一种清理锅炉焊缝的装置的制作方法

本实用新型涉及一种清理锅炉焊缝的装置，属于锅炉维修设备技术领域。

背景技术：

工业生产中使用的锅炉有各种类型，圆柱形状的锅炉应用十分广泛，它的两端为圆锥形，中间为圆柱形。各种锅炉在使用过程中必须进行定期维修，以保证设备的完好率，避免发生安全事故。对锅炉定期检修的重要内容之一是定期对焊缝进行清理，检查焊缝是否存在开焊、渗漏等问题。目前在对锅炉停炉检查修理时，采取人工进行锅炉焊缝的清扫、检测，存在工作时间长、工作效率低、环境恶劣、易发生事故和检测手段技术原始等众多缺点，十分有必要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种清理锅炉焊缝的装置，这种装置能够清理锅炉焊缝中的积灰、结渣、能检测到焊缝所在位置等要求，清理装置并能够在在锅炉内部对锅炉上下两端封顶焊接处的焊缝进行清理打磨。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种清理锅炉焊缝的装置，它由机座部分、机身部分和机械臂部分组成，机座部分包括底座、旋转电机，旋转电机安装在底座中，机身部分包括导轨、导轨底座、升降台，导轨连接在导轨底座的上方，导轨底座的下端与底座相连接，机械臂部分包括大臂、小臂、手腕和末端执行器，大臂的后端与升降台相连接，大臂的前端与小臂的后端相连接，小臂的前端与手腕相连接，手腕上安装末端执行器。

上述清理锅炉焊缝的装置，所述导轨底座的下部连接法兰，法兰与旋转电机相连接，导轨与导轨底座垂直连接，导轨上有滑槽，升降台的两侧有长方形滑板，滑板分别位于导轨的两侧，两块滑板之间有螺杆相连接，升降台的滑板与导轨的滑槽为滑动配合，导轨底座上安装有升降电机，升降电机的电机轴与下链轮相连接，在导轨的顶端安装有上链轮，下链轮和上链轮之间连接链条，链条中间与滑板外侧的中间链轮相连接。

上述清理锅炉焊缝的装置，所述大臂采用两块长条形的钢板平行结构，大臂的后端与大臂电机的电机轴相连接，大臂电机安装在升降台的一个滑板的外侧面上，大臂的前端通过转轴与小臂的后端相连接。

上述清理锅炉焊缝的装置，所述小臂采用两块长条形的钢板平行结构，小臂的后端有拉孔与小臂长连杆的上端连接，小臂长连杆的下端与小臂连杆的上端相连接，小臂连杆的下端与小臂电机的电机轴相连接，小臂电机安装在升降台的另一个滑板的外侧面上。

上述清理锅炉焊缝的装置，所述手腕由腕部支架、腕部连杆、三角架组成，腕部支架为U型钢板结构，腕部支架的后端通过转轴与小臂的前端相连接，腕部支架的前端连接腕部连杆的下端，腕部连杆的上端与三角架相连接，三角架同时分别与大臂的前端和小臂的后端相连接。

上述清理锅炉焊缝的装置，所述末端执行机构由步进电机、进给滑台、进给丝杠、打磨机构组成，进给滑台为L型框架结构，进给滑台的垂直侧面有丝杠孔，进给丝杠穿在丝杠孔中，进给丝杠的一端与步进电机的电机轴相连接，进给滑台的水平侧面与打磨机构相连接。

上述清理锅炉焊缝的装置，所述打磨机构由打磨底座、打磨电机和砂轮组成，打磨底座与进给滑台的水平侧面相连接，打磨电机安装在打磨底座上，打磨电机的电机轴上端安装砂轮。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型有机座部分、机身部分和机械臂部分，机座可以带动机身进行360度旋转，机械臂可以沿着机身进行上下升降，并可以旋转，机械臂的前端有末端执行机构可以完成对焊缝的打磨清理。本实用新型结构合理，具有有三个自由度，可以在360度空间进行转动，实现了对锅炉焊缝的全自动清理，工作效率高，同时可以避免工人进入锅炉内工作，减轻了工人的劳动强度，消除了安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是底座与机身的连接结构示意图；

图3是升降台与机械臂的连接结构示意图；

图4是腕部和末端执行机构的结构示意图；

图5是底座的结构示意图；

图6是升降台的结构示意图；

图7是导轨的结构示意图；

图8是大臂的结构示意图；

图9是小臂连杆的结构示意图；

图10是小臂长连杆的结构示意图；

图11是小臂的结构示意图；

图12是腕部连杆的结构示意图；

图13是三角架的结构示意图；

图14是腕部支架的结构示意图；

图15是进给丝杠的结构示意图；

图16是进给滑台的结构示意图；

图17是打磨机构的结构示意图；

图18是导轨旋转机构示意图；

图19是导轨旋转机构剖视图。

图中标记如下：底座1、旋转电机2、下链轮3、升降电机4、小臂电机5、升降台6、导轨7、大臂8、上链轮9、三角架10、小臂11、大臂电机12、打磨机构13、进给滑台14、腕部支架15、导轨底座16、法兰17、小臂连杆18、小臂长连杆19、腕部连杆20、进给丝杠21、打磨底座22、打磨电机23、砂轮24。

具体实施方式

本实用新型由三部分构成，分别为机座部分、机身部分和机械臂部分。机座用于固定旋转，实现机身的固定及360度旋转。机身安装滑动导轨，用于机械臂的支撑、升降。机械臂包括大臂、小臂、手腕和末端执行器四部分，用于对焊缝的打磨清理。驱动装置采用交流伺服电动机，为机械部分的移动与旋转提供动力。

本实用新型的主体有三个自由度，分别为：机身绕Z轴的转动、机身在Z轴的上下移动、大臂绕X轴的转动和小臂绕X轴的转动。腕部有两个自由度，分别为进给装置的移动和打磨砂轮的转动。

图中显示，机座部分包括底座1、旋转电机2。旋转电机2安装在底座1中，旋转电机2带动底座1转动。

图中显示，机身部分包括导轨7、导轨底座16、升降台6。导轨7垂直连接在导轨底座16的上方，导轨底座16的下部连接法兰17，法兰17与旋转电机2相连接，旋转电机2通过键连接法兰17带动导轨底座16转动，导轨7随之进行360度旋转。

图中显示，导轨7上有滑槽，升降台6的两侧有长方形滑板，滑板分别位于导轨7的两侧，两块滑板之间有螺杆相连接，升降台6的滑板与导轨7的滑槽为滑动配合。导轨底座16上安装有升降电机4，升降电机4的电机轴与下链轮3相连接，在导轨7的顶端安装有上链轮9，下链轮3和上链轮9之间连接链条，链条中间与滑板外侧的中间链轮相连接。升降电机4通过下链轮3带动链条上下移动，链条带动升降台6上下移动，升降台6带动机械臂整体的升降。

图中显示，机械臂部分包括大臂8、小臂11、手腕和末端执行器。大臂8的后端与升降台6相连接，大臂8的前端与小臂11的后端相连接，小臂11的前端与手腕相连接，手腕上安装末端执行器。

图中显示，大臂8采用两块长条形的钢板平行结构，这种结构有利于降低成本和扩大可利用空间，并且能够对满足刚度的要求。大臂8的后端与大臂电机12的电机轴相连接，大臂电机12安装在升降台6的一个滑板的外侧面上，大臂电机12直接驱动大臂8做回转运动。大臂8的前端通过转轴与小臂11的后端相连接。大臂8主要承受以下几个方面的外力：自身重力；机械臂前端末端执行器、小臂11和腕部的重力；各关节上电机及减速器的重力；其他各小零件的重力。

图中显示，小臂11采用两块长条形的钢板平行结构，小臂11的后端有拉孔与小臂长连杆19的上端连接，小臂长连杆19的下端与小臂连杆18的上端相连接，小臂连杆18的下端与小臂电机5的电机轴相连接，小臂电机5安装在升降台6的另一个滑板的外侧面上。小臂电机5带动小臂连杆18和小臂长连杆19，进而带动与小臂长连杆19连接的小臂11，从而实现小臂11的回转运动。小臂11主要承受以下几个方面的外力：本身重力；机械臂腕部、末端执行器的重力；腕部电机及减速器的重力；打磨时砂轮的反作用力；其他各小零件的重力。

图中显示，手腕由腕部支架15、腕部连杆20、三角架10组成。腕部支架15为U型钢板结构，腕部支架15的后端通过转轴与小臂11的前端相连接，腕部支架15的前端连接腕部连杆20的下端，腕部连杆20的上端与三角架10相连接，三角架10同时分别与大臂8的前端和小臂11的后端相连接。

大臂8、腕部连杆20和三角架10构成平行四边形，在保证平行四边形中与大臂电机12与大臂8连接点的固定的底边角度一定时，三角架10随大臂8、小臂11的回转一起运动。小臂11、三角架10、腕部连杆20和腕部支架15构成平行四边形。其中，利用三角架10构成了两个平行四边形，由于两个平行四边形存在一定的角度关系，通过三角架10的变相作用，无论整个机械臂的位置及状态发生怎样的变化，可使腕部支架15一直保持水平状态。

图中显示，末端执行机构由步进电机、进给滑台14、进给丝杠21、打磨机构13组成。进给滑台14为L型框架结构，进给滑台14的垂直侧面有丝杠孔，进给丝杠21穿在丝杠孔中，进给丝杠21的一端与步进电机的电机轴相连接，进给滑台14的水平侧面与打磨机构相连接。在清理焊缝过程中，打磨机构13的砂轮24需要对锅炉壁有一定的压力，而且在打磨时砂轮24必须有径向的微小位移，这样才能保证打磨的彻底性。因此，需要设计进给装置。

图中显示，打磨机构13由打磨底座22、打磨电机23和砂轮24组成，打磨底座22与进给滑台14的水平侧面相连接，打磨电机23安装在打磨底座22上，打磨电机23的电机轴上端安装砂轮24。

本实用新型的一个实施例如下：

导轨高度

将导轨设计为2米高。因此，机器人机械臂可升降的范围大约在0~2米。导轨高度再配合导轨座和底座高度，这样清理机器人的总体高度为2.44米。

大臂长度

将大臂长度设计为1米。在未工作状态，大臂以近似垂直状态与导轨平行放置，以减小机器人占用的空间。

小臂长度

将小臂长度设计为1米。在未工作状态，小臂以收缩的状态与大臂平行放置，以减小机器人占用的空间。

腕部长度

腕部长度设计以其内部安装的装置及零件为准，在满足安装尺寸的前提下尽量减小尺寸，腕部长度约为0.25米。

由以上尺寸可以确定，本实用新型能清理的锅炉尺寸范围为：直径1.5米~5米，高度0~3.2米。