專利名稱：電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及爬壁機器人，具體是一種電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人。能 吸附在電廠鍋爐垂直水冷壁上爬行作高空極限作業(yè)。
背景技術：
火力發(fā)電站在我國電力工業(yè)占主導地位，現(xiàn)在國內(nèi)電站鍋爐檢修普遍使用高 壓水清洗，費用較高。由于受電站檢修時間限制，人工清掃只能清掃表面積灰， 而無法去除管壁結(jié)渣，且工作環(huán)境極其惡劣，同時無法大面積檢測水冷壁壁厚。
電廠鍋爐水冷壁高度一般在60~80米，因此電廠鍋爐在定期保養(yǎng)大修時，須搭滿堂 腳手架，才能進行壁面的清理檢修等工作。由于高空危險，水冷壁檢修工作被國內(nèi) 外專家稱為是高空極限作業(yè).搭建腳手架費工費時。為了解決極限作業(yè)的困難，不 少單位都在研發(fā)爬壁機器人，困擾研發(fā)人員的難題是鍋爐水冷壁是由鋼管垂直排 列焊接而成，因此機器必須對壁面有強大的吸附力，從而才能產(chǎn)生有效的磨擦力， 機器才能載重，機器還需通過高出壁面3-5mm焊縫不傾覆。"中國機械工程"雜 志2000 Vol. 11 No. 4 P. 372-375報道了一種鍋爐水冷壁清掃、檢測爬壁機器 人。該機器人 吸附功能是通過雙履帶來實現(xiàn)的，即在每條履帶上安裝有30 塊永磁吸附塊，其中每條履帶上至少有5塊磁塊，與壁面處于良好的接觸狀態(tài)， 從而使機器人貼附在壁面上。機器人在管壁上的移動靠電機帶動諧波減速器驅(qū)動 鏈輪，進而驅(qū)動履帶來實現(xiàn)。為適應排管壁面和糾偏，使用導向板和導向輪及弧 形磁塊。
上述技術的不足之處是，在履帶行走時不斷拔起后面的磁鐵，使行速不勻，如 果磁鐵吸力過大，動力和機械強度都須加大，因此必須控制磁鐵的吸力，導致載重 量受到限制，履帶前方磁鐵過焊縫時還需設計抗顛覆機構(gòu)和糾偏機構(gòu)，這就造成了 機構(gòu)的復雜化，因此安全不能得到有效保證，限制了其實用性。因此市場急需一種 體積小巧，結(jié)構(gòu)合理、吸附力強、安全載重大,性能可靠的能勝任水冷壁壁面各種
檢修工作要求的爬壁機器或機器人進快進入實際應用領域。
發(fā)明內(nèi)容
為克服上述技術的不足，本實用新型提供一種電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人， 具有體積小巧,性能穩(wěn)定，吸附力強,磨擦力大,行走平穩(wěn)，超載重,可攜帶各種較重設 備,自動完成水冷壁所需工作的特點。
本實用新型是以如下技術方案實現(xiàn)的 一種電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人， 包括升降平臺、對稱裝置在升降平臺左右側(cè)的兩個永磁吸附行走作業(yè)裝置，永
磁吸附行走作業(yè)裝置包括車體和若干個永磁吸附行走輪組；車體上裝有電機、減 速機構(gòu)，車體上方裝有清除輪前管壁上的灰渣使輪面和管壁良好接觸的管壁除灰
器和攝像機及照明燈，車體前端裝有測距雷達、下端裝有金屬探測傳感器，往復 機械臂固定在車體前方；車體中間裝設有全封閉電控箱；減速機構(gòu)由用連桿固定 在機架上的傳動蝸輪減速箱、齒輪減速箱組成；每個永磁吸附行走輪組包括兩 個永磁輪、非導磁金屬輪軸、兩個燕尾滑塊及一個連接滑塊，齒輪、壓力彈簧； 每個永磁輪包括環(huán)弧形導磁板、高強度軟體樹脂合成橡膠輪轂、三只環(huán)狀高強磁 永久磁鐵，其位置關系及連接方式為三只環(huán)狀高強磁永久磁鐵呈抗磁性排列安 裝,環(huán)弧形導磁板按序把永久磁鐵分別夾持在定位指口里，在環(huán)弧型導磁板之間鑲 有高強度軟體樹脂合成橡膠輪轂；兩個永磁輪套裝在非導磁金屬輪軸上、非導磁 金屬輪軸兩端裝鑲有鋼珠；燕尾滑塊座鑲嵌在齒輪箱上，非導磁金屬輪軸兩端的 軸承和齒輪鑲嵌在燕尾滑塊中，燕尾滑塊上裝有壓力彈簧。
所述電機傳動蝸輪減速箱傳動兩邊齒輪減速箱，齒輪減速箱傳動輪組齒輪箱, 使輪組轉(zhuǎn)動，車體中間傳動軸上設有電磁制動器，所有齒輪箱體由機架連桿固定， 車體上方裝有管壁除灰器和攝像機與照明燈,車體前端裝有往復機械臂。
在弧型導磁板之間鑲裝的高強度軟體樹脂合成膠輪毅，完全覆蓋了磁鐵，增大 了輪子的軟磨擦力使載重量增加；輪軸兩端鑲有鋼珠，可使輪子隨水冷壁鋼管尺 寸有差異時輪軸竄動作止位調(diào)整，輪軸兩端軸承和齒輪鐮嵌在燕尾滑塊中，燕尾 滑塊上邊裝有壓力彈簧，鑲嵌在齒輪箱上的燕尾滑塊座用以固定燕尾滑塊和彈簧， 使單輪帶動燕尾滑塊在(0 10mm)內(nèi)垂直滑動,保證輪子在過焊時的上浮距離,輪
組吸附力強，磨擦力大,行走速度均勻，爬行時自行導向。
車體前方設有的雷達測距裝置，用以測定前方物體距離，車體下面裝有金屬 探測傳感器，防止車輪走空。
所述往復機械臂由電機帶動鏈條上的滑板作往復運動，滑板上可裝噴沙槍頭，
探傷儀等工具.
由兩臺機組經(jīng)連板與支撐輪賴連，連板內(nèi)編有傳動鏈條通過主機給支撐輪傳 送動力，在和天橋組成水冷壁升降平臺，具有更大的載重力，完全滿足檢修人員對 單面水冷壁上的快速施工.
本實用新型的有意效果是，全面采用高強度輕質(zhì)金屬材料，模塊化設計，結(jié)構(gòu) 合理，安全性好。體積小巧，性能穩(wěn)定，吸附力強，磨擦力大，行走平穩(wěn)，超載重,可攜帶 各種較重設備，自動完成水冷壁所需工作。


圖l是車體主視圖； 圖2是車體側(cè)視圖； 圖3是輪組剖視圖； 圖4是升降平臺主視圖； 圖5是升降平臺側(cè)視圖。
圖中1、往復機械臂，1 — 1、滑板，1—2、電機，2、車體，2—1、測距雷 達，2—2、照明燈，2—3、攝像機，2—4、電控箱，2—5、金屬探測傳感器，2 —6、除灰器，2—7、齒輪箱，2—8、燕尾滑塊座，2—9、蝸輪減速箱，2-10、 電磁制動器，2-11、傳動軸，2—12、傳動軸，2—13、齒輪減速箱，2—14、電 機，2-15、機架連桿，3 — 1、環(huán)弧形導磁板，3—2、高強度軟體輪轂，3—3、 壓力彈簧，3—4、燕尾滑塊，3—5、鋼珠，3-12、連接滑塊，3—6、軸承，3 —7、齒輪，3—8、永久磁鐵，3—9、磁力線，3 — 10、水冷壁管壁，3 — 11、輪 軸，3-12、連接滑塊，4、支撐輪，5、升降平臺，5-1、三角板，5-2、聯(lián)板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作詳細描述
如圖l、圖2所示，車體2包括由電機2—14、蝸輪減速箱2—9、齒輪減 速箱2—13、傳動軸2—12、齒輪箱2—7組成的減速機構(gòu)； 電機2—14傳
動蝸輪減速箱2—9，蝸輪減速箱2-9傳動兩邊齒輪減速箱2—13，齒輪減速箱2 一13使傳動軸2—12傳動輪組齒輪箱2—7，使輪組3轉(zhuǎn)動；車體2中間傳動軸 2-11上設有電磁制動器2-10，使停走時剎車。所有齒輪箱體由機架連桿2 —15畫 定在機架上，車體2上方裝有管壁除灰器2—6和攝像機2—3及照明燈2—2，車
體2前端裝有測距雷達2—1，車體下面裝有金屬探測傳感器2 — 5，往復機械臂 l固定在車體2前方。車體2中間裝設全封閉電控箱2—4。除灰器2—6是清除 輪前水冷壁管壁3 — 10上的灰渣使輪面和管壁3 —10有良好接觸。
車體2前方的雷達測距裝置2—1，用以測定前方物體距離，車體2下方裝 有金屬探測傳感器2—5，防止車輪走空。
往復機械臂1由電機1—2帶動鏈條上的滑板1 — 1作往復運動，滑板l一l 上可裝噴沙槍頭，探傷儀等工具。
如圖3所示，每個永磁吸附行走輪組包括兩個永磁輪非導磁金屬輪軸3 — 11、兩個燕尾滑塊3—4及一個連接滑塊3-12，齒輪3—7、壓力彈簧3—3;每個 永磁輪包括環(huán)弧形導磁板3 — 1、高強度軟體樹脂合成膠輪轂3—2、三只環(huán)狀高 強磁永久磁鐵3—8。三只環(huán)狀高強磁永久磁鐵3—8呈抗磁性排列安裝，環(huán)弧形導 磁板3 — 1按序把永久磁鐵3 — 8分別夾持在定位指口里，在環(huán)弧型導磁板3 — 1之 間鑲有高強度軟體樹脂合成膠輪轂3—2組成一個永磁輪；高強度軟體樹脂合成 膠輪轂3-2完全覆蓋了磁鐵3—8，增大了輪子的軟磨擦力，使載重量增加；兩個 永磁輪套裝在非導磁金屬輪軸3 — 11上、非導磁金屬輪軸3 — 11兩端裝鋃有鋼珠 3—5，可使輪子隨水冷壁鋼管3-10尺寸有差異輪軸3-11竄動時作止位調(diào)整。燕 尾滑塊座2—8鑲嵌在齒輪箱2—7上，輪軸3 — 11兩端的軸承3—6和齒輪3—7 鑲嵌在燕尾滑塊3—4中，燕尾滑塊3—4上邊裝有壓力彈簧3-3。燕尾滑塊座2 —8用以固定燕尾滑塊3—4和彈簧3—3,使燕尾滑塊3—4在0 10rnrn內(nèi)垂直滑 動,保證輪子在過焊點時的上浮距離。導磁板3—1在水冷壁管壁3 — 10上產(chǎn)生的 示意磁力線3—9閉合回路。經(jīng)實驗，單輪吸附力110kg，單輪對管壁垂直磨擦 力大于60kg，滾動動力小于3kg。
在環(huán)弧形導磁板3 — 1輪面上還采用熱噴涂技術噴以高耐磨金屬粉沫涂層， 即保證了輪面的強磁吸附又增加抗腐蝕性，輪面的磨擦力也得以大幅度提高。
上述實施例水冷壁爬壁機器人，吸附力不低于2000kg，設計安全載重500kg， 當載重量1000kg時爬速平穩(wěn),除電流增加外，其它無異常反應，而且自導向行走。 如圖4、圖5所示，電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人由升降平臺5、對稱裝置在
升降平臺5左右側(cè)的兩個永磁吸附行走作業(yè)裝置組成。升降平臺5由車體2經(jīng)聯(lián) 板5-2與支撐輪4相連接，聯(lián)板5-2內(nèi)裝有傳動鏈條給支撐輪4傳送動力，三角板 5-1和天橋5與聯(lián)板5-2固定，兩組可組成水冷壁升降平臺，在本實施例中每個永 磁吸附行走作業(yè)裝置上裝有12個永磁吸附行走輪組，分左右兩排對稱安裝在車 架的兩側(cè)。設計安全載重500kg ，最大載重1000kg，完全滿足對單面水冷壁上 的快速施工要求。
權利要求1. 一種電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人，包括升降平臺(5)、對稱裝置在升降平臺(5)左右側(cè)的兩個永磁吸附行走作業(yè)裝置，其特征是，永磁吸附行走作業(yè)裝置包括車體(2)和若干個永磁吸附行走輪組；車體(2)上裝有電機(2-14)、減速機構(gòu)，車體(2)上方裝有清除輪前管壁上的灰渣使輪面和管壁良好接觸的管壁除灰器(2-6)和攝像機(2-3)及照明燈(2-2)，車體(2)前端裝有測距雷達(2-1)、車體(2)下面裝有金屬探測傳感器(2-5)，往復機械臂(1)固定在車體(2)前方；車體(2)中間裝設有全封閉電控箱(2-4)；減速機構(gòu)由用連桿(2-15)固定在機架上的傳動蝸輪減速箱(2-9)、齒輪減速箱(2-13)組成；每個永磁吸附行走輪組包括兩個永磁輪非導磁金屬輪軸(3-11)、兩個燕尾滑塊(3-4)及一個連接滑塊(3-12)，齒輪(3-7)、壓力彈簧(3-3)；每個永磁輪包括環(huán)弧形導磁板(3-1)、高強度軟體輪轂(3-2)、三只環(huán)狀高強磁永久磁鐵(3-8)，其位置關系及連接方式為三只環(huán)狀高強磁永久磁鐵(3-8)呈抗磁性排列安裝，環(huán)弧形導磁板(3-1)按序把永久磁鐵(3-8)分別夾持在定位指口里，在環(huán)弧型導磁板(3-1)之間鑲有高強度軟體輪轂(3-2)；兩個永磁輪套裝在非導磁金屬輪軸(3-11)上、非導磁金屬輪軸(3-11)兩端裝鑲有鋼珠(3-5)；燕尾滑塊座(2-8)鑲嵌在齒輪箱(2-7)上，輪軸(3-11)兩端的軸承(3-6)和齒輪(3-7)鑲嵌在燕尾滑塊(3-4)中，燕尾滑塊(3-4)上邊裝有壓力彈簧(3-3)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人，其特征是，齒輪 減速箱(2—13)使傳動軸(2—12)轉(zhuǎn)動，傳動輪組齒輪箱(2—7)使輪組(3) 轉(zhuǎn)動，車體(2)中間傳動軸(2-11)上還裝設有停走時剎車的電磁制動器(2-10)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人，其特征是，在環(huán) 弧形導磁板(3 — 1)輪面上熱噴涂有高耐磨金屬粉沫涂層。
4、 根據(jù)權利要求1所述的電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人，其特征是，在每 個車體上裝設8個永磁吸附行走輪組。
5、 根據(jù)權利要求1所述的電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人，其特征是，非導 磁金屬輪軸(3 — 11)由左右兩段用連接滑塊(3-12)活動連接而成。
6、 根據(jù)權利要求1所述的電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人，其特征是，每個永磁吸附行走作業(yè)裝置上裝有12個永磁吸附行走輪組，分左右兩排對稱安裝在 車架的兩側(cè)。
專利摘要本實用新型公開了一種電廠鍋爐水冷壁爬壁機器人。包括升降平臺、對稱裝置在升降平臺左右側(cè)的兩個永磁吸附行走作業(yè)裝置，永磁吸附行走作業(yè)裝置包括車體和若干個永磁吸附行走輪組；每個吸附行走輪組包括兩個永磁輪、非導磁金屬輪軸、兩個燕尾滑塊及一個連接滑塊，齒輪、壓力彈簧；每個永磁輪由環(huán)弧形導磁板、高強度軟體輪轂、三只環(huán)狀高強磁永久磁鐵組成。兩個永磁輪套裝在非導磁金屬輪軸上、非導磁金屬輪軸兩端裝鑲有鋼珠；燕尾滑塊座鑲嵌在齒輪箱上，非導磁金屬輪軸兩端的軸承和齒輪鑲嵌在燕尾滑塊中，燕尾滑塊上裝有壓力彈簧。優(yōu)點是，具有體積小巧，性能穩(wěn)定，吸附力強，磨擦力大，行走平穩(wěn)，超載重，可攜帶各種較重設備，自動完成水冷壁所需工作的特點。
文檔編號B62D57/00GK201077480SQ20072003920
公開日2008年6月25日 申請日期2007年5月28日 優(yōu)先權日2007年5月28日
發(fā)明者鋒 健, 楊利民, 胡廣懷 申請人:徐州必和科技有限公司