本實用新型屬于自動化設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，激光加工技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于管道內(nèi)壁的激光熔覆、焊接、熱處理以及清洗等領(lǐng)域，國內(nèi)外相關(guān)專利與文獻對于管道加工的技術(shù)手段有一個共同的特點，即激光頭自旋(焦點沿圓周路徑在管壁上移動)或者管道自旋。這些方法具有諸多缺點，比如：驅(qū)動加工頭旋轉(zhuǎn)的運動機構(gòu)，以及對應(yīng)設(shè)計的激光光路，使得加工頭整體結(jié)構(gòu)變得復雜，若讓管道旋轉(zhuǎn)則工件變位機構(gòu)復雜且難以保證管道與入射光束同軸；上述焦點與管道之間相對移動的方式還導致激光加工效率不高、加工效果不均勻，并且激光焦點沿圓周方向順序移動存在圓周熱應(yīng)力循環(huán)變化，導致管道可能變形等問題。

專利號ZL201510195584.7的中國實用新型專利《一種管道內(nèi)壁激光加工頭》公開了一種無須加工頭或管道自旋的管道內(nèi)壁激光加工頭，該管道內(nèi)壁激光加工頭利用多個錐透鏡、聚焦鏡和圓錐反射鏡的組合，構(gòu)成了環(huán)形聚焦線光束，無須加工頭或管道自旋，即可高效率、高精度、高質(zhì)量的完成管道內(nèi)壁的激光加工。但該管道內(nèi)壁激光加工頭工作時，需要與管道行走機構(gòu)配合，使加工頭沿管道前進完成加工。

國內(nèi)外針對管道機器人的研究已經(jīng)有了長足的發(fā)展，常見的行走方式多為慣性沖擊行走、蠕動爬行、彈性驅(qū)動行走或輪式行走等，但是通過對比研究，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有管道機器人的整體結(jié)構(gòu)和驅(qū)動原理相對復雜；對管徑變化的管道無法實現(xiàn)自適應(yīng)；需要外接電源提供動力，從而限制了機構(gòu)的靈活性及運動范圍，因此很難被廣泛地推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能夠適應(yīng)不同直徑的管道、結(jié)構(gòu)簡單、靈活性好的激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)。

本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)，包括控制導向組件、萬向傳動組件和六個自適應(yīng)調(diào)整支架組件；

控制導向組件的殼體為正六面體結(jié)構(gòu)，其以夾角120度分布的3個側(cè)面分別設(shè)有3個螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件；殼體內(nèi)部安裝有減速電機，減速電機的輸出軸與一傳動階梯軸相連；萬向傳動組件包括阻尼彈簧、萬向節(jié)、彈簧預緊手輪、手輪套筒、平面推力軸承、傳動軸、六面體套筒和錐形法蘭；所述萬向節(jié)的一側(cè)接頭通過銷軸與傳動階梯軸相連，另一側(cè)接頭通過銷軸與傳動軸配合安裝相連；所述傳動軸的第一端設(shè)置有通孔，中部設(shè)有臺階面，第二端設(shè)置有外螺紋；臺階面與外螺紋之間設(shè)置有對稱的兩個局部軸平面；所述六面體套筒的外壁上以夾角120度分布的3個側(cè)面分別設(shè)有3個螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件；六面體套筒的一側(cè)端部設(shè)置有一與傳動軸的局部軸平面尺寸匹配的安裝孔；六面體套筒的另一側(cè)與錐形法蘭通過螺紋配合安裝；所述傳動軸一端通過銷軸與萬向節(jié)的一側(cè)接頭配合安裝；另一端插入六面體套筒內(nèi)，所述安裝孔與傳動軸的局部軸平面配合安裝，并通過臺階面和端部安裝六角螺母進行軸向固定；所述阻尼彈簧的一端與控制導向組件抵接，另一端抵接彈簧預緊手輪并通過螺栓鎖緊；所述彈簧預緊手輪與手輪套筒通過螺紋配合安裝，通過調(diào)整彈簧預緊手輪與手輪套筒相對位置實現(xiàn)阻尼彈簧預緊力調(diào)整；平面推力軸承內(nèi)圈與傳動軸同軸配合安裝，外圈與手輪套筒內(nèi)壁配合安裝。

本實用新型具有如下有益效果：

1、本實用新型所述的激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)有較高的管道通過性能及穩(wěn)定性，可在一定曲率彎頭、變徑管道、閥門管道內(nèi)進行作業(yè)，尤其可有效解決小口徑管道中行進時存在的卡死、不易轉(zhuǎn)彎、不易通過閥件、結(jié)構(gòu)復雜、笨重等問題；同時解決了現(xiàn)有管道機器人的能源供給缺陷、整體結(jié)構(gòu)復雜、對變徑管道無法實現(xiàn)自適應(yīng)、自動化和智能化程度較低等問題。

2、本實用新型所述的激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)通過萬向傳動組件中高強度彈簧及雙聯(lián)動連桿的作用，可適應(yīng)管道管徑變化，機器人在行進過程中，保證了聚氨酯輪能夠始終接觸管道內(nèi)壁。

3、本實用新型所述的激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)通過萬向節(jié)作為傳動裝置，可使機器人順利通過彎道，阻尼彈簧對萬向節(jié)組件起阻尼緩沖作用，主要為了防止機器人經(jīng)過過窄彎道時發(fā)生甩尾現(xiàn)象，從而保證機器人優(yōu)良的過彎性能及平穩(wěn)性。

4、本實用新型采用螺旋型驅(qū)動原理，在保證加工精度和行進速度的前提下，大大降低了整體結(jié)構(gòu)的復雜度，使得機器人在不同管徑的管道中行進自如，其管徑自適應(yīng)范圍小至100mm，大至600mm，并且通過改變自適應(yīng)調(diào)整支架尺寸，可適用于更大直徑管道。

5、本實用新型所述的激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)還可以方便的加載局域網(wǎng)無線遙控模塊，從而實現(xiàn)智能遠程操控及在線狀態(tài)監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本實用新型所述激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)的總體圖；

圖2為萬向傳動組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為傳動軸的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為六面體套筒的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為自適應(yīng)調(diào)整支架組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖6為雙耳支架的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為雙耳固定座的結(jié)構(gòu)圖；

圖8為連桿的結(jié)構(gòu)圖；

圖中各標號的含義如下：

控制導向組件1、萬向傳動組件3、自適應(yīng)調(diào)整支架組件2、阻尼彈簧301、萬向節(jié)302、彈簧預緊手輪303、手輪套筒304、平面推力軸承305、傳動軸306、六面體套筒401、錐形法蘭402、通孔3061、臺階面3062、軸平面3063、弧形槽2051、立耳2052、安裝孔4011、雙耳結(jié)構(gòu)2061、方形結(jié)構(gòu)2062。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細的說明。

如圖1-8所示，本實用新型提供了一種激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)，包括：控制導向組件1、萬向傳動組件3和六個自適應(yīng)調(diào)整支架組件2。

控制導向組件1的殼體為正六面體結(jié)構(gòu)，其以夾角120度分布的3個側(cè)面分別設(shè)有3個螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件2；殼體內(nèi)部安裝有減速電機，減速電機的輸出軸與一傳動階梯軸相連。

萬向傳動組件3包括阻尼彈簧301、萬向節(jié)302、彈簧預緊手輪303、手輪套筒304、平面推力軸承305、傳動軸306、六面體套筒401和錐形法蘭402。

所述萬向節(jié)302的一側(cè)接頭通過銷軸與傳動階梯軸相連，另一側(cè)接頭通過銷軸與傳動軸306配合安裝相連。

所述傳動軸306的第一端設(shè)置有通孔3061，中部設(shè)有臺階面3062，第二端設(shè)置有外螺紋；臺階面3062與外螺紋之間設(shè)置有對稱的兩個局部軸平面3063。

所述六面體套筒401的外壁上以夾角120度分布的3個側(cè)面分別設(shè)有3個螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件2。六面體套筒401的一側(cè)端部設(shè)置有一與傳動軸306的局部軸平面3063尺寸匹配的安裝孔4011。六面體套筒401的另一側(cè)與錐形法蘭402通過螺紋配合安裝。

所述傳動軸306一端通過銷軸與萬向節(jié)302的一側(cè)接頭配合安裝；另一端插入六面體套筒401內(nèi)，所述安裝孔4011與傳動軸306的局部軸平面3063配合安裝，并通過臺階面3062和端部安裝六角螺母307進行軸向固定。

所述阻尼彈簧301的一端與控制導向組件1抵接，另一端抵接彈簧預緊手輪303并通過螺栓鎖緊；所述彈簧預緊手輪303與手輪套筒304通過螺紋配合安裝，通過調(diào)整彈簧預緊手輪303與手輪套筒304相對位置實現(xiàn)阻尼彈簧307預緊力調(diào)整。平面推力軸承305內(nèi)圈與傳動軸306同軸配合安裝，外圈與手輪套筒304內(nèi)壁配合安裝。

所述自適應(yīng)調(diào)整支架組件2可根據(jù)管道的直徑大小自動調(diào)整支架角度與高度，并確保每組支架的上的聚氨酯輪201緊貼管道內(nèi)壁。所述自適應(yīng)調(diào)整支架組件2具體包括聚氨酯輪201、深溝球軸承202、聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203、雙耳支架204、雙耳固定座205、兩根連桿206、兩根彈簧定位銷207、兩個彈簧208、定位銷軸210和安裝底座211。

所述安裝底座211用于固定自適應(yīng)調(diào)整支架組件2；六組自適應(yīng)調(diào)整支架組件2中的三組固定安裝在控制導向組件1的殼體的三個側(cè)面上，另外三組固定安裝在六面體套筒401的三個側(cè)面上。

所述聚氨酯輪201、一對深溝球軸承202、聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203、雙耳支架204和雙耳固定座205組成轉(zhuǎn)輪組件，其中深溝球軸承202為一對，分別內(nèi)嵌于聚氨酯輪201兩側(cè)，雙耳支架204安裝在雙耳固定座205上，聚氨酯輪201安裝在聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203上，聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203的兩側(cè)支撐安裝在雙耳支架204兩側(cè)的雙耳結(jié)構(gòu)上。所述雙耳固定座205包括平面底座和兩個立耳2052，平面底座上開設(shè)有兩個相對的弧形槽2051，并與雙耳支架204上的螺紋孔正對，用于調(diào)整轉(zhuǎn)輪組件的角度并通過螺栓和螺母進行鎖緊固定。

所述連桿206呈工字型，兩端設(shè)有對稱的雙耳結(jié)構(gòu)2061，中部為方形結(jié)構(gòu)2062，所述方形結(jié)構(gòu)2062上設(shè)置有螺紋孔。所述連桿206的一端雙耳結(jié)構(gòu)2061通過銷軸安裝在雙耳固定座205的底部，另一端雙耳結(jié)構(gòu)2061通過定位銷軸210安裝在安裝底座211上。兩根連桿206平行安裝。

第一根彈簧定位銷207穿過安裝底座211一端的通孔，左右兩端分別與兩根彈簧208的第一端固定。第二根彈簧定位銷207穿過遠離第一根彈簧定位銷207的連桿206上的螺紋孔，左右兩端分別與兩根彈簧208的第二端固定。

上述激光加工管道內(nèi)壁的行走機構(gòu)的工作原理為：

減速電機驅(qū)動萬向傳動組件3及六面體套筒401轉(zhuǎn)動，安裝在六面體套筒401外側(cè)的三組自適應(yīng)調(diào)整支架組件3的聚氨酯輪201因緊貼于管道內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦力而轉(zhuǎn)動，由于聚氨酯輪201的轉(zhuǎn)動軸線與六面體套筒401的軸線呈一銳角傾斜角，故聚氨酯輪201與管道內(nèi)壁接觸點的運動軌跡為沿著管道軸線的空間螺旋線，從而迫使六面體套筒401沿管道軸線行走；而安裝在控制導向組件1上的自適應(yīng)調(diào)整支架組件3的三組導向聚氨酯輪201的轉(zhuǎn)動軸線與六面體套筒401的軸線相互垂直，故控制導向組件1沿管道軸線方向隨動力驅(qū)動裝置一起前進或后退，起到導向作用，以保證機器人整體在管道中能夠平穩(wěn)地行進。該管道機器人作為牽引機構(gòu)可以拖動相關(guān)設(shè)備對管道進行檢測、清洗、修復等作業(yè)。

本實用新型可改變?yōu)槎喾N方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認為脫離本實用新型的范圍。所有這樣的對所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。