專利名稱：一種氣動(dòng)管道內(nèi)行走器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種管道內(nèi)行走裝置。
背景技術(shù)：
管道機(jī)器人是管道施工中必備的一種工具，管道的封閉性以及工作環(huán)境決定了管道施工的艱難性。從結(jié)構(gòu)形式來看，主要分為輪式管道機(jī)器人、腳式管道機(jī)器人、履帶式管道機(jī)器人和蠕動(dòng)式管道機(jī)器人。日本東芝公司于1997年研制了第一臺(tái)輪式管道機(jī)器人，為了增加牽引力該機(jī)器人采用了多輪驅(qū)動(dòng)，但輪徑太小，越障能力有限，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜；西門子公司W(wǎng)erner Neubern等人研制的蜘蛛型微管道機(jī)器人有3,6,8支腳三種類型,其原理是用腿推壓管壁來運(yùn)動(dòng)，多腿可以方便地在各種形狀的彎管道內(nèi)移動(dòng)；加拿大Inuktun和BioVac System Inc公司的履帶式管道機(jī)器人已經(jīng)商業(yè)化；上海交通大學(xué)研發(fā)了小口徑管 道蠕動(dòng)式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，它是模仿昆蟲在地面上爬行時(shí)蠕動(dòng)前進(jìn)和后退的動(dòng)作設(shè)計(jì)的。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有管道內(nèi)行走器的可靠性較差、安全性較低的不足，本實(shí)用新型提供一種提高可靠性、安全性良好的氣動(dòng)管道內(nèi)行走器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種氣動(dòng)管道內(nèi)行走器，包括車架、驅(qū)動(dòng)輪和行走輪，所述車架上沿車架的中心軸方向依次布置兩個(gè)行走輪、驅(qū)動(dòng)輪和兩個(gè)行走輪，從軸向上看行走輪位于車架的下半圓，驅(qū)動(dòng)輪位于車架的上半圓；徑向分布為兩個(gè)行走輪關(guān)于Y軸對稱，行走輪安裝在車架上，所述驅(qū)動(dòng)輪與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括車架中心軸、滑套、支撐臂和驅(qū)動(dòng)臂，驅(qū)動(dòng)輪通過一個(gè)銷軸安裝在支撐臂的一端，支撐臂的另一端通過鉸鏈與中心軸座聯(lián)接，所述中心軸座與車架中心軸固定連接，所述車架中心軸安裝在車架上，所述車架中心軸上有可滑動(dòng)套裝滑套，所述滑套與驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿固定連接，所述驅(qū)動(dòng)氣缸安裝在中心軸座上，所述滑套通過鉸鏈與驅(qū)動(dòng)臂的一端聯(lián)接，所述驅(qū)動(dòng)臂另一端與支撐臂鉸接；氣馬達(dá)固定在車架上，所述氣馬達(dá)包括氣馬達(dá)軸，所述氣馬達(dá)軸、支撐臂的回轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)輪軸上安裝鏈輪，通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力從氣馬達(dá)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)輪為一個(gè)，從軸向上看，所述驅(qū)動(dòng)輪與行走輪之間的夾角為120。。再進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)輪有兩個(gè)，徑向分布為兩個(gè)行走輪的夾角為120°，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的夾角也為120°并關(guān)于Y軸對稱，從軸向上看，所述驅(qū)動(dòng)輪與相鄰行走輪的夾角為60° ;每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別與一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。當(dāng)然，根據(jù)需要，也可以設(shè)置4個(gè)甚至4個(gè)以上偶數(shù)的驅(qū)動(dòng)輪。更進(jìn)一步，所述支撐臂包括上段和下段，所述上段和下段之間齒形嚙合，所述上段和下段之間通過螺釘連接。所述車架為圓柱籠形車架。當(dāng)然，也可以采用其他形狀。[0010]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在(1)采用壓縮空氣作動(dòng)力，清潔高效，符合HSE施工管理要求，適合在危險(xiǎn)場合工作。(2)這種驅(qū)動(dòng)輪的連桿滑套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以大大增加輪與管道壁的正壓力，輪作用在管道壁上的壓力值不僅取決于氣缸的推力，而且隨著支撐臂和管道壁的法向夾角的減小而增大數(shù)倍甚至更多。(3)采用一種通過連桿死點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)支撐臂鎖定的機(jī)構(gòu)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)臂與滑套的軸向垂直時(shí)，驅(qū)動(dòng)臂與支撐臂的鉸鏈處在死點(diǎn)位置。(4)驅(qū)動(dòng)輪支撐臂長度帶齒條的桿調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后可自鎖。(5)當(dāng)支撐臂鎖定后，可以使氣缸卸荷，更節(jié)能?！?br> 圖I是氣動(dòng)管道內(nèi)行走器的結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖I行走器的A向各輪分布圖。圖3是動(dòng)力機(jī)構(gòu)示意圖。圖4是支撐臂長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)局部圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照圖I 圖4，一種氣動(dòng)管道內(nèi)行走器，包括車架I、驅(qū)動(dòng)輪2和行走輪3，所述車架I上沿車架的中心軸方向依次布置兩個(gè)行走輪2、驅(qū)動(dòng)輪3和兩個(gè)行走輪2，從軸向上看行走輪3位于車架的下半圓，驅(qū)動(dòng)輪2位于車架的上半圓；徑向分布為兩個(gè)行走輪3關(guān)于Y軸對稱，行走輪3安裝在車架I上，所述驅(qū)動(dòng)輪2與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐臂4、驅(qū)動(dòng)臂5、車架中心軸8和滑套9，驅(qū)動(dòng)輪3通過一個(gè)銷軸安裝在支撐臂4的一端，支撐臂4的另一端通過鉸鏈與中心軸座7聯(lián)接，所述中心軸座7與車架中心軸8固定連接，所述車架中心軸8安裝在車架I上，所述滑套9在車架中心軸8上滑動(dòng)套裝，所述滑套9與驅(qū)動(dòng)氣缸10活塞桿固定連接，所述驅(qū)動(dòng)氣缸10安裝在軸座7上，所述滑套9通過鉸鏈與驅(qū)動(dòng)臂5的一端聯(lián)接，所述驅(qū)動(dòng)臂5另一端與支撐臂4鉸接；氣馬達(dá)6固定在車架I上，所述氣馬達(dá)6包括氣馬達(dá)軸，所述氣馬達(dá)軸、支撐臂的回轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)軸上安裝鏈輪，通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力從氣馬達(dá)6傳遞到驅(qū)動(dòng)輪3上。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)輪3為一個(gè)，從軸向上看，所述驅(qū)動(dòng)輪與行走輪之間的夾角為120。。再進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)輪3有兩個(gè)，徑向分布為兩個(gè)行走輪的夾角為120°，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的夾角也為120°并關(guān)于Y軸對稱，從軸向上看，所述驅(qū)動(dòng)輪與相鄰行走輪的夾角為60° ;每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別與一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。當(dāng)然，根據(jù)需要，也可以設(shè)置4個(gè)甚至4個(gè)以上偶數(shù)的驅(qū)動(dòng)輪。更進(jìn)一步，所述支撐臂4包括上段和下段，所述上段和下段之間齒形嚙合，所述上段和下段之間通過螺釘連接。所述車架I為圓柱籠形車架。當(dāng)然，也可以采用其他形狀。本實(shí)施例中，參照圖2，圓柱籠形車架上布置6個(gè)輪子，沿車架的中心軸方向依次布置兩個(gè)行走輪、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和兩個(gè)行走輪，徑向分布為兩個(gè)行走輪的夾角為120°并關(guān)于Y軸對稱，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的夾角也為120°并關(guān)于Y軸對稱，驅(qū)動(dòng)輪與行走輪的夾角為60°。行走輪直接安裝在車架上，驅(qū)動(dòng)輪通過一個(gè)銷軸安裝在支撐臂的一端。車架安裝了 2套驅(qū)動(dòng)輪及其支撐臂和驅(qū)動(dòng)臂。支撐臂通過鉸鏈與中心軸座聯(lián)接，可以繞其回轉(zhuǎn)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。車架中心軸安裝在機(jī)座上，軸上滑套通過鉸鏈與驅(qū)動(dòng)臂聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)臂另一端與支撐臂鉸接。氣馬達(dá)固定在機(jī)架上，氣馬達(dá)軸、支撐臂回轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)輪軸上安裝鏈輪，通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力從馬達(dá)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上。當(dāng)固定在機(jī)架上的氣缸的活塞桿伸出時(shí)，推動(dòng)滑套并通過驅(qū)動(dòng)臂使支撐臂轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪隨著支撐臂的運(yùn)動(dòng)壓在管道壁上，當(dāng)驅(qū)動(dòng)臂處于死點(diǎn)位置時(shí)，鎖定了支撐壁位置。這時(shí)，車架上的6個(gè)輪子都牢牢地壓在管道壁上。當(dāng)氣馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而牽引車架在管道內(nèi)行走。當(dāng)氣缸I活塞桿退回，滑套隨著活塞桿的退回通過驅(qū)動(dòng)臂拉動(dòng)支撐臂使驅(qū)動(dòng)輪脫離管道壁。為了適應(yīng)管徑的偏差，驅(qū)動(dòng)輪支撐臂長度可以調(diào)節(jié)，如圖4所示。驅(qū)動(dòng)輪支撐臂分兩段，通過螺釘連接，錯(cuò)I個(gè)齒后臂長將增加一個(gè)齒距。
權(quán)利要求1.一種氣動(dòng)管道內(nèi)行走器，其特征在于所述行走器包括車架、驅(qū)動(dòng)輪和行走輪，所述車架上沿車架的中心軸方向依次布置2個(gè)行走輪、驅(qū)動(dòng)輪和2個(gè)行走輪，從軸向上看行走輪位于車架的下半圓，驅(qū)動(dòng)輪位于車架的上半圓；徑向分布為2個(gè)行走輪關(guān)于Y軸對稱，行走輪安裝在車架上，所述驅(qū)動(dòng)輪與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括車架中心軸、滑套、支撐臂和驅(qū)動(dòng)臂，驅(qū)動(dòng)輪通過一個(gè)銷軸安裝在支撐臂的一端，支撐臂的另一端通過鉸鏈與中心軸座聯(lián)接，所述中心軸座與車架中心軸固定連接，所述車架中心軸安裝在車架上，所述車架中心軸上有可滑動(dòng)套裝滑套，所述滑套驅(qū)動(dòng)氣缸連接，所述驅(qū)動(dòng)氣缸安裝在中心軸座上，所述滑套通過鉸鏈與驅(qū)動(dòng)臂的一端聯(lián)接，所述驅(qū)動(dòng)臂另一端與支撐臂鉸接；氣馬達(dá)固定在車架上，所述氣馬達(dá)包括氣馬達(dá)軸，所述氣馬達(dá)軸、支撐臂的回轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)輪軸上安裝鏈輪，通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力從氣馬達(dá)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上。
2.如權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)管道內(nèi)行走器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)輪為一個(gè)，從軸向上看，所述驅(qū)動(dòng)輪與行走輪之間的夾角為120
3.如權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)管道內(nèi)行走器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)輪有2個(gè)，徑向分布為2個(gè)行走輪的夾角為120°，2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的夾角也為120°并關(guān)于Y軸對稱，從軸向上看，所述驅(qū)動(dòng)輪與相鄰行走輪的夾角為60° ;每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別與其支撐臂連接。
4.如權(quán)利要求f3之一所述的氣動(dòng)管道內(nèi)行走器，其特征在于所述支撐臂包括上段和下段，所述上段和下段之間齒形嚙合，所述上段和下段之間通過螺釘連接。
專利摘要一種氣動(dòng)管道內(nèi)行走器，包括車架、驅(qū)動(dòng)輪和行走輪，車架上沿車架的中心軸方向依次布置兩個(gè)行走輪、驅(qū)動(dòng)輪和兩個(gè)行走輪，從軸向上看行走輪位于車架的下半圓，驅(qū)動(dòng)輪位于車架的上半圓；徑向分布為兩個(gè)行走輪關(guān)于Y軸對稱，驅(qū)動(dòng)輪通過一個(gè)銷軸安裝在支撐臂的一端，支撐臂的另一端通過鉸鏈與中心軸座聯(lián)接，中心軸座與車架中心軸固定連接，車架中心軸上可滑動(dòng)套裝滑套，滑套與伸縮桿固定連接，伸縮桿與驅(qū)動(dòng)氣缸連接，滑套通過鉸鏈與驅(qū)動(dòng)臂的一端聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)臂另一端與支撐臂鉸接；氣馬達(dá)軸、支撐臂的回轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)輪軸上安裝鏈輪，通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力從氣馬達(dá)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上。本實(shí)用新型提高了驅(qū)動(dòng)輪和行走輪與管道壁的正壓力，適應(yīng)在大坡度管道內(nèi)行走。
文檔編號(hào)F16L55/32GK202674705SQ201220236089
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者邢彤, 孟彬 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)