螺旋变径式弯曲微细管打磨机器人的制作方法

本发明涉及一种螺旋变径式弯曲微细管打磨机器人。

背景技术：

微细管是指管内径小于3mm、且长径比较大的管道，由于其直径比较小，现有的微细管打磨设备是通过刚性杆固定，只能针对直管型的微细管进行打磨，对于具有弯曲部的微细管无法进行打磨，且打磨设备的打磨直径固定，只能适应一种规格的微细管，无法适应多种规格微细管的打磨，适用性较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种螺旋变径式弯曲微细管打磨机器人。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种螺旋变径式弯曲微细管打磨机器人，包括打磨底座、真空密封装置、驱动支撑架、第一驱动机构、第二驱动机构和螺旋变径打磨头；

所述真空密封装置对应弯曲微细管一端的位置固定在打磨底座上，并用于封堵住弯曲微细管一端及对弯曲微细管内进行抽真空；

所述第一驱动机构包括导轨、螺杆、l形的滑座、打磨驱动电机、主动齿轮、十字轴传动链、单向齿轮和导向筒，所述导轨滑动连接在驱动支撑架上，所述螺杆的两端分别对应固定在导轨的两端上，所述滑座的短臂滑动连接在导轨上，所述滑座的长臂活动穿设于螺杆上，所述打磨驱动电机固定在滑座的长臂的一侧，所述十字轴传动链的一端转动连接在滑座的长臂的另一侧并与打磨驱动电机的输出端连接，所述主动齿轮固定套设于十字轴传动链的一端端部上，所述单向齿轮螺纹连接在螺杆上、并转动连接在滑座的长臂上，所述单向齿轮与主动齿轮啮合，所述导向筒通过一个u形架固定在导轨远离打磨驱动电机的一端，所述十字轴传动链的另一端活动贯穿导向筒后与螺旋变径打磨头连接；

所述螺旋变径打磨头的整体长度小于弯曲微细管的弯曲部的弦长，所述螺旋变径打磨头包括变径驱动电机、扭杆、滑槽杆、螺旋变径弹片和封堵气囊，所述扭杆的一端固定连接在十字轴传动链的另一端，所述变径驱动电机活动套设于扭杆的一端上，所述滑槽杆活动套设于扭杆上并与变径驱动电机的输出端连接，所述滑槽杆靠近变径驱动电机的一端沿其长度方向设有条形孔，所述螺旋变径弹片外表面上设有磨料层，所述螺旋变径弹片的一端活动嵌设在条形孔内，所述螺旋变径弹片的另一端固定在扭杆的另一端上，所述封堵气囊固定在扭杆的另一端上；

所述第二驱动机构固定在驱动支撑架上，并经由第一驱动机构带动螺旋变径打磨头置入弯曲微细管另一端的内孔中。

其中，所述真空密封装置包括气缸支架、密封驱动气缸和真空密封头，所述气缸支架固定在打磨底座上，所述密封驱动气缸固定在气缸支架上，所述真空密封头固定在密封驱动气缸的输出端上。

其中，所述第二驱动机构包括封堵前气缸和连接块，所述封堵前气缸固定在驱动支撑架上，所述连接块的一端与封堵前气缸的输出端连接，所述连接块的另一端固定连接在导轨上。

其中，所述打磨底座上间隔凸设有多个用于支承和固定弯曲微细管的支撑柱体。

其中，所述单向齿轮包括棘轮螺母、外齿轮、棘爪和簧片，所述外齿轮的背向滑座的一侧开设有齿形腔，所述外齿轮活动套设于棘轮螺母上并与主动齿轮啮合，所述棘轮螺母位于齿形腔内，所述棘轮螺母螺纹连接在螺杆上且转动连接在滑座的长臂上，所述棘爪和簧片均设于齿形腔内，所述棘爪的一端轴接在外齿轮上，所述棘爪的另一端与棘轮螺母啮合，所述簧片的一端固定在外齿轮上，所述簧片的另一端压紧贴靠在棘爪的另一端上。

其中，所述十字轴传动链包括驱动端连接头、打磨端连接头和传动链单元，所述驱动端连接头、打磨端连接头分别对应铰接在传动链单元的两端，所述驱动端连接头对应与打磨驱动电机的输出端连接，所述打磨端连接头对应与扭杆的一端固定连接，所述传动链单元包括多个依次相互铰接在一起的链节，每个所述链节均包括万向链节和十字轴，所述十字轴连接在万向链节上。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明通过螺旋变径弹片的自身弹性及可变形性进而能够自适应对不同规格的弯曲微细管进行打磨，且螺旋变径弹片的体积小更便于伸入弯曲微细管内，同时结合十字轴传动链的柔性实现对弯曲微细管上弯曲部的打磨，适用性强。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明另一视角的立体图；

图3是图2中i处的局部结构放大示意图；

图4是本发明的螺旋变径打磨头的立体图；

附图标记说明：打磨底座-1；支撑柱体-11；真空密封装置-2；气缸支架-21；密封驱动气缸-22；真空密封头-23；驱动支撑架-3；第一驱动机构-4；导轨-41；螺杆-42；滑座-43；打磨驱动电机-44；主动齿轮-45；十字轴传动链-46；单向齿轮-47；导向筒-48；u形架-49；第二驱动机构-5；封堵前气缸-51；连接块-52；螺旋变径打磨头-6；变径驱动电机-61；扭杆-62；滑槽杆-63；螺旋变径弹片-64；封堵气囊-65。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图4所示，本实施例所述的一种螺旋变径式弯曲微细管打磨机器人，包括打磨底座1、真空密封装置2、驱动支撑架3、第一驱动机构4、第二驱动机构5和螺旋变径打磨头6；

所述真空密封装置2对应弯曲微细管一端的位置固定在打磨底座1上，并用于封堵住弯曲微细管一端及对弯曲微细管内进行抽真空；

所述第一驱动机构4包括导轨41、螺杆42、l形的滑座43、打磨驱动电机44、主动齿轮45、十字轴传动链46、单向齿轮47和导向筒48，所述导轨41滑动连接在驱动支撑架3上，所述螺杆42的两端对应固定在导轨41的两端上，所述滑座43的短臂滑动连接在导轨41上，所述滑座43的长臂活动穿设于螺杆42上，所述打磨驱动电机44固定在滑座43的长臂的一侧，所述十字轴传动链46的一端转动连接在滑座43的长臂的另一侧并与打磨驱动电机44的输出端连接，所述主动齿轮45固定套设于十字轴传动链46的一端端部上，所述单向齿轮47螺纹连接在螺杆42上、并转动连接在滑座43的长臂上，所述单向齿轮47与主动齿轮45啮合，所述导向筒48通过一个u形架49固定在导轨41远离打磨驱动电机44的一端，所述十字轴传动链46的另一端活动贯穿导向筒48后与螺旋变径打磨头6连接；

所述螺旋变径打磨头6的整体长度小于弯曲微细管的弯曲部的弦长，所述螺旋变径打磨头6包括变径驱动电机61、扭杆62、滑槽杆63、螺旋变径弹片64和封堵气囊65，所述扭杆62的一端固定连接在十字轴传动链46的另一端，所述变径驱动电机61活动套设于扭杆62的一端上，所述滑槽杆63活动套设于扭杆62上并与变径驱动电机61的输出端连接，所述滑槽杆63靠近变径驱动电机61的一端沿其长度方向设有条形孔，所述螺旋变径弹片64外表面上设有磨料层，所述螺旋变径弹片64的一端活动嵌设在条形孔内，所述螺旋变径弹片64的另一端固定在扭杆62的另一端上，所述封堵气囊65固定在扭杆62的另一端上；

所述第二驱动机构5固定在驱动支撑架3上，并经由第一驱动机构4带动螺旋变径打磨头6置入弯曲微细管另一端的内孔中。

本实施例的工作方式是：工作时，将待打磨的弯曲微细管放置固定在打磨底座1上，并使弯曲微细管的两端分别对应真空密封装置2和螺旋变径打磨头6，然后螺旋变径打磨头6的变径驱动电机61带动滑槽杆63旋转，滑槽杆63带动一端嵌设于滑槽杆63上条形孔内的螺旋变径弹片64扭转，使得螺旋变径弹片64长度增加、直径减小，以便于在弯曲细微管内移动，接着真空密封装置2将弯曲细微管对应的一端封堵住，同时第二驱动机构5经由第一驱动机构4带动螺旋变径打磨头6对应插入弯曲微细管内孔中，此时螺旋变径打磨头6的封堵气囊65充气膨胀后与管内壁贴合，从而使的弯曲细微管内形成密闭空间，封堵完成后，真空密封装置2通过外界真空泵对弯曲细微管内进行抽真空，由于弯曲微细管内气压减小，使得螺旋变径打磨头6在外界大气压作用下逐渐伸入弯曲微细管内、同时对十字轴传动链46产生拉力，而十字轴传动链46拉动滑座43沿着导轨41滑动，同时滑座43推动单向齿轮47沿着螺杆42空转移动，直至螺旋变径打磨头6移动至弯曲微细管靠近真空密封装置2一端的端部，然后封堵气囊65排气，同时真空密封装置2解封，此时弯曲微细管内处于常压状态，然后变径驱动电机61断电不工作，螺旋变径弹片64在自身弹力作用下直径变大并与管内壁贴紧，完成定心动作，如此自适应弯曲微细管的内径，利用自身的弹性保持与管内壁贴紧，保证打磨精度，然后第一驱动机构4的打磨驱动电机44正向旋转，经由十字轴传动链46带动整个螺旋变径打磨头6旋转，同时主动齿轮45带动单向齿轮47转动，经由单向齿轮47与螺杆42配合，单向齿轮47推动滑座43沿着导轨41朝着远离导向筒48的方向移动，如此再通过十字轴传动链46拉动整个螺旋变径打磨头6再次沿着弯曲微细管反向移动，从而使螺旋变径打磨头6的螺旋变径弹片64旋转，使得螺旋变径弹片64上的磨料层对弯曲微细管内壁进行打磨；在经过弯曲微细管的弯曲部时，由于整个螺旋变径打磨头6的长度小于弯曲部的弦长，再结合十字轴传动链46的柔性，利用螺旋变径弹片64的可变形性实现对弯曲微细管的弯曲部进行打磨。

本实施例通过螺旋变径弹片64的自身弹性及可变形性进而能够自适应对不同规格的弯曲微细管进行打磨，且螺旋变径弹片64的体积小更便于伸入弯曲微细管内，同时结合十字轴传动链46的柔性实现对弯曲微细管上弯曲部的打磨，适用性强。

本实施例采用十字轴传动链46在打磨驱动电机44与螺旋变径打磨头6之间传递扭矩和拉力，同时便于匹配弯曲微细管的弯曲部。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述真空密封装置2包括气缸支架21、密封驱动气缸22和真空密封头23，所述气缸支架21固定在打磨底座1上，所述密封驱动气缸22固定在气缸支架21上，所述真空密封头23固定在密封驱动气缸22的输出端上。

实际使用时，密封驱动气缸22带动真空密封头23朝向弯曲微细管的端部伸出，使得真空密封头23与弯曲微细管的端部密封配合，进而将弯曲微细管的一端封堵住，而在对弯曲微细管内进行抽真空时，利用真空密封头23通过外界真空泵将弯曲微细管的密闭空间进行抽真空处理，使弯曲微细管内的气压变小，进而整个螺旋变径打磨头6在外界大气压作用下逐渐从弯曲微细管的一端移动至另一端。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述第二驱动机构5包括封堵前气缸51和连接块52，所述封堵前气缸51固定在驱动支撑架3上，所述连接块52的一端与封堵前气缸51的输出端连接，所述连接块52的另一端固定连接在导轨41上。

实际使用时，封堵前气缸51经由连接块52驱动导轨41相对驱动支撑架3滑动，导轨41带动固定连接在十字轴传动链46上的螺旋变径打磨头6朝向弯曲微细管的管口移动，并使螺旋变径打磨头6伸入弯曲微细管内，以便后续封堵气囊65封堵住弯曲微细管的管口，实现螺旋变径打磨头6初步伸入弯曲微细管内。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述打磨底座1上间隔凸设有多个用于支承和固定弯曲微细管的支撑柱体11。如此设置，便于将弯曲微细管快速定位固定，提高工作效率。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述单向齿轮47包括棘轮螺母、外齿轮、棘爪和簧片，所述外齿轮的背向滑座43的一侧开设有齿形腔，所述外齿轮活动套设于棘轮螺母上并与主动齿轮45啮合，所述棘轮螺母位于齿形腔内，所述棘轮螺母螺纹连接在螺杆42上且转动连接在滑座43的长臂上，所述棘爪和簧片均设于齿形腔内，所述棘爪的一端轴接在外齿轮上，所述棘爪的另一端与棘轮螺母啮合，所述簧片的一端固定在外齿轮上，所述簧片的另一端压紧贴靠在棘爪的另一端上。

实际使用过程中，当封堵气囊65和真空密封头23封堵住弯曲微细管两端形成密闭空间时，螺旋变径打磨头6在外界大气压作用下逐渐伸入弯曲微细管内，并同时对十字轴传动链46产生拉力，十字轴传动链46拉动滑座43移动，滑座43推动单向齿轮47移动，此时单向齿轮47的棘轮螺母在螺杆42的配合下空转，跟随滑座43同步移动，直至螺旋变径打磨头6移动至弯曲微细管靠近真空密封头23的一端内；而当打磨驱动电机44带动主动齿轮45旋转时，主动齿轮45带动单向齿轮47的外齿轮旋转，外齿轮经由棘爪和簧片配合将旋转力矩传递至棘轮螺母上，使得棘轮螺母沿着螺杆42转动，从而经由滑座43带动十字轴传动链46移动，十字轴传动链46对螺旋变径打磨头6产生拉力，使螺旋变径打磨头6沿着弯曲微细管移动，并对管道内壁进行打磨。

基于上述实施例的基础上，具体地，所述十字轴传动链46包括驱动端连接头、打磨端连接头和传动链单元，所述驱动端连接头、打磨端连接头分别对应铰接在传动链单元的两端，所述驱动端连接头对应与打磨驱动电机44的输出端连接，所述打磨端连接头对应与扭杆62的一端固定连接，所述传动链单元包括多个依次相互铰接在一起的链节，每个所述链节均包括万向链节和十字轴，所述十字轴连接在万向链节上。如此设置，利用传动链单元即可传递拉力以及传动打磨驱动电机44的旋转力矩至螺旋变径打磨头6上，且能适应弯曲微细管的弯曲部。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

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