[實(shí)用新型]一種激光加工管道內(nèi)壁的行走機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720039268.5
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN206514003U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳科;曹宇;何安;沈潔銘;唐晨婷;徐文俊;朱德華;魏鑫磊
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L101/10
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11253
• 代理人: 段秋玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)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(jī)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(xiàn)對于管道加工的技術(shù)手段有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即激光頭自旋(焦點(diǎn)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(diǎn)，比如：驅(qū)動加工頭旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，以及對應(yīng)設(shè)計(jì)的激光光路，使得加工頭整體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，若讓管道旋轉(zhuǎn)則工件變位機(jī)構(gòu)復(fù)雜且難以保證管道與入射光束同軸；上述焦點(diǎn)與管道之間相對移動的方式還導(dǎo)致激光加工效率不高、加工效果不均勻，并且激光焦點(diǎn)沿圓周方向順序移動存在圓周熱應(yīng)力循環(huán)變化，導(dǎo)致管道可能變形等問題。

專利號ZL201510195584.7的中國實(shí)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(gè)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(shí)，需要與管道行走機(jī)構(gòu)配合，使加工頭沿管道前進(jìn)完成加工。

國內(nèi)外針對管道機(jī)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(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)和驅(qū)動原理相對復(fù)雜；對管徑變化的管道無法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)；需要外接電源提供動力，從而限制了機(jī)構(gòu)的靈活性及運(yùn)動范圍，因此很難被廣泛地推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)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(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

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

控制導(dǎo)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(gè)側(cè)面分別設(shè)有3個(gè)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(jī)，減速電機(jī)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(yù)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(gè)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(gè)側(cè)面分別設(shè)有3個(gè)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(jìn)行軸向固定；所述阻尼彈簧的一端與控制導(dǎo)向組件抵接，另一端抵接彈簧預(yù)緊手輪并通過螺栓鎖緊；所述彈簧預(yù)緊手輪與手輪套筒通過螺紋配合安裝，通過調(diào)整彈簧預(yù)緊手輪與手輪套筒相對位置實(shí)現(xiàn)阻尼彈簧預(yù)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(shí)用新型具有如下有益效果：

1、本實(shí)用新型所述的激光加工管道內(nèi)壁的行走機(jī)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(jìn)行作業(yè)，尤其可有效解決小口徑管道中行進(jìn)時(shí)存在的卡死、不易轉(zhuǎn)彎、不易通過閥件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重等問題；同時(shí)解決了現(xiàn)有管道機(jī)器人的能源供給缺陷、整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對變徑管道無法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自動化和智能化程度較低等問題。

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

3、本實(shí)用新型所述的激光加工管道內(nèi)壁的行走機(jī)構(gòu)通過萬向節(jié)作為傳動裝置，可使機(jī)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(jī)器人經(jīng)過過窄彎道時(shí)發(fā)生甩尾現(xiàn)象，從而保證機(jī)器人優(yōu)良的過彎性能及平穩(wěn)性。

4、本實(shí)用新型采用螺旋型驅(qū)動原理，在保證加工精度和行進(jìn)速度的前提下，大大降低了整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，使得機(jī)器人在不同管徑的管道中行進(jìn)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(shí)用新型所述的激光加工管道內(nèi)壁的行走機(jī)構(gòu)還可以方便的加載局域網(wǎng)無線遙控模塊，從而實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程操控及在線狀態(tài)監(jiān)測。