CN2525338Y - 电磁力驱动式细小管内移动器 - Google Patents

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孙麟治
孙萍
秦新捷
王存敏
连俐
龚振邦
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Abstract

本实用新型提供了一种电磁力驱动式细小管内移动器，其由电磁力驱动机构、运动牵引机构和姿态保持机构组成，电磁力驱动机构包据线圈绕组10、外壳3、铜套2和堵头1，运动牵引机构包括芯杆4、压簧5、帽6和顶绦7，姿态保持机构包括前后两组弹性支撑腿9和压紧圈8。其能够在细小工业管道内平稳、连续行走，适应一定曲率的弯曲管道和管径变化，以其作为载体，携带探测器件可探测管壁缺陷，替代人工对细小金属管道内的腐蚀、积垢、机械损伤或裂纹等缺陷实现自动检测。

Description

电磁力驱动式细小管内移动器
本实用新型涉及一种新型的细小管道内移动装置，特别是涉及一种电磁力驱动式细小管内移动器。它是一种能够在细小工业管道内平稳、连续行走的移动器，可用其作为载体，携带探测器件探测管壁缺陷。
在石油化工业、核工业、制冷等行业中，大量使用着不同类型的细小金属管道。因受恶劣作业环境(核辐射、易燃易爆、有毒物品等)因素的影响，长期工作后会出现腐蚀、积垢和损伤，导致裂纹的出现而酿成事故。但因作业空间狭小检测维修作业十分困难。因此，迫切需要研制开发一种新型可靠的装置，直接进入小尺寸的管道内，解决细小管道内自动检测管壁缺陷和维护等棘手问题。
本实用新型的目的在于提供一种新型的细小管内移动器，作为管壁缺陷探测机器人和系统的行走本体，实现细小管道内的检测。
随着国内外微机械技术的快速发展，微机器人的研究在许多国家迅速展开。美国一家技术公司研制出能在2英寸管道内移动探测的轮式探测器。日本通产省在1991年制定了“微机械技术研究十年计划”，在其重点开发的研究方向中，就有一项管道检测用微小机器人系统。日本OMRON公司、东芝公司、东京工业大学相继在实验室中研制出管径在1英寸左右的管道内机器人移动机构。尽管这类细小管道内移动检测机器人在国内外开发研究多年，但由于难度大，技术要求高，使得细小管道内的移动机器人还处于实验室研究阶段。
细小管内移动器是微型管道机器人的重要组成部分，它是携带探测器的载体，也是影响微型管道机器人实用化进程的重要因素之一。日本东京工业大学研制的气压蠕动式爬行装置，速度较慢，控制系统较为复杂，难以实现精确控制；日本东京工业大学研制的电机外置式微小螺旋移动装置，速度较快，但管外辅助装置复杂。我国微机器人的研究已一有了较好的起色，国内先后报道过几种管内移动机构的研制消息，但目前距离实用化还有很大的差距。
本实用新型提出的细小管内移动器采用电磁力驱动模式，它具有结构简单，动作灵敏，移动速度较大，控制方便，对管径变化和弯曲管道有一定的适应能力，克服了现有技术的不足。
本实用新型的技术方案：
所述的细小管内移动器由电磁力驱动机构(包括：线圈绕组10、外壳3、铜套2和堵头1)、运动牵引机构(包括：芯杆4、压簧5、帽6、和顶丝7)、姿态保持机构(前后两组弹性支撑腿9和压紧圈8)三部分构成。线圈绕组10绕在铜套2上，组成电磁铁；芯杆4安装在铜套2内孔的上端，堵头1安装在铜套内孔的下端，外壳3从芯杆4的一端装入，压簧5套装在芯杆4的外露部位，帽6紧贴压簧5与芯杆4螺纹连接，并由顶丝7锁紧，堵头1与外壳3之间采用铆连接，前后两组弹性支撑腿9分别安装在外壳3和帽6的外缘，利用压紧圈8压紧。前后两组弹性支撑腿9以一定的预紧力紧贴管壁，使整个装置保持正确的运动姿态。
细小管内移动器的工作原理在于电磁铁加电振动时，电磁吸力与压簧5相互作用，使芯杆4产生轴向往复振动，借助两组支撑腿9与管壁的摩擦，推动爬行器沿着管壁移动，移动速度由管外电源12和控制器11控制。前后两组弹性支撑腿9能适应管径的渐进变化。
本实用新型的效果在于将细小工业管道内机器人移动的技术水平提高了一步，使机器人移动装置以较快的速度在细小管道内连续运行，适应一定曲率的弯曲管道和管径变化，搭载小型传感器件，构成可实用的细小管道内自动检测机器人系统，可在核工业、石油化工业、制冷等行业中替代人工对细小金属管道内的腐蚀、积垢、机械损伤或裂纹等缺陷实现自动检测，改善劳动条件，提高检测效率。
图1为本实用新型细小管内移动器的技术方案图。
图2为本实用新型的一个实施例的结构示意图。
图3为移动原理示意图。
以下结合附图和本实用新型的实施例，对本实用新型作进一步的说明。
如图1、图2、图3所示，在管道内径为Φ20mm的工业管道中运行的细小管内移动器由电磁力驱动机构(包括：线圈绕组10、外壳3、铜套2和堵头1)、运动牵引机构(包括：芯杆4、压簧5、帽6、和顶丝7)、姿态保持机构(前后两组弹性支撑腿9和压紧圈8)三部分构成。线圈绕组10绕在铜套2上，组成电磁铁；芯杆4安装在铜套2内孔的上端，堵头1安装在铜套内孔的下端，外壳3从芯杆4的一端装入，压簧5套装在芯杆4的外露部位，帽6紧贴压簧5与芯杆4螺纹连接，并由顶丝7锁紧，堵头1与外壳3之间采用铆连接，前后两组弹性支撑腿9分别安装在外壳3和帽6的外缘，利用压紧圈8压紧。前后两组弹性支撑腿9以一定的预紧力紧贴管壁，使整个装置保持正确的运动姿态。
工作原理在于电磁铁加电振动时，电磁吸力与压簧5相互作用，使芯杆4产生轴向往复振动，借助两组支撑腿9与管壁的摩擦，推动爬行器沿着管壁移动。前后两组弹性支撑会腿9能适应管径的渐进变化。速度由管外电源12和控制器11控制(控制输入电压的频率)，移动速度可达6-8mm/s。目的是使管道内的移动器能在弯曲管道内运行，前后两组弹性支撑腿9能适应管径的渐进变化。

Claims (1)

1.一种由电磁力驱动机构、运动牵引机构和姿态保持机构组成的细小管内移动器，其特征在于：所述的细小管道管内移动器由电磁力驱动机构。包括：线圈绕组10、外壳3、铜套2和堵头1、运动牵引机构包括：芯杆4、压簧5、帽6、和顶丝7、姿态保持机构：前后两组弹性支撑腿9和压紧圈8三部分构成，线圈绕组10绕在铜套2上，组成电磁铁，芯杆4安装在铜套2内孔的上端，堵头1安装在铜套内孔的下端，外壳3从芯杆4的一端装入，压簧5套装在芯杆4的外露部位，帽6紧贴压簧5与芯杆4螺纹连接，并由顶丝7锁紧，堵头1与外壳3之间采用铆连接，前后两组弹性支撑腿9分别安装在外壳3和帽6的外缘，利用压紧圈8压紧，前后两组弹性支撑腿9以一定的预紧力紧贴管壁，使整个装置保持正确的运动姿态。
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