[發明專利]一種自適應型變徑鋼管內壁激光熔覆機器人及方法

在審

• 申請號: 202110394951.1
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN112944109A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 李昌;張大成;高興;韓興;許彥
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;C23C24/10;F16L101/10
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 徐喆

1.一種自適應型變徑鋼管內壁激光熔覆方法，其特征在于，通過自適應型變徑鋼管內壁激光熔覆機器人對鋼管內壁進行激光熔覆，自適應型變徑鋼管內壁激光熔覆機器人整體呈膠囊狀，分別由3組前走行腳支和3組后走行腳支支撐在被熔覆鋼管內壁上，通過自適應行走對變徑或不變徑鋼管內壁進行激光熔覆。

2.實現權利要求1所述的方法的一種自適應型變徑鋼管內壁激光熔覆機器人，其特征在于，包括自適應走行系統、機械支撐與平衡系統、激光熔覆系統、水冷卻系統；

所述的自適應走行系統包括伺服電機、齒輪箱、主軸、走行腳支，自適應走行系統由伺服電機提供動力，齒輪箱與設備殼體固定連接，伺服電機將動力經齒輪箱傳遞給位于整個設備主軸線上的主軸，主軸前部與后部分別固定連接有兩個主動錐齒輪，每個主動錐齒輪上通過從動錐齒輪連接有3組走行腳支；主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合，從動錐齒輪以主軸為中心均布，每個從動錐齒輪的軸線與主動錐齒輪的軸線呈90°角；每個從動錐齒輪上均連接有1組走行腳支；

所述的走行腳支包括鏈輪一、鏈輪二、蝸桿、蝸輪、耐熱走行輪，從動錐齒輪與蝸桿同軸固定連接，蝸桿與蝸輪相互嚙合傳動，蝸輪中心通過銷軸與鏈輪一固定連接，銷軸由固連在設備殼體外部的支架支承；鏈輪一與鏈輪二通過鏈條傳動，鏈輪二與耐熱走行輪連接，動力通過鏈傳動傳輸至耐熱走行輪；由伺服電機帶動走行腳支，每一個走行腳支的行走動作通過互呈120°角的3個從動錐齒輪傳遞給蝸輪蝸桿，然后通過鏈傳動將動力傳遞給耐熱走行輪，實現行走。

3.根據權利要求1所述的一種自適應型變徑鋼管內壁激光熔覆機器人，其特征在于，所述的機械支撐與平衡系統由伺服電機提供動力帶動3組前走行腳支、3組后走行腳支；機械支撐與平衡系統由兩部分構成，第一部為支撐構件組，包括拉力桿、空心絲杠、三爪絲母；拉力桿頂端與走行腳支的Y形支撐桿中部鉸接，底端與三爪絲母上的爪鉸接；空心絲杠與三爪絲母螺紋連接，空心絲杠與主軸同軸設置，并通過軸承連接，給走行腳支提供支撐動力；第二部分為耐熱走行輪與熔覆鋼管內壁之間的壓力過載保護裝置，包括彈簧腔體、定壓球、壓簧、定壓齒輪、齒輪固定擋圈，彈簧腔體外部均布有花鍵，花鍵與后置空心絲杠插接，實現彈簧腔體與后置空心絲杠的周向固定；彈簧腔體內部設有周向均布有圓柱盲孔結構，圓柱盲孔結構內設有壓簧；定壓齒輪與主軸同軸布置；定壓齒輪靠近彈簧腔體的表面周向均布有半球形凹窩，每個凹窩內設有定壓球，齒輪固定擋圈設置在主軸與彈簧腔體之間，并與彈簧腔體內側螺紋連接，在壓簧的作用下定壓球、定壓齒輪、齒輪固定擋圈依次抵靠接觸，使定壓齒輪與彈簧腔體之間留有空隙，齒輪固定擋圈與主軸之間留有空隙；

伺服電機將動力經過齒輪嚙合傳動傳遞給定壓齒輪，由定壓齒輪經定壓球帶動彈簧腔體轉動，彈簧腔體把動力傳遞給空心絲杠和三爪絲母，通過三爪絲母的軸向移動帶動拉力桿，將動力傳遞給Y形支撐桿，從而實現6組走行腳支的伸展角度調整，使走行腳支與被熔覆內管壁接觸，走行腳支與內管壁接觸后，空心絲杠停止運動，定壓球與壓簧之間產生壓縮，通過壓簧彈力使走行腳支與管材內壁緊密接觸，完成壓力保持。