[发明专利]管道打磨机器人机械机构及其工作方法

说明书

本发明公开了一种管道打磨机器人机械结构，用于打磨管道。机械结构包括机架部件、管道装卡装置、运动系统、打磨组件；运动系统带动打磨组件沿三个维度自由运动，分别是沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道轴线圆周运动、朝待打磨管道径向来回运动，打磨组件上装配的高速旋转电机驱动砂轮片可充分打磨待打磨管道的待打磨区域。本发明还公开该机械结构的工作方法，运动系统可沿管路轴线方向、待打磨管道圆周方向、待打磨管道径向三个维度自由运动，打磨组件安装在运动系统上，在运动系统的带动下，打磨组件可沿上述三个维度自由运动，并在打磨组件上高速旋转的砂轮片的作用下打磨待打磨管道的待打磨区域。三个维度的打磨，灵活性好，打磨精度高。

技术领域

本发明涉及机器人，尤其涉及一种打磨管道或圆柱体外表面的机器人，该管道或圆柱体安装在工作现场，管道不需要拆卸；主要用于石油化工、火力发电厂、锅炉房等场所涉及的不可拆卸或不方便拆卸的工业压力管道定期检测前的打磨工作。

技术背景

根据《压力管道安全与监察规定》，工业上压力管道必须进行定期检测。石油化工、火力发电厂、锅炉等场所均有大量的压力管道。仅五大发电公司下属火电厂就有270多家，每年每家火电厂都有大量管道需要清理打磨。目前市面上人工打磨管道占绝大多数，但打磨工作环境艰苦、恶劣。工人要站在高脚手架上，持续打磨工作。疲劳、噪音、振动和灰尘都会对工人身体造成伤害，且在对压力管道进行打磨时，一旦发生事故，极易造成人员伤亡。而且有些管道距离墙体较近，手工打磨不方便，容易出现打磨不充分甚至打磨不到等不利情况。

目前，运用较成熟的抛光打磨机并不能打磨安装在工作现场不可拆卸的管道。此外目前有一些管外行走机器人研究的报道或专利但这些机器人绝大多数用于管道质量检测其机械结构特点并不适用于管道打磨的工况。而专门用于打磨施工现场不可拆卸管道的打磨机器人很少有报道或专利。

随着生活水平的提高，人们更注重安全和健康问题。为此，提出一种不仅安装方便而且专门用于打磨施工现场不可拆卸管道的打磨机器人，实现机器代人以减少压力管道打磨工作对工人造成的身心伤害，提高打磨工作的安全系数和工作效率。

发明内容

本发明的目的是为满足施工现场不可拆卸管道或圆柱体定期检查前的外表面打磨需要，发明了一种专门用于打磨施工现场不可拆卸管道的打磨机器人及其工作方法，该机器人可沿管路轴线方向、绕待打磨管道圆周方向、朝待打磨管道径向方向三个维度，采用丝杠组和齿轮啮合，实现打磨组件精确打磨管道上的待打磨区域。

本发明提供了一种管道打磨机器人机械机构，机械机构由机架部件、管道装卡装置、运动系统、打磨组件组成；所述机架部件为整个机构的基础，连接所述管道装卡装置、所述运动系统、所述打磨组件形成机器人的机械机构整体；所述管道装卡装置有两件分别固定在所述机架部件的上下两端，所述管道装卡装置卡住待打磨管道，从而将所述机架部件固定在待打磨管道的待打磨区域；所述运动系统可带动所述打磨组件沿三个维度自由运动，分别是沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道轴线圆周运动、朝待打磨管道径向来回运动；所述打磨组件安装在所述运动系统上，在所述运动系统的带动下，所述打磨组件上装配的高速旋转电机驱动砂轮片高速旋转可充分打磨待打磨管道的待打磨区域。

进一步地，所述机架部件由固定板、主轴、转轴、销组成；共有四件所述固定板，其中两件为上组件，另外两件为下组件，每组里面的两件的固定板一端都与一根所述转轴铰接，形成转动副，并且两组铰接于同一根所述转轴，每组的两件所述固定板各自的另一端分别通过销连接，每组各自通过上述连接形成封闭层，共有上下两层；两层中间除铰接所述转轴外还连接了所述主轴，共同支撑上述两层的固定板，且每组的两件所述固定板各对应至少连接一根所述主轴，所述主轴至少两根；两层所述固定板被所述主轴和转轴撑开，中间预留一固定区域安装运动系统和打磨组件，所述固定区域对应许可打磨区域；所述机架部件作为整个机构的基础可绕所述转轴将整个所述机架部件整体刨分为可绕转轴自由转动的两大部分，当两部分同时向内闭合后可用销将其连接为一封闭整体。