CN114227715A - 一种换热器管板爬行机器人直驱传动机构 - Google Patents

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廖述圣
张志义
韩捷
聂炜超
廖志远
赵进利
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Abstract

本发明提供了一种换热器管板爬行机器人直驱传动机构，包括机载箱，所述机载箱内设有电机，机载箱顶盖上布置有谐波减速器，所述电机与所述谐波减速器直接相连，所述谐波减速器直接驱动负载。本发明提供的换热器管板爬行机器人直驱传动机构减小定位机器人的传动链，降低传动件复杂程度，从而提高定位机器人的旋转精度，增加检查效率，增加探头寿命，减小操作人员受辐射剂量水平。

Description

一种换热器管板爬行机器人直驱传动机构
技术领域
本发明涉及蒸汽发生器传热管无损检测技术领域，尤其涉及一种换热器管板爬行机器人直驱传动机构。
背景技术
核电站具有种类繁多的热交换器和承压设备，这些设备在投入运行前及正式运行后都必须按照一定的规范进行无损检测。由于核工业的自身特点，这些设备或处于放射性条件下运行，或承受高温高压(拉力)且波动较为频繁，因此其检测周期较其它行业频繁。同时为了避免放射性泄漏所带来的后果，其检查技术、检查规范和其它相关要求也更加严格。核电站蒸汽发生器传热管一般采用涡流检测定位机器人进行检查。定位机器人由于在蒸汽发生器内部工作，对重量，***可靠性要求都比较高。
定位机器人通过在管板上移动调整自身位置，到达目标位置后将自身固定，调整检修工具对准要检修的管孔并伸出相应的检修工具，从而完成对目标传热管管孔的检修工作。定位机器人在作业前，需要操作人员将其从人孔送入到蒸发器管板上，故定位机器人对小型化和轻型化有着较高的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种换热器管板爬行机器人直驱传动机构，该换热器管板爬行机器人直驱传动机构减小定位机器人的传动链，降低传动件复杂程度，从而提高定位机器人的旋转精度，增加检查效率，增加探头寿命，减小操作人员受辐射剂量水平。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种换热器管板爬行机器人直驱传动机构，包括机载箱，所述机载箱内设有电机，机载箱顶盖上布置有谐波减速器，所述电机与所述谐波减速器直接相连，所述谐波减速器直接驱动负载。
作为一种可实施的方式，所述电机具有中空输出轴，所述中空输出轴具有内部空腔，电气线缆和气管布置于所述内部空腔。
作为一种可实施的方式，滑刷安装在所述中空输出轴内。
作为一种可实施的方式，所述机载箱包括两组升降气缸和直线轴承，所述升降气缸和所述直线轴承的下端安装于所述机载箱顶盖，上端安装于机载箱支架。
作为一种可实施的方式，两个所述升降气缸关于中心对称，两个所述直线轴承关于中心对称。
作为一种可实施的方式，所述机载箱顶盖上设有阀岛，所述阀岛供气控制所述升降气缸和所述直线轴承。
作为一种可实施的方式，所述机载箱上设有气管快速接头，总气源通过所述气管快速接头连入所述机载箱，并由所述阀岛分为四路气，其中两路通过电磁阀分别控制所述升降气缸的上升和下降动作。
作为一种可实施的方式，所述机载箱顶盖的下侧面设有接近开关，所述接近开关用以确定转台机械零位。
作为一种可实施的方式，所述机载箱上设***盘用以检测零位。
作为一种可实施的方式，所述机载箱的下方设有电控插头，上方设有间隔布置的驱动器和I/O模块。
与现有技术相比，本发明提供的换热器管板爬行机器人直驱传动机构具有以下有益效果：
本发明提供的换热器管板爬行机器人直驱传动机构包括机载箱，机载箱作为定位机器人的机载主控箱，作为旋转自由度底座，作为升降自由度底座。
本发明提供的换热器管板爬行机器人直驱传动机构减小定位机器人的传动链，降低传动件复杂程度，从而提高定位机器人的旋转精度，增加检查效率，增加探头寿命，减小操作人员受辐射剂量水平。
电机和谐波减速器采用直连减小了机械损耗，增加了机器人性能，减小了机器尺寸和重量。谐波减速器直接驱动负载，不需要机械传动装置，可以大幅度提升可靠度。降低了***维护工作量。
进一步地，优化了负载加速度，降低功耗，降低***惯性，提升精度。
进一步地，本发明使用了空心轴无框电机和谐波减速机，其电气线缆和气管是可以直接在电机轴空腔内部的，而不是像传统机器人那样并排挂在设备表面。这样不仅让机器人外观变得十分简洁，从而降低了机器人工作时的运动负载。同时，更少的线缆数量还将会减轻机器人的重量，这些都有助于提升机器人的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所提供的换热器管板爬行机器人直驱传动机构的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的换热器管板爬行机器人直驱传动机构的剖视图，其中该机构的底部朝上；
图3为本发明实施例所提供的换热器管板爬行机器人直驱传动机构的俯视图；
图4为本发明实施例所提供的机载箱的剖视图。
附图标记说明：
1、直驱传动机构；2、机载箱；3、电机；4、滑刷；5、电磁阀；6、驱动器；7、I/O模块；8、编码器；9、谐波减速器；10、谐波输入轮；11、升降气缸；12、直线轴承；13、电控插头；14、气管快速接头；15、阀岛；16、机载箱顶盖；17、定子；18、电机外壳；19、中空输出轴；20、码盘；21、接近开关；22、转子；23、电机前端轴承；24、电机后端轴承。
具体实施方式
虽然本发明的换热器管板爬行机器人直驱传动机构可以通过多种不同方式来实施，但是本文将结合附图对示例性实施方式进行详细描述，可以理解的是，本文的描述应被认为是对换热器管板爬行机器人直驱传动机构的结构进行举例说明，而无意将本发明的保护范围局限于示例性实施方式。因此，在本质上，附图和具体实施方式的描述应被认为用于说明而非限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面通过具体实施方式进一步详细说明。
如图1至图4所示，本发明提供了一种直驱传动机构1，包括机载箱2，机载箱2同时作为旋转自由度底座和升降自由度底座。
机载箱2内部集成有电机3、滑刷4、电磁阀5、驱动器6和I/O模块7、编码器8、谐波减速器9、谐波输入轮10等部件，机载箱顶盖16排布有谐波减速器9、光电开关、升降气缸11和直线轴承12等部件。在机载箱2下方安装有电控插头13、气管快速接头14。总气源通过气管快速接头14连入机载箱2后，由阀岛15分为四路气，其中，两路通过电磁阀5分别控制升降气缸11的上升和下降动作，另两路分别供应滑刷4和定位机器人其余气动器件。驱动器6通过安装座安装在机载箱顶盖16上的一侧，形成一个驱动器模块，I/O模块7安装在机载箱顶盖16上的另一侧。
为节省空间，机载箱2的旋转自由度电机选择中孔轴电机，电机外壳18和中空输出轴19可以根据结构灵活设计。电机外壳18固定在机载箱顶盖16的固定点上。
为节省垂直方向空间，减少设备高度，中孔轴电机外壳和中空输出轴19按所需结构功能设计，使滑刷4可以安装在中空输出轴19内，气电滑环定环与电机3外壳固定，动环则与谐波减速器9输出端连接，同步旋转，实现转台和机载箱2间的自由旋转，不受电气管路的限制。
机载箱2内部的电机3上设置***盘20，用以检测零位，提高运动精度。在机载箱顶盖16的凸起结构设置有接近开关21，安装于机载箱顶盖16，用以确定转台机械零位。如图2所示，电机3的前端和后端分别设有电机前端轴承23和电机后端轴承24。
在机载箱顶盖16上安装了两组升降气缸11和直线轴承12，呈中心对称，升降气缸11和直线轴承12为升降自由度的主要运动部件，升降气缸11为升降运动提供能量，由机载箱2的阀岛15供气控制，直线轴承12起到提高运动精度和保护活塞杆增大结构强度的作用。升降气缸11和直线轴承12下端安装在机载箱顶盖16上，上端固定在机载箱支架上。
模块化直接驱动旋转结构包括一个外壳以及外壳内集成的转子22、定子17。模块化的直接驱动旋转电机利用压缩联结装置来将转子与中空输出轴19连接到一起。
电机驱动***包含电机、编码器、驱动器以及光电开关。电机为主要的驱动机构，需要根据相应的扭矩、转速等要求分别进行选型；编码器主要实现反馈功能，将电机的实时转速、扭矩等数据反馈到驱动器中；驱动器的主要功能是控制电机，其需要及时接受控制指令并对电机进行控制，也需要及时采集电机状态并反馈到控制器中；光电开关主要的功能是获取电机是否移动到零点，可以使电机知道零点位置并进行精确的归零。
在接线时，电机3及编码器8直接与驱动器6连接，驱动器6再通过总线的方式连接到控制器中。而光电开关则需要连接到I/O模块上，通过I/O模块采集光电信号。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，包括机载箱(2)，所述机载箱(2)内设有电机(3)，机载箱顶盖(16)上布置有谐波减速器(9)，所述电机(3)与所述谐波减速器(9)直接相连，所述谐波减速器(9)直接驱动负载。
2.根据权利要求1所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，所述电机(3)具有中空输出轴(19)，所述中空输出轴(19)具有内部空腔，电气线缆和气管布置于所述内部空腔。
3.根据权利要求2所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，滑刷(4)安装在所述中空输出轴(19)内。
4.根据权利要求1所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，所述机载箱(2)包括两组升降气缸(11)和直线轴承(12)，所述升降气缸(11)和所述直线轴承(12)的下端安装于所述机载箱顶盖(16)，上端安装于机载箱支架。
5.根据权利要求4所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，两个所述升降气缸(11)关于中心对称，两个所述直线轴承(12)关于中心对称。
6.根据权利要求4所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，所述机载箱顶盖(16)上设有阀岛(15)，所述阀岛(15)供气控制所述升降气缸(11)和所述直线轴承(12)。
7.根据权利要求6所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，所述机载箱(2)上设有气管快速接头(14)，总气源通过所述气管快速接头(14)连入所述机载箱(2)，并由所述阀岛(15)分为四路气，其中两路通过电磁阀(5)分别控制所述升降气缸(11)的上升和下降动作。
8.根据权利要求1所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，所述机载箱顶盖(16)的下侧面设有接近开关(21)，所述接近开关(21)用以确定转台机械零位。
9.根据权利要求1所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，所述机载箱(2)上设***盘(20)用以检测零位。
10.根据权利要求1所述的换热器管板爬行机器人直驱传动机构，其特征在于，所述机载箱(2)的下方设有电控插头(13)，上方设有间隔布置的驱动器(6)和I/O模块(7)。
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