[發(fā)明專利]氣動(dòng)履帶式管道內(nèi)行走機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210169559.8
• 申請(qǐng)日: 2012-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN102705631A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢彤;孟彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F16L55/32
• 分類號(hào): F16L55/32;F16L55/38
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管道內(nèi)行走機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

管道的封閉性以及工作環(huán)境決定了管道施工的艱難性。管道機(jī)器人是管道施工中必備的一種工具。時(shí)至今日，經(jīng)過各國(guó)學(xué)者的努力，出現(xiàn)了各種各樣的管道機(jī)器人。從結(jié)構(gòu)形式來(lái)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。輪式管道機(jī)器人通常采用氣動(dòng)方式。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(lái)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)行走器的爬坡能力較差的不足，本發(fā)明提供一種提高爬坡能力的氣動(dòng)履帶式管道內(nèi)行走機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種氣動(dòng)履帶式管道內(nèi)行走機(jī)構(gòu)，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(duì)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)包括支撐臂、滑套和車架中心軸，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滑套聯(lián)接，所述支撐臂可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在其回轉(zhuǎn)軸上，所述回轉(zhuǎn)軸安裝在車架上，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，所述車架中心軸上可滑動(dòng)套裝滑套，所述滑套的下端與第一驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿固定連接，所述第一氣缸安裝在車架上；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、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，所述中心軸的中孔內(nèi)設(shè)有帶錐形頭的頂桿，所述頂桿與第二氣缸的活塞桿連接，所述第二氣缸安裝在車架上，所述中心軸和滑套上開有徑向夾角相等的至少三個(gè)鍵槽，所述鍵槽的軸向形狀為平行四邊形結(jié)構(gòu)，鍵槽內(nèi)安裝有可以滑動(dòng)的異形鍵，其軸向主要輪廓為平行四邊形，但其中靠中心軸線的一鈍角被圓錐體切除一小部分，切除部分與中心軸線夾角和所述錐形頭頂桿的錐度相同。通常異形鍵位于中心軸的鍵槽及中心軸孔內(nèi)，當(dāng)中心軸和滑套上的鍵槽位置對(duì)上時(shí)，頂桿伸出可以使異形鍵沿徑向向外滑入滑套的鍵槽中，從而將滑套鎖定在中心軸上。采用上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)臂的鎖止。

再進(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°。

或者是：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(duì)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。

再或者是：所述驅(qū)動(dòng)輪有4個(gè)，所述車架上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、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°，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的夾角也為120°并關(guān)于Y軸對(duì)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。

所述行走輪和驅(qū)動(dòng)輪為履帶式輪。

所述車架為圓柱籠形車架。

本發(fā)明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)、野外場(chǎng)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）采用一種異形鍵實(shí)現(xiàn)滑套位置鎖定的機(jī)構(gòu)，當(dāng)中心頂桿離開異形鍵后，在異形鍵受到的徑向力作用下，異形鍵能夠自動(dòng)縮回到中心軸孔內(nèi)，從而釋放滑套。

（4）當(dāng)滑套鎖定后，可以使氣缸卸荷，更節(jié)能。

（5）采用履帶輪比普通的滾輪增加了附著系數(shù)和接觸面積，增加了附著力，減少了單位表面上的壓力，避免破壞管道內(nèi)表面的涂層。

（6）履帶輪有多個(gè)負(fù)重輪，單個(gè)負(fù)重輪直徑比相當(dāng)整個(gè)履帶輪大小的滾輪直徑小很多，因此，同等驅(qū)動(dòng)力矩下，履帶輪能提供的牽引力更大。

附圖說(shuō)明

圖1是氣動(dòng)履帶式管道內(nèi)行走機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖2是圖1的A向各輪位置示意圖。