被安装在所述吸盘表面中心偏下方的两侧，
所述真空抽吸接口可连接气管与真空泵相连，所述真空吸盘贴紧墙面时抽走所述真空凹槽内部空气，使所述真空吸盘吸附在墙面上。
8.如权利要求7所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：真空传感器接头可插入在所述真空压力传感器接口处，在外部监测吸盘内的真空压力值。
9.如权利要求8所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述真空吸盘采用全铝合金材料制作。
10.如权利要求9所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述打孔系统包括空心钻杆、钻机、钻机支撑、集水器系统，
所述钻机支撑起支撑作用，上端与所述钻机通过螺栓连接，下端与所述钻机线性模组铰接，使所述钻机可以跟随所述钻机线性模组一起运动。
11.如权利要求10所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述集水器系统包括导水管、集水器、集水器支架、电动推杆，所述集水器支架上下两端分别连接所述集水器、所述电动推杆，所述集水器套在所述空心钻杆上，所述导水管一端连接在所述集水器上，另一端管头朝下，以便连接水管。
12.如权利要求11所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述电动推杆可使所述集水器顺着所述空心钻杆移动，所述钻机开始工作前，所述集水器需移动至空心钻杆顶端与墙面贴合，
所述集水器可收集打孔作业时从所述空心钻杆顶端流出的冷却水，通过所述导水管，使之返回水箱，除尘过滤后再利用，组成打孔作业的冷却水循环系统。
13.如权利要求12所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述检测系统包括倾角传感器、激光传感器，所述倾角传感器固定在所述关节轴上，所述激光传感器安装在所述支撑机构下方，两侧各一件，
所述倾角传感器可实时检测所述关节轴的倾斜度，
所述激光传感器用于监测所述真空吸盘两端于墙面的实时距离。
14.如权利要求13所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：所述激光传感器可在在钻进过程中可实时监测钻孔深度，并根据阻力调节钻进速度和推力，以减少所述钻杆磨损和卡杆问题。
15.如权利要求14所述的一种核工程智能打孔装置，其特征在于：该装置可通过所述连接法兰与不同种类作业车机械臂螺栓连接，因此可成为多种智能打孔作业车打孔的执行机构，所述核工程智能打孔装置可由遥控器操纵，根据安装在作业车上控制系统发送的指令，进行打孔时的精定位，并完成在顶墙和侧墙相应位置的打孔作业，所述核工程智能打孔装置还安装有所述检测系统，对装置打孔时状态进行实时监测，以保证打孔作业的安全，该核工程智能打孔装置定位精确、运行安全可靠、操作人性化、通用性高。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117300205A (zh) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 山西省定襄县龙门锻压有限公司 | 一种流量计法兰孔加工装置及使用方法 |
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2022
- 2022-03-22 CN CN202210287745.5A patent/CN116810001A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117300205A (zh) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 山西省定襄县龙门锻压有限公司 | 一种流量计法兰孔加工装置及使用方法 |
| CN117300205B (zh) * | 2023-11-28 | 2024-02-02 | 山西省定襄县龙门锻压有限公司 | 一种流量计法兰孔加工装置及使用方法 |
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