專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)跟蹤柔性爬行小車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種爬行小車(chē)，尤其是f樹(shù)管道環(huán)縫、縱縫進(jìn)行自動(dòng)5M宗的 無(wú)導(dǎo)軌柔性爬行小車(chē)。
背景技術(shù)：
目前，由機(jī)器人對(duì)管道進(jìn)行焊接時(shí)一般事先鋪設(shè)平行于管道焊縫的環(huán)形軌道， 利用liii的定向作用進(jìn)行焊縫的取睹，^a鋪設(shè)M工序復(fù)雜，占用大量時(shí)間，而 JMM甫設(shè)過(guò)程中無(wú)法保證環(huán)形軌道與管道同心，導(dǎo)致焊接質(zhì)量難以保證。針對(duì)這 一問(wèn)題，我們?cè)?jīng)辦，J了 "無(wú)導(dǎo)軌全位置行走光電實(shí)時(shí)5P宗管道焊接機(jī)器人"，并
已獲得中國(guó)專(zhuān)利權(quán)，專(zhuān)利號(hào)為ZL03246772. 9。此專(zhuān)利較好的解決了無(wú)需鋪設(shè)^ii 進(jìn)行管道全位置焊接的問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工程實(shí)際，發(fā)現(xiàn)以下方面需進(jìn)行改進(jìn)。 第一，該焊接機(jī)器人的爬行小車(chē)為剛性連接，當(dāng)焊接小車(chē)偏離母線(xiàn)爬行或遇到障 礙時(shí)，若傳感器處理過(guò)當(dāng)，小車(chē)的行走機(jī)構(gòu)將無(wú)法保證與管道表面完全貼合，此 時(shí)容易發(fā)生焊接機(jī)器A^管iiJi脫落的危險(xiǎn)；此外，因光電iEM宗傳感需要事先畫(huà) 線(xiàn)，這將加大焊前工作量。因此，，'J一種針對(duì)管道環(huán)縫或縱縫進(jìn)行自動(dòng)跟蹤的 無(wú)導(dǎo)軌柔性爬行小車(chē)成為當(dāng)務(wù)之急。 發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本實(shí)用新型的目的在于克m^、有爬行小車(chē)行走方式和跟
蹤方式的不足，提供一種由7JC磁輪四輪驅(qū)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)與剛性構(gòu)件之間采用壓簧
式柔性連接形式的小車(chē)，在小車(chē)行走過(guò)程中，利用四只壓簧產(chǎn)生不同的變形量和 齒輪傳動(dòng)及放大，將爬行過(guò)程中微小偏移量轉(zhuǎn)換為角度傳感器的電壓信息等，指 示^^t^^進(jìn)行iUL和方向調(diào)節(jié)，從而控制小車(chē)能對(duì)環(huán)縫或縱縫自動(dòng)多P宗，并在 管il^卜部、內(nèi)部均可爬行的無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)5P宗柔性爬行小車(chē)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)5M宗柔性爬行小車(chē)，主要由行走才礎(chǔ)(1 )、剛性連接板(2)、 磁輪旋轉(zhuǎn)軸(3 )以及軸向傳感裝置(4)組成，其中行走機(jī)構(gòu)(1)左右兩側(cè)各 裝有兩組磁輪(18 )，行走機(jī)構(gòu)(1)的兩側(cè)通過(guò)磁輪旋轉(zhuǎn)軸(3 )與彎板(13 )連 接，在彎板(13)上利用螺栓連接下壓板(10),并在其兩端設(shè)置壓簧(12),壓 簧(12)的上端與上壓板(9)連接；在上下壓板(9、 10)的中央部分有下支座
3(11)通過(guò)螺松與下壓板(10)固聯(lián)，上支座(14 )通過(guò)螺栓與上壓板(9 )固聯(lián)， 上、下支座(14)、 (11)的圓孔內(nèi)插入銷(xiāo)軸(8)，上支座(14)或下支座(11) 與銷(xiāo)軸(8 ) —側(cè)軸端頂緊成為一體，銷(xiāo)軸(8)的另一側(cè)軸端固聯(lián)扇形齒輪(7), 扇形齒輪(7)與固聯(lián)于角度傳感器(5 )的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(17)軸端的小齒輪(6)嚙合， 角度傳感器(5 )的外殼與不同銷(xiāo)軸(8)固連為一體的上壓板(9)或下壓板(10) 固聯(lián)；左右行走4M勾(1)通過(guò)上壓板(9)與剛性連接板(2)的兩端固定連接， 構(gòu)成小車(chē)的主體。
另外，在小車(chē)其他部分不變的情況下，軸向傳感裝置(4)還可以被替換。 爬行過(guò)程中小車(chē)偏離母線(xiàn)的偏移量反映為壓簧變形量后，可通過(guò)將直線(xiàn)位移傳感 器(16)的外殼固聯(lián)于和銷(xiāo)軸(8 )固連為一體的Ji^板(9 )或下壓板(10)上， 而傳感器的傳感桿(15)固聯(lián)于另一塊不與銷(xiāo)軸(8)固連為一體的壓板上，通過(guò) 此壓板的擺動(dòng)帶動(dòng)傳感桿(15)伸長(zhǎng)或縮短，從而將偏移量轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)位移傳感 器的電壓量，可通過(guò)調(diào)節(jié)直線(xiàn)位移傳感器(16)的安裝位置和壓板中央的位置控 制偏移量的放大倍數(shù)和傳感的靈敏度。直線(xiàn)位移傳感器亦可由力傳感器等測(cè)力裝 置來(lái)代替。
行走機(jī)構(gòu)(1)的》練(18)繞磁輪旋轉(zhuǎn)軸(3 )旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)(1) 和管ii4面的角度，保證小車(chē)在沿管道環(huán)縫或縱^^行時(shí)，四只^t粉會(huì)終貼緊管
由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、 本實(shí)用新型無(wú)需鋪設(shè)Mii,節(jié)約了人力物力；
2、 本實(shí)用新型可適應(yīng)較大管徑范圍，并且在管道內(nèi)外均可爬行；
3、 本實(shí)用新型不僅能夠自動(dòng)跟蹤管道環(huán)縫，而且可自動(dòng)跟蹤管道縱縫。由于 該多M宗傳感器為積^^傳感，不會(huì)受到電磁干擾的影響，抗干擾能力較強(qiáng)；
4、 本實(shí)用新型依靠柔性連接，不僅解決了剛性連接情況下小車(chē)易脫落和無(wú)法 逾越障礙的難題，而且利用柔性連接的扭轉(zhuǎn)變形反映偏移量，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊， 工作可靠，造價(jià)低象，使用維護(hù)修理簡(jiǎn)易，并且根據(jù)實(shí)際工作需要，更換^fW幾 構(gòu)，可用于管道內(nèi)外環(huán)縫、縱縫的焊接、坡口加工、焊縫檢測(cè)以及球罐的全位置 詳才妄和耀體噴涂等多種工禾呈實(shí)際。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)總體立體示意圖
圖2為本實(shí)用新型另 一 實(shí)施例結(jié)構(gòu)總體立體示意圖
具體實(shí)施方式
4由圖1示出， 一種無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)多M宗柔性爬行小車(chē)，主要由行走^(guò)^J 1、剛性
連接板2、磁輪旋轉(zhuǎn)軸3以及軸向傳感裝置4組成，其中刊_走機(jī)構(gòu)1左右兩側(cè) 各裝有兩組* 18,行走才/L^J 1的兩側(cè)通過(guò)^^旋轉(zhuǎn)軸3與彎板13連接，在彎 板13上利用螺栓連接下壓板10，并在其兩端設(shè)置壓簧12,壓簧12的上端與上壓 板9連接；在上下壓板9、 IO的中央部分有下支座II通過(guò)螺栓與下壓板IO固聯(lián)， 上支座14通過(guò)螺栓與上壓板9固聯(lián)，上、下支座14、 11的圓孔內(nèi)插入銷(xiāo)軸8， 下支座11或上支座14與銷(xiāo)軸8 —側(cè)軸端頂緊成為一體(圖中只示出與上支座14 固連成為一體)，銷(xiāo)軸8的另一側(cè)軸端固^扇形齒輪7，扇形齒輪7與固聯(lián)于角度 傳感器5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸17軸端的小齒輪6 ^"^合，角>1傳感器5的外殼與不同銷(xiāo)軸8 固連為一體的上壓板9或下壓板10固聯(lián)(圖中為9);左右行走機(jī)構(gòu)1通 itJi壓板9與剛性連接板2的兩端固定連接，構(gòu)成小車(chē)的主體。
當(dāng)焊接開(kāi)始時(shí)，調(diào)整焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫中心，行走*1^ 1的石茲輪可繞》茲l^5定轉(zhuǎn)軸 3旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)1和管*面的角度，即可保證小車(chē)在沿管道環(huán)縫或縱 it^行時(shí)，四只》^i臺(tái)終貼緊管if4面。小車(chē)沿管道環(huán)縫方向爬行時(shí)，或沿管道 縱》狄行時(shí)， 一旦小車(chē)爬行過(guò)程中偏離環(huán)縫方向或縱縫方向，將造成原M同一 平面上的四個(gè)接觸點(diǎn)不再處于同一平面，而兩組磁輪由于磁力作用始終要與各自 的表面保持貼合，此時(shí)安^上壓板9和下壓板10之間前后兩側(cè)的壓簧l2將產(chǎn) 生形變，帶動(dòng)下壓板10產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。銷(xiāo)軸8的另一側(cè)軸端固聯(lián)扇形齒輪7，下 壓板的扭轉(zhuǎn)變形帶動(dòng)扇形齒輪7擺過(guò)一定角度,通過(guò)與之嚙合的小齒輪6進(jìn)行角 度傳遞和放大，小齒輪6安^角度傳感器5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，并與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固聯(lián)，這 樣爬行過(guò)程中微小偏移量將轉(zhuǎn)換為角度傳感器的電壓信息從而控制^LfrW^進(jìn)行 it^和方向調(diào)節(jié)，使小車(chē)恢復(fù)沿環(huán)縫或縱^^行的狀態(tài)，達(dá)到環(huán)縫或縱縫自動(dòng)跟 蹤的目的。
由圖2示出本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，爬行過(guò)程中小車(chē)偏離母線(xiàn)的偏移量反 映為壓簧變形量后，在小車(chē)其他主體結(jié)構(gòu)不變的情況下，軸向傳感裝置4被替換 為直線(xiàn)位移傳感器16，直線(xiàn)位移傳感器16的外殼固聯(lián)于和銷(xiāo)軸8固連為一體的 壓板上(圖示為下壓板10上)，直線(xiàn)位移傳感器的傳感桿15固聯(lián)于另一塊壓才^JL (圖示為上壓板9)，通過(guò)不與銷(xiāo)軸8固連為一體的壓板的擺動(dòng)帶動(dòng)傳感桿15伸 長(zhǎng)或縮短，從而將偏移量轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)位移傳感器的電壓量，可通過(guò)調(diào)節(jié)直線(xiàn)位移 傳感器16的安裝位置和壓板中央的位置控制偏移量的放大倍數(shù)和傳感的靈敏變。 此外，直線(xiàn)位移傳感器亦可由力傳感器等測(cè)力裝置來(lái)代替。這樣爬行過(guò)程中微小 偏移量將轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)位移傳感器或力傳感器的電壓信息從而控制扭^^^l進(jìn)行速度和方向調(diào)節(jié)，使小車(chē)恢復(fù)沿環(huán)縫或縱-，行的狀態(tài)，亦可達(dá)到環(huán)縫或縱縫自動(dòng) !^J宗的目的。
另知，上、下壓板9、 10的作用^_對(duì)等的，如上壓^L9與銷(xiāo)軸8固連成為一 體，下壓板10則可繞銷(xiāo)軸8擺動(dòng)，如下壓板10與銷(xiāo)軸8固連成為一體，上壓板 9則可繞銷(xiāo)軸8擺動(dòng)。
此外，還可根據(jù)實(shí)際工作需要，更換#^封禍，用于管道內(nèi)外環(huán)縫、縱縫的 焊接、坡口加工、焊縫檢測(cè)以及球罐的全位置焊接和罐體噴涂等多種工程實(shí)際。
權(quán)利要求1、一種無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)跟蹤柔性爬行小車(chē)，主要由行走機(jī)構(gòu)(1)、剛性連接板(2)、磁輪旋轉(zhuǎn)軸(3)以及軸向傳感裝置(4)組成，其特征在于行走機(jī)構(gòu)(1)左右兩側(cè)各裝有兩組磁輪(18)，行走機(jī)構(gòu)(1)的兩側(cè)通過(guò)磁輪旋轉(zhuǎn)軸(3)與彎板(13)連接，在彎板(13)上利用螺栓連接下壓板(10)，并在其兩端設(shè)置壓簧(12)，壓簧(12)的上端與上壓板(9)連接；在上下壓板(9、10)的中央部分有下支座(11)通過(guò)螺栓與下壓板(10)固聯(lián)，上支座(14)通過(guò)螺栓與上壓板(9)固聯(lián)，上、下支座(11)、(14)的圓孔內(nèi)插入銷(xiāo)軸(8)，上支座(11)或下支座(14)與銷(xiāo)軸(8)一側(cè)軸端頂緊成為一體，銷(xiāo)軸(8)的另一側(cè)軸端固聯(lián)扇形齒輪(7)，扇形齒輪(7)與固聯(lián)于角度傳感器(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(17)軸端的小齒輪(6)嚙合，角度傳感器(5)的外殼與不同銷(xiāo)軸(8)固連為一體的上壓板(9)或下壓板(10)固聯(lián)；左右行走機(jī)構(gòu)(1)通過(guò)上壓板(9)與剛性連接板(2)的兩端固定連接，構(gòu)成小車(chē)的主體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)跟蹤柔性爬行小車(chē)，其特征在于與銷(xiāo) 軸(8)固連為一體的上壓板(9)或下壓板(10)上固聯(lián)直線(xiàn)位移傳感器(16)的外殼，直線(xiàn)位移傳感器的傳感桿(15 )固聯(lián)于另一塊不與銷(xiāo)軸(8) 固連為一體的壓板上，通itJt壓板的擺動(dòng)帶動(dòng)傳感桿(15)伸長(zhǎng)或縮短。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)跟蹤柔性爬行小車(chē)，其特征在于 行走才難(1)的磁輪(18)鄉(xiāng)^茲輪旋轉(zhuǎn)軸(3 )旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)行走才贈(zèng)(1) 和管i!4面的角度，保證小車(chē)在沿管道環(huán)縫或縱^fe行時(shí)，四只》茲輪始終 貼緊管ii^面。
專(zhuān)利摘要一種無(wú)導(dǎo)軌自動(dòng)跟蹤柔性爬行小車(chē)，主要由行走機(jī)構(gòu)(1)、剛性連接板(2)、磁輪旋轉(zhuǎn)軸(3)以及軸向傳感裝置(4)組成，其中裝有兩組磁輪(18)的行走機(jī)構(gòu)(1)上設(shè)置有中間夾連有壓簧(12)的上壓板(9)和下壓板(10)的組合結(jié)構(gòu)，通過(guò)剛性連接板(2)的兩端固定連接成爬行小車(chē)的總體，并在小車(chē)上設(shè)置扇形齒輪(7)與小齒輪(6)，角度傳感器(5)與小齒輪(6)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(17)固聯(lián)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低廉，使用維護(hù)修理簡(jiǎn)易，并且根據(jù)實(shí)際工作需要，可更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于管道內(nèi)外環(huán)縫、縱縫的焊接、坡口加工、焊縫檢測(cè)以及球罐的全位置焊接和罐體噴涂等多種工程實(shí)際。
文檔編號(hào)B62D57/02GK201258035SQ20082010976
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者張衛(wèi)義, 曹俊芳, 曹瑩瑜, 梁亞軍, 龍 薛 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院