CN209705533U - 一种用于管道机器人的电动伸缩施压机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于管道机器人的电动伸缩施压机构，包括行走机构、伸缩机构和外壳，行走机构设有三处，三处行走机构均匀的安装在伸缩机构上，伸缩机构固定在外壳上。行走机构中包括从动轮、支撑轮、履带框架、步进电机、履带和主动轮，主动轮、从动轮、支撑轮和步进电机安装在履带框架上，履带套在主动轮、支撑轮和从动轮上。伸缩机构中包括电机控制元件盒、保护盒、伺服电机、伸缩筒和滚珠丝杆。该用于管道机器人的电动伸缩施压机构结构简单，安装方便，采用履带式的行走机构，能够方便的跨越障碍物。同时还能够通过伸缩筒来展开或者收缩连杆，使得该管道机器人能够适应于各种不同直径的管道。

Description

一种用于管道机器人的电动伸缩施压机构

技术领域

本实用新型涉及管道机器人技术领域，尤其涉及一种用于管道机器人的电动伸缩施压机构。

背景技术

随着随着经济的发展和科技的进步，管道输送技术已经广泛应用在输电线路、石油、天然气、化工原料及生活用水等各个方面。常年的应用使得管道的腐蚀和堵塞等情况越来越严重，这极易引起输送效率低下及管道损坏等各种危险。为了解决上述问题，科研人员研发出了管道机器人。但是这种管道机器人由于受其驱动行走机构的限制，存在着诸多的问题，1、拖动力较小，2、管道适应性较差，对于不同直径的管道难以符合使用要求。

专利号201610529233.X中公开了一种管道机器人，该管道机器人采用齿轮连接的方式来适应不同直径的管道，同时齿轮还裸露在外部，在使用时同时使得齿轮之间掉落杂质，影响齿轮之间的传动。同时不通管道的内部环境各不相同，在潮湿的管道中，长期使用容易造成齿轮氧化生锈，降低了管道机器人的使用寿命。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提出了一种用于管道机器人的电动伸缩施压机构。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于管道机器人的电动伸缩施压机构，包括行走机构、伸缩机构和外壳，其特征在于，所述行走机构设有三处，三处所述行走机构均匀的安装在所述伸缩机构上，所述伸缩机构固定在所述外壳上，其中：

所述行走机构中包括从动轮、支撑轮、履带框架、步进电机、履带和主动轮，所述主动轮、从动轮、支撑轮和步进电机安装在所述履带框架上，所述履带套在所述主动轮、支撑轮和从动轮上，所述步进电机上设有驱动杆，所述驱动杆通过联轴器连接在所述步进电机上，所述驱动杆连接在所述主动轮上；

所述伸缩机构中包括电机控制元件盒、保护盒、伺服电机、伸缩筒和滚珠丝杆，所述电机控制元件盒固定在所述伸缩筒上，所述伸缩筒与外壳之间设有轴承座，所述伸缩筒安装在所述轴承座上，所述伺服电机安装在所述保护盒中，所述保护盒固定在所述外壳上，所述伺服电机上设有主同步轮，所述主同步轮设置在所述外壳的内部，所述滚珠丝杆安装在所述伸缩筒的内部，所述滚珠丝杆安装在所述轴承座中，所述滚珠丝杆上设有从同步轮，所述主同步轮和从同步轮之间通过同步带连接。

在本实用新型的这种用于管道机器人的电动伸缩施压机构中，所述主动轮上设有减速器。

在本实用新型的这种用于管道机器人的电动伸缩施压机构中，所述伸缩筒包括外伸缩筒和内伸缩筒，所述内伸缩筒安装在所述外伸缩筒的内部，所述内伸缩筒中设有丝杆座，所述滚珠丝杆安装在所述丝杆座中，所述滚珠丝杆上设有挡块，所述挡块设置在所述丝杆座的前端。

在本实用新型的这种用于管道机器人的电动伸缩施压机构中，所述外伸缩筒上设有第一连杆和第二连杆，所述内伸缩筒上设有第三连杆，所述第一连杆和第二连杆一端铰接在所述外伸缩筒上，另一端铰接在所述履带框架上，所述第三连杆一端铰接在所述内伸缩筒上，另一端铰接在所述第二连杆的中间。

实施本实用新型的这种用于管道机器人的电动伸缩施压机构，具有以下有益效果：该用于管道机器人的电动伸缩施压机构结构简单，安装方便，采用履带式的行走机构，能够方便的跨越障碍物。同时还能够通过伸缩筒来展开或者收缩连杆，使得该管道机器人能够适应于各种不同直径的管道。

附图说明

图1为本实用新型的用于管道机器人的电动伸缩施压机构结构示意图；

图2为图1中的部分结构示意图；

图3为该管道机器人在600mm管径中的工作状态图；

图4为图3中的另一方向示意图；

图5为该管道机器人在1000mm管径中的工作状态图；

图6为图5中的另一方向示意图；

图7为图1中的部分结构示意图；

图8为图7中的A处局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至8所示，本实用新型的这种用于管道机器人的电动伸缩施压机构，包括行走机构10、伸缩机构11和外壳12。行走机构10设有三处，三处行走机构10均匀的安装在伸缩机构11上，伸缩机构11固定在外壳12上。管道机器人采用三组相对旋转120°布置的行走结构10，将管道机器人支撑在管道13内壁上。将三处行走机构10均匀的安装在伸缩机构11，这样便于将管道机器人支撑在管道13中，使得管道机器人在行走时保持稳定。

行走机构10中包括从动轮101、支撑轮102、履带框架103、步进电机104、履带105和主动轮106，主动轮106、从动轮101、支撑轮102和步进电机104安装在履带框架103上。履带105套在主动轮106、支撑轮102和从动轮101上，步进电机104上设有驱动杆107，驱动杆107通过联轴器108连接在步进电机104上，驱动杆107连接在主动轮106上。主动轮106上设有减速器109。通过步进电机104来驱动主动轮106行走，主动轮106带动履带105滚动，从而实现管道机器人行走。每一处行走机构10中的步进电机104都是相互独立。若其中一处步进电机104无法使用，还可以通过另外两处步进电机104进行行走。

伸缩机构11中包括电机控制元件盒111、保护盒112、伺服电机113、伸缩筒114和滚珠丝杆115。电机控制元件盒111固定在伸缩筒114上，伸缩筒114与外壳12之间设有轴承座121，伸缩筒114安装在轴承座121上。伺服电机113安装在保护盒112中，保护盒112固定在外壳12上，伺服电机113上设有主同步轮14，主同步轮14设置在外壳12的内部。滚珠丝杆115安装在伸缩筒114的内部，而伸缩筒114则是套在轴承座121上，伸缩筒114通过轴承座121连接在外壳12上。滚珠丝杆115安装在轴承座121中，滚珠丝杆115能够在轴承座121中转动。在滚珠丝杆115上设有从同步轮15，从同步轮15设置在外壳12的内部，主同步轮14和从同步轮15之间通过同步带16连接。

伸缩筒114包括外伸缩筒17和内伸缩筒18，内伸缩筒17安装在外伸缩筒18的内部，内伸缩筒17中设有丝杆座19，滚珠丝杆115安装在丝杆座19中，滚珠丝杆115能够在丝杆座19中转动。滚珠丝杆115上设有挡块20，挡块20设置在丝杆座19的前端，挡块20是用于挡住滚珠丝杆115，防止滚珠丝杆115在转动时脱离丝杆座19。在外伸缩筒18上设有第一连杆21和第二连杆22，内伸缩筒18上设有第三连杆23，第一连杆21和第二连杆22一端铰接在外伸缩筒19上，另一端铰接在履带框架103上，第三连杆23一端铰接在内伸缩筒18上，另一端铰接在第二连杆22的中间。

伺服电机113的扭矩通过主同步轮14、同步带16和从同步轮15传递到滚珠丝杆115上，通过滚珠丝杆115的转换，产生轴向力，驱动伸缩筒114沿轴向方向移动，伸缩筒114的轴向移动驱动第一连杆21、第二连杆22和第三连杆23进行动作，从而使行走机构10在径向方向上实现直径的改变。

在工作时，通过伺服电机113带动主同步轮14转动，主同步轮14通过同步带16带动从同步轮15转动，从而带动滚珠丝杆115在丝杆座19中转动，使得内伸缩筒17收缩或者伸出外伸缩筒18。当内伸缩筒17收缩到外伸缩筒18中时，三处行走机构10会展开，能够适应于更大直径的管道13。当内伸缩筒17伸出到外伸缩筒18外部时，三处行走机构10会收缩，从而适应于较小直径的管道13。该管道机器人的电动伸缩施压机构结构简单，收缩和伸出方便。

如图3-6所示，将伺服电机113的扭矩设定为恒定值，通过第一连杆21、第二连杆22和第三连杆23运动之后，向三组行走机构10提供恒定的正压力，将三组行走机构10压在管道13内壁上。当管道13内径变大时，履带105受到管壁的压力小于伺服电机113提供的扭矩产生的力，履带105将自动扩张，直到压力等于伺服电机113提供的压力或者变径的上限1000mm。当管道13内径变小时，履带105受到管壁的压力大于伺服电机113提供的扭矩产生的力，履带105将自动收缩，直到压力等于伺服电机113提供的压力或者变径的下限600mm。通过伺服电机113的恒定扭矩，管道机器人可自适应管道13内径。

通过伺服电机113的扭矩产生的压力，可防止管道机器人在管道13内出现打滑现象，行走更加稳定，且在冲洗的过程中，能抵消掉冲洗产生的反冲力。

其中，在外壳12的内部设有侦察清洗机构24，侦察清洗机构24中包括清洗水管25、直流电机26、摄像机27和喷嘴28。直流电机26和摄像机27安装在外壳12的内部，摄像机27是用于显示管道13内部的画面，以便于及时传递到外部，使得工作人员能够及时作出判断，对机器人做出调整。直流电机26通过紧定螺钉29固定在外壳12的内壁上，摄像机27的下端设有探照灯30，探照灯30为LED灯，通过探照灯30能够照亮管道13内部，使得摄像机27能够清楚的显示管道13内部的画面。

在外壳12的外部设有清洗座31，清洗座31固定在外壳12上。清洗座31中设有旋转轴32和轴承33。轴承33为推力球轴承，这种轴承33能够承受轴向载荷。旋转轴32穿过轴承33与直流电机26连接，喷嘴28安装在旋转轴32上，清洗水管25连接在旋转轴32上，旋转轴32上设有通孔321。通过通孔321能够使得清洗水管25中的水直接流到喷嘴28中，对管道13的内部进行清洗。在清洗水管25上设有电磁阀34，电磁阀34是用于控制清洗水管25中的水，因为电磁阀34是通过磁电的方式将阀门打开，这样便于在外部的工作人员用遥控装置控制电磁阀34。

当需要对管道13的内部进行侦察和清洗时，首先将管道机器人放入管道13中，用遥控装置控制管道机器人，启动行走机构10和伸缩机构11，使得管道机器人在管道13中移动。再通过侦察清洗机构24中的探照灯30照明，摄像机27传输画面到后场的屏幕上，当工作人员在遥控装置上看到需要清洗的地方后，控制电磁阀34打开，使得清洗水管25中的高压水对管道13内壁进行清洗。而清洗座31与旋转轴32之间设有密封圈35，由于设置了两个密封圈35，两个密封圈35起到密封的作用，在清洗座31内形成一个密封腔，使高压清洗水只能够通过旋转轴32内部的通孔321流向喷嘴28。同时直流电机26带动旋转轴32和喷嘴28旋转，从而实现对管道13的内壁进行360°全方位清洗。实现侦察之后立马清洗的效果，有效的提高了清洗效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于管道机器人的电动伸缩施压机构，包括行走机构、伸缩机构和外壳，其特征在于，所述行走机构设有三处，三处所述行走机构均匀的安装在所述伸缩机构上，所述伸缩机构固定在所述外壳上，其中：

所述行走机构中包括从动轮、支撑轮、履带框架、步进电机、履带和主动轮，所述主动轮、从动轮、支撑轮和步进电机安装在所述履带框架上，所述履带套在所述主动轮、支撑轮和从动轮上，所述步进电机上设有驱动杆，所述驱动杆通过联轴器连接在所述步进电机上，所述驱动杆连接在所述主动轮上；

所述伸缩机构中包括电机控制元件盒、保护盒、伺服电机、伸缩筒和滚珠丝杆，所述电机控制元件盒固定在所述伸缩筒上，所述伸缩筒与外壳之间设有轴承座，所述伸缩筒安装在所述轴承座上，所述伺服电机安装在所述保护盒中，所述保护盒固定在所述外壳上，所述伺服电机上设有主同步轮，所述主同步轮设置在所述外壳的内部，所述滚珠丝杆安装在所述伸缩筒的内部，所述滚珠丝杆安装在所述轴承座中，所述滚珠丝杆上设有从同步轮，所述主同步轮和从同步轮之间通过同步带连接。

2.根据权利要求1所述的用于管道机器人的电动伸缩施压机构，其特征在于，所述主动轮上设有减速器。

3.根据权利要求1所述的用于管道机器人的电动伸缩施压机构，其特征在于，所述伸缩筒包括外伸缩筒和内伸缩筒，所述内伸缩筒安装在所述外伸缩筒的内部，所述内伸缩筒中设有丝杆座，所述滚珠丝杆安装在所述丝杆座中，所述滚珠丝杆上设有挡块，所述挡块设置在所述丝杆座的前端。

4.根据权利要求3所述的用于管道机器人的电动伸缩施压机构，其特征在于，所述外伸缩筒上设有第一连杆和第二连杆，所述内伸缩筒上设有第三连杆，所述第一连杆和第二连杆一端铰接在所述外伸缩筒上，另一端铰接在所述履带框架上，所述第三连杆一端铰接在所述内伸缩筒上，另一端铰接在所述第二连杆的中间。