本發(fā)明屬于管道施工裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展，管道鋪設(shè)工程量越來(lái)越大。然而，傳統(tǒng)的開(kāi)挖式管道鋪設(shè)方法由于土方開(kāi)挖和回填量大、造價(jià)高，受季節(jié)天氣影響，工程立體交叉性差，在鬧市區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)、何川湖泊等區(qū)域無(wú)法施工，挖槽過(guò)程會(huì)毀壞綠地園林、導(dǎo)致大氣粉塵增多、環(huán)境影響惡劣等缺陷，無(wú)法滿足效率、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等需求。

非開(kāi)挖鋪管技術(shù)具有占地面積小、不阻礙地面交通、受季節(jié)天氣影響小，鋪設(shè)管道長(zhǎng)度大、可繞過(guò)地下障礙，施工精度高、環(huán)境污染很小、施工成本低、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)80年代以來(lái)該技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我國(guó)在非開(kāi)挖管道敷設(shè)技術(shù)裝備設(shè)計(jì)和制造工藝上仍處于較落后的狀態(tài)，重大、大型非開(kāi)挖管道鋪設(shè)設(shè)備大多數(shù)從國(guó)外引進(jìn)，設(shè)備昂貴，生產(chǎn)活動(dòng)受限。國(guó)產(chǎn)設(shè)備在結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活、加工精度和工藝適應(yīng)性能等方面較差，極大地限制了國(guó)內(nèi)非開(kāi)挖技術(shù)的發(fā)展。

串聯(lián)式工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究成熟，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、控制簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)空間大等優(yōu)點(diǎn)，將工業(yè)機(jī)器人同非開(kāi)挖鋪設(shè)管道技術(shù)緊密結(jié)合起來(lái)，通過(guò)遙控和自動(dòng)控制進(jìn)行管道鋪設(shè)的設(shè)備，研制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低、占用空間小的工程管道鋪設(shè)裝置具有十分重大的使用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置包括箱體、移動(dòng)裝置、切削葉片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和螺旋輸土裝置；其中，所述箱體由箱體座(1)和箱體蓋(2)組成；所述移動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)刀頭向前移動(dòng)切削土壤；所述切削葉片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置帶動(dòng)刀頭旋轉(zhuǎn)對(duì)土壤進(jìn)行切削；所述螺旋輸土裝置在葉片法向推力的軸向分力作用下將土料沿料槽軸向移動(dòng)。

可選的，所述移動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)移動(dòng)板(17)移動(dòng)，帶動(dòng)刀頭向前移動(dòng)切削土壤；所述移動(dòng)裝置由第一聯(lián)軸器(3)、第一軸承端蓋(4-1)、第一發(fā)電機(jī)(4-2)、第一軸承座(4-3)、第一軸承(4-4)、絲桿(5)、螺母(6)和移動(dòng)板(17)組成。

可選的，所述第一發(fā)電機(jī)(4-2)通過(guò)第一聯(lián)軸器(3)帶動(dòng)絲桿(5)旋轉(zhuǎn)；所述絲杠(5)通過(guò)與之配套安裝的螺母(6)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)板(17)的水平移動(dòng)；第一軸承(4-4)安裝在所述絲桿(5)軸徑上，放置在第一軸承座(4-3)軸孔內(nèi)；第一軸承端蓋(4-1)安裝在所述第一軸承座(4-3)軸孔端面，起密封作用。

可選的，所述切削葉片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置放置在所述移動(dòng)板(17)上，用來(lái)帶動(dòng)刀頭旋轉(zhuǎn)對(duì)土壤進(jìn)行切削；所述切削葉片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由第二發(fā)電機(jī)(7-1)、第二軸承端蓋(7-2)、第二軸承座(7-3)、第二軸承(7-4)、發(fā)電機(jī)安裝架(8)、第二聯(lián)軸器(9)、轉(zhuǎn)軸(10)、第三軸承(7-5)、第三軸承端蓋(7-6)、第二軸套(11)、第四軸承端蓋(12-1)、第四軸承(12-2)、第三軸承座(12-3)、切削葉片軸(13)、第五軸承端蓋(12-4)、第五軸承(12-5)和齒輪(12-6)組成。

可選的，所述第二發(fā)電機(jī)(7-1)通過(guò)第二聯(lián)軸器(9)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸(10)旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)齒輪(12-6)帶動(dòng)切削葉片軸(13)旋轉(zhuǎn)；第二軸承(7-4)和第四軸承(12-2)安裝在轉(zhuǎn)軸(10)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內(nèi)；第三軸承(7-5)和第五軸承(12-5)安裝在切削葉片軸(13)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內(nèi)；第二軸承端蓋(7-2)和第四軸承端蓋(12-1)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來(lái)密封轉(zhuǎn)軸(10)；第三軸承端蓋(7-6)和第五軸承端蓋(12-4)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來(lái)密封切削葉片軸(13)；發(fā)電機(jī)安裝架(8)上放置在所述移動(dòng)板(17)上，第二發(fā)電機(jī)(7-1)放置在發(fā)電機(jī)安裝架(8)上；軸套(11)安裝在所述切削葉片軸(13)上，起定位作用。

可選的，所述螺旋輸土裝置由螺旋轉(zhuǎn)軸(14)、第四軸承座(15-1)、第六軸承(15-2)、第六軸承端蓋(15-3)、第三發(fā)電機(jī)(15-4)和第三聯(lián)軸器(16)組成。

可選的，所述第三發(fā)電機(jī)(15-4)通過(guò)第三聯(lián)軸器(16)帶動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)軸(14)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)土料輸送；第六軸承(15-2)安裝在螺旋轉(zhuǎn)軸(14)軸徑上，放置在第四軸承座(15-1)軸孔內(nèi)；第六軸承端蓋(15-3)安裝在第四軸承座(15-1)軸孔端面，起密封作用。

可選的，所述裝置鋪設(shè)管道半徑范圍為0.4mm～0.8mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述裝置采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)滿足程序給定的運(yùn)動(dòng)以及切削土壤所需的工作負(fù)荷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所占空間小、工程造價(jià)低。自動(dòng)化控制設(shè)備給定運(yùn)動(dòng)，較好地保證了施工效率和速度、安全性能高。本發(fā)明利用非開(kāi)挖方法鋪設(shè)，與先開(kāi)挖后填埋的方法相比施工過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例中用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置的整體結(jié)構(gòu)剖視主圖。

附圖2是本發(fā)明實(shí)施例中用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置的俯視圖，其中部分外殼被去除，可見(jiàn)部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

附圖3是本發(fā)明實(shí)施例中用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置的左視圖，其中左半圖進(jìn)行剖視繪制，右半圖為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，左右對(duì)稱，用以理解機(jī)械結(jié)構(gòu)特征。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-箱體座、2-箱體蓋、3-第一聯(lián)軸器；

4-1-第一軸承端蓋、4-2-第一發(fā)電機(jī)、4-3-第一軸承座、4-4-第一軸承；

5-絲桿、6-螺母；

7-1-第二發(fā)電機(jī)、7-2-第二軸承端蓋、7-3-第二軸承座、7-4-第二軸承、7-5-第三軸承、7-6-第三軸承端蓋；

8-發(fā)電機(jī)安裝架、9-第二聯(lián)軸器、10-轉(zhuǎn)軸、11-第二軸套；

12-1-第四軸承端蓋、12-2-第四軸承、12-3-第三軸承座、12-4-第五軸承端蓋、12-5-第五軸承、12-6-齒輪；

13-切削葉片軸、14-螺旋轉(zhuǎn)軸；

15-1-第四軸承座、15-2-第六軸承、15-3-第六軸承端蓋、15-4-第三發(fā)電機(jī)；

16-第三聯(lián)軸器、17-移動(dòng)板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明所述的用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置做進(jìn)一步說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例中用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置的整體結(jié)構(gòu)剖視主圖。附圖2是本發(fā)明實(shí)施例中用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置的俯視圖，其中部分外殼被去除，可見(jiàn)部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)。附圖3是本發(fā)明實(shí)施例中用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置的左視圖，其中左半圖進(jìn)行剖視繪制，右半圖為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，左右對(duì)稱，用以理解機(jī)械結(jié)構(gòu)特征。

如圖1-3中所示，本實(shí)施例所述用于工程管道施工的輔助機(jī)器人裝置包括箱體、移動(dòng)裝置、切削葉片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和螺旋輸土裝置四部分。

所述箱體由箱體座(1)和箱體蓋(2)組成。

所述移動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)移動(dòng)板(17)移動(dòng)，帶動(dòng)刀頭向前移動(dòng)切削土壤；所述移動(dòng)裝置由第一聯(lián)軸器(3)、第一軸承端蓋(4-1)、第一發(fā)電機(jī)(4-2)、第一軸承座(4-3)、第一軸承(4-4)、絲桿(5)、螺母(6)和移動(dòng)板(17)組成；所述第一發(fā)電機(jī)(4-2)通過(guò)第一聯(lián)軸器(3)帶動(dòng)絲桿(5)旋轉(zhuǎn)；所述絲杠(5)通過(guò)與之配套安裝的螺母(6)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)板(17)的水平移動(dòng)；第一軸承(4-4)安裝在所述絲桿(5)軸徑上，放置在第一軸承座(4-3)軸孔內(nèi)；第一軸承端蓋(4-1)安裝在所述第一軸承座(4-3)軸孔端面，起密封作用。

所述切削葉片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置放置在所述移動(dòng)板(17)上，用來(lái)帶動(dòng)刀頭旋轉(zhuǎn)對(duì)土壤進(jìn)行切削；所述切削葉片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由第二發(fā)電機(jī)(7-1)、第二軸承端蓋(7-2)、第二軸承座(7-3)、第二軸承(7-4)、發(fā)電機(jī)安裝架(8)、第二聯(lián)軸器(9)、轉(zhuǎn)軸(10)、第三軸承(7-5)、第三軸承端蓋(7-6)、第二軸套(11)、第四軸承端蓋(12-1)、第四軸承(12-2)、第三軸承座(12-3)、切削葉片軸(13)、第五軸承端蓋(12-4)、第五軸承(12-5)和齒輪(12-6)組成；所述第二發(fā)電機(jī)(7-1)通過(guò)第二聯(lián)軸器(9)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸(10)旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)齒輪(12-6)帶動(dòng)切削葉片軸(13)旋轉(zhuǎn)；第二軸承(7-4)和第四軸承(12-2)安裝在轉(zhuǎn)軸(10)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內(nèi)；第三軸承(7-5)和第五軸承(12-5)安裝在切削葉片軸(13)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內(nèi)；第二軸承端蓋(7-2)和第四軸承端蓋(12-1)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來(lái)密封轉(zhuǎn)軸(10)；第三軸承端蓋(7-6)和第五軸承端蓋(12-4)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來(lái)密封切削葉片軸(13)；發(fā)電機(jī)安裝架(8)上放置在所述移動(dòng)板(17)上，第二發(fā)電機(jī)(7-1)放置在發(fā)電機(jī)安裝架(8)上；軸套(11)安裝在所述切削葉片軸(13)上，起定位作用。

螺旋輸土裝置在葉片法向推力的軸向分力作用下將土料沿料槽軸向移動(dòng)；所述螺旋輸土裝置由螺旋轉(zhuǎn)軸(14)、第四軸承座(15-1)、第六軸承(15-2)、第六軸承端蓋(15-3)、第三發(fā)電機(jī)(15-4)和第三聯(lián)軸器(16)組成；所述第三發(fā)電機(jī)(15-4)通過(guò)第三聯(lián)軸器(16)帶動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)軸(14)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)土料輸送；第六軸承(15-2)安裝在螺旋轉(zhuǎn)軸(14)軸徑上，放置在第四軸承座(15-1)軸孔內(nèi)；第六軸承端蓋(15-3)安裝在第四軸承座(15-1)軸孔端面，起密封作用。

所述刀具鋪設(shè)管道半徑范圍為0.4mm～0.8mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述裝置采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)滿足程序給定的運(yùn)動(dòng)以及切削土壤所需的工作負(fù)荷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所占空間小、工程造價(jià)低。自動(dòng)化控制設(shè)備給定運(yùn)動(dòng)，較好地保證了施工效率和速度、安全性能高。本發(fā)明利用非開(kāi)挖方法鋪設(shè)，與先開(kāi)挖后填埋的方法相比施工過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。