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一种激光加工管道内壁的行走机构

成果类型:: 发明专利,实用新型专利

发布时间: 2022-05-23 15:20:35

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:浙江省温州市| 姚情秘 | 2022-12-26 11:34:59

本实用新型提供了一种激光加工管道内壁的行走机构,包括控制导向组件、万向传动组件和六个自适应调整支架组件;控制导向组件的壳体为正六面体结构,其以夹角120度分布的3个侧面分别设有3个螺纹孔,用于固定安装自适应调整支架组件;壳体内部安装有减速电机,减速电机的输出轴与一传动阶梯轴相连;万向传动组件包括阻尼弹簧、万向节、弹簧预紧手轮、手轮套筒、平面推力轴承、传动轴、六面体套筒和锥形法兰。所述自适应调整支架组件可根据管道的直径大小自动调整支架角度与高度,并确保每组支架的上的聚氨酯轮紧贴管道内壁。本实用新型所述的激光加工管道内壁的行走机构能够在不同直径的管道内行走,结构简单、灵活性好、稳定性高。

国内外针对管道机器人的研究已经有了长足的发展,常见的行走方式多为惯性冲击行走、蠕动爬行、弹性驱动行走或轮式行走等,但是通过对比研究,不难发现,现有管道机器人的整体结构和驱动原理相对复杂;对管径变化的管道无法实现自适应;需要外接电源提供动力,从而限制了机构的灵活性及运动范围,因此很难被广泛地推广应用。本实用新型针对上述现有技术的不足,提供了一种能够适应不同直径的管道、结构简单、灵活性好的激光加工管道内壁的行走机构。 

目前,激光加工技术已经被广泛用于管道内壁的激光熔覆、焊接、热处理以及清洗等领域,国内外相关专利与文献对于管道加工的技术手段有一个共同的特点,即激光头自旋(焦点沿圆周路径在管壁上移动)或者管道自旋。这些方法具有诸多缺点,比如:驱动加工头旋转的运动机构,以及对应设计的激光光路,使得加工头整体结构变得复杂,若让管道旋转则工件变位机构复杂且难以保证管道与入射光束同轴;上述焦点与管道之间相对移动的方式还导致激光加工效率不高、加工效果不均匀,并且激光焦点沿圆周方向顺序移动存在圆周热应力循环变化,导致管道可能变形等问题。 专利号ZL201510195584 .7的中国实用新型专利《一种管道内壁激光加工头》公开了一种无须加工头或管道自旋的管道内壁激光加工头,该管道内壁激光加工头利用多个锥透镜、聚焦镜和圆锥反射镜的组合,构成了环形聚焦线光束,无须加工头或管道自旋,即可高效率、高精度、高质量的完成管道内壁的激光加工。但该管道内壁激光加工头工作时,需要与管道行走机构配合,使加工头沿管道前进完成加工。

曹宇,男,1980年6月出生,湖南长沙人,工学博士。现任温州大学教授,硕士生导师,入选浙江省万人计划青年拔尖人才、浙江省高等学校中青年学科带头人、浙江省151人才工程第二层次、温州市重大人才工程科技创新领军人才、温州市551人才工程第一层次。曹宇博士坚持走产学研用之路,作为扶工科技特派员派驻到温州江南阀门有限公司两年,协助企业解决了三偏心硬密封蝶阀的机器人激光堆焊技术难题,为企业研发新型高端阀门产品提供了关键技术支撑;他带领研究团队在面向复杂零部件的控形控性激光加工技术产业化应用方面做出了出色成绩,研发的一系列激光束时空特性调节、多光束耦合/复合加工、复杂曲面投影式激光振镜精密扫描等激光加工新技术、新型激光加工头及配套工艺控制软件,在多家装备制造企业成功开展了产业化转化,近三年为汽车零部件、泵阀、风电装备等行业领域的应用企业新增利润2.66亿元、新增税收9638万元、创收外汇1483.7万美元,取得了显著的经济效益和良好的社会效益。

本实用新型具有如下有益效果:

1、本实用新型所述的激光加工管道内壁的行走机构有较高的管道通过性能及稳定性,可在一定曲率弯头、变径管道、阀门管道内进行作业,尤其可有效解决小口径管道中行进时存在的卡死、不易转弯、不易通过阀件、结构复杂、笨重等问题;同时解决了现有管道机器人的能源供给缺陷、整体结构复杂、对变径管道无法实现自适应、自动化和智能化程度较低等问题。 

2、本实用新型所述的激光加工管道内壁的行走机构通过万向传动组件中高强度弹簧及双联动连杆的作用,可适应管道管径变化,机器人在行进过程中,保证了聚氨酯轮能够始终接触管道内壁。

3、本实用新型所述的激光加工管道内壁的行走机构通过万向节作为传动装置,可使机器人顺利通过弯道,阻尼弹簧对万向节组件起阻尼缓冲作用,主要为了防止机器人经过过窄弯道时发生甩尾现象,从而保证机器人优良的过弯性能及平稳性。 

4、本实用新型采用螺旋型驱动原理,在保证加工精度和行进速度的前提下,大大降低了整体结构的复杂度,使得机器人在不同管径的管道中行进自如,其管径自适应范围小至100mm,大至600mm,并且通过改变自适应调整支架尺寸,可适用于更大直径管道。

5、本实用新型所述的激光加工管道内壁的行走机构还可以方便的加载局域网无线遥控模块,从而实现智能远程操控及在线状态监测。

对比市场上其他竞品,具备更强的竞争力,具有良好的市场前景,能够带来优良的经济效益。

技术入股,技术合作,遣派学者专家到国外或者其他地区的高校,研究机构或者生产企业与对方的学者,专家合作进行研究设计,或者双方学者,专家轮流到对方学校,研究机构或者企业进行研究。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上实施例仅是用来说明本发明,而并非作为对本发明的限定,只要在本发明的范围内,对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的保护范围。