本發(fā)明屬于管道機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種可適應(yīng)不同管徑的螺旋式管道內(nèi)壁打磨與拋光機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在人們的生活中，有各種各樣的管道，如石油管道、天然氣管道、自來(lái)水管道等等。在這些管道中有許多管徑并不大，為其檢測(cè)與維修帶來(lái)諸多不便，管道機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。

管道內(nèi)壁光滑性十分重要，如果管道內(nèi)表面較為粗糙，將更容易導(dǎo)致管道內(nèi)壁沉積物的聚集，使管道有效工作面積減小甚至造成堵塞。因此，對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行打磨拋光便十分有必要。然而，雖然現(xiàn)有管道機(jī)器人種類繁多，能夠?qū)艿纼?nèi)壁進(jìn)行打磨拋光的卻少之又少。同時(shí)，管道內(nèi)部不同部位積攢的沉積物或者管道內(nèi)部由于焊接等原因產(chǎn)生的各種不平整因素，變化多端，如何能采取最為簡(jiǎn)單的方法，使機(jī)器人在不同部位產(chǎn)生不同的加工量，對(duì)于加工效果的提升和加工效率的提高也十分重要。

管道內(nèi)徑發(fā)生變化時(shí)，方向保持機(jī)構(gòu)的保持輪對(duì)管道內(nèi)壁的壓力需要在一定范圍內(nèi)才能保證方向保持任務(wù)的完成，使機(jī)器人正常工作。然而，管道直徑多種多樣，所以，若能在方向保持機(jī)構(gòu)上加裝彈簧彈力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，針對(duì)所要加工的管徑進(jìn)行一個(gè)預(yù)調(diào)節(jié)，能夠使機(jī)器人方向保持組件在多種管徑下都可以正常工作，減少資源的不必要浪費(fèi)?，F(xiàn)有也有相關(guān)的裝置，但是，各種缺點(diǎn)也比較明顯。如“自適應(yīng)直徑管道機(jī)器人行走裝置”(申請(qǐng)?zhí)枺?01310651593.3)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管道直徑的適應(yīng)，并且其自動(dòng)化程度比較高，但是由于需要加裝額外的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)，導(dǎo)致其內(nèi)部并沒有剩余空間，與機(jī)器人其它部分組裝時(shí)，會(huì)造成體積過大的現(xiàn)象，會(huì)造成不利于機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)彎等不良現(xiàn)象，使其應(yīng)用遇到諸多限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種適應(yīng)不同管徑的螺旋式管道內(nèi)壁打磨與拋光機(jī)器人，以解決存在的體積過大、不利于機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)彎、應(yīng)用遇到諸多限制的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：包括輪轂組件、驅(qū)動(dòng)輪磨削組件、十字軸萬(wàn)向節(jié)、電機(jī)及其動(dòng)力與控制組件和方向保持機(jī)構(gòu)，所述輪轂組件與十字軸萬(wàn)向節(jié)以花鍵配合安裝，所述驅(qū)動(dòng)輪磨削組件共3組，其驅(qū)動(dòng)軸兩端通過軸承與輪轂組件中的驅(qū)動(dòng)軸支架配合安裝，電機(jī)及其控制與動(dòng)力組件安裝在方向保持機(jī)構(gòu)上，其電機(jī)軸與十字軸萬(wàn)向節(jié)以花鍵配合安裝。

本發(fā)明所述輪轂組件由輪轂、驅(qū)動(dòng)軸支架、伸縮桿、壓力彈簧、擋帽和彈簧導(dǎo)向桿組成，所述彈簧導(dǎo)向桿與輪轂通過螺紋連接，共有3根，分別與輪轂上的3個(gè)伸縮桿導(dǎo)向筒同心；所述壓力彈簧下端安裝在彈簧導(dǎo)向桿上，上端與伸縮桿下端的柱形孔洞配合；所述伸縮桿上有導(dǎo)向柱，伸縮桿通過導(dǎo)向柱與輪轂中伸縮桿套筒上的引導(dǎo)槽相配合，配合后，由于壓力彈簧的作用，伸縮桿可上下移動(dòng)，導(dǎo)向柱位于最下端時(shí)，導(dǎo)向柱軸線與輪轂中部六棱柱兩側(cè)端面夾角為α，導(dǎo)向柱位于最上端時(shí)，夾角為β，且有β>α，最低位置和最高位置之間高度差為h₀，從最低位置到最高位置之間角度變化與高度變化為線性關(guān)系，中間距離最高位置為h處，夾角擋帽安裝在輪轂伸縮桿套筒上方；驅(qū)動(dòng)軸支架與伸縮桿上端通過螺紋連接,安裝完成后驅(qū)動(dòng)軸支架上圓形通孔軸線與伸縮桿導(dǎo)向柱軸線成90°；所述結(jié)構(gòu)共有3組，分列在輪轂圓周上，彼此間角度為120°；輪轂組件通過花鍵與十字軸萬(wàn)向節(jié)配合安裝。

本發(fā)明所述驅(qū)動(dòng)輪磨削組件由軸架左蓋板、軸架Ⅰ、軸架右蓋板、磨削輪、從動(dòng)齒輪、從動(dòng)軸Ⅰ、主動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)輪、軸架Ⅱ、從動(dòng)軸Ⅱ、弧形彈簧Ⅰ和弧形彈簧Ⅱ組成，其中驅(qū)動(dòng)軸兩端通過軸承與輪轂組件上的驅(qū)動(dòng)軸支架配合安裝；驅(qū)動(dòng)軸從一端至另一端，依次與軸架Ⅰ、主動(dòng)齒輪、軸架Ⅱ和驅(qū)動(dòng)輪配合安裝，其中，與主動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)輪通過花鍵連接，其它通過軸承連接；所述從動(dòng)軸Ⅰ兩端穿過軸架Ⅰ和軸架Ⅱ背面弧形通孔，通過軸承與其內(nèi)部弧形凹槽配合；所述從動(dòng)軸Ⅰ從一端至另一端，依次與磨削輪和從動(dòng)齒輪以花鍵配合安裝，弧形彈簧Ⅰ和弧形彈簧Ⅱ安裝在軸架Ⅰ內(nèi)部凹槽內(nèi)，所述軸架左蓋板、軸架右蓋板與軸架Ⅰ配合安裝；所述軸架Ⅱ相關(guān)配合情況與軸架Ⅰ完全相同；所述從動(dòng)軸Ⅱ相關(guān)配合情況與從動(dòng)軸Ⅰ完全相同。

本發(fā)明包含有保持輪結(jié)構(gòu)和彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述方向保持組件由下板、橫軸、三角支架、保持輪、支撐桿、橫桿、圓柱滑軌組、圓柱滑塊組、上板、調(diào)節(jié)桿Ⅰ、齒輪組蓋板、滑塊組Ⅰ、調(diào)節(jié)桿Ⅱ、滑塊組Ⅱ、彈簧組、絲杠Ⅰ、連接件Ⅰ、連接塊、連接件Ⅱ、絲杠Ⅱ、從動(dòng)齒輪、主動(dòng)齒輪和把手組成，所述下板和上板之間安裝有圓柱滑軌組，共有3組，每組包含2根滑軌，組成基本骨架，所述三角支架通過轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝在下板上；所述保持輪以轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝在三角支架頂端；所述橫軸安裝在三角支架中部通孔；所述支撐桿一端與橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合，另一端與橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)配合；橫桿兩端與圓柱滑塊組配合；圓柱滑塊組安裝在圓柱滑軌組上；這些組件構(gòu)成保持輪主要結(jié)構(gòu)，共有6組，對(duì)稱分列在上板和下板上；所述彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由調(diào)節(jié)桿Ⅰ、齒輪組蓋板、滑塊組Ⅰ、調(diào)節(jié)桿Ⅱ、滑塊組Ⅱ、彈簧組、絲杠Ⅰ、連接件Ⅰ、連接塊、連接件Ⅱ、絲杠Ⅱ、從動(dòng)齒輪、主動(dòng)齒輪和把手組成；所述絲杠Ⅰ和絲杠Ⅱ旋向相反，共同固定在連接塊上，兩端通過軸承與上板和下板配合安裝；所述連接件Ⅰ上端固定在調(diào)節(jié)桿Ⅱ上，下端為絲杠螺母副，與絲杠Ⅰ配合安裝；所述連接件Ⅱ上端固定在調(diào)節(jié)桿Ⅰ上，下端為絲杠螺母副，與絲杠Ⅱ配合安裝；所述調(diào)節(jié)桿Ⅰ、調(diào)節(jié)桿Ⅱ兩端分別通過滑塊組Ⅰ、滑塊組Ⅱ與滑軌組配合安裝；所述從動(dòng)齒輪與絲杠Ⅱ以花鍵配合；所述主動(dòng)齒輪與把手之間通過花鍵配合；所述齒輪組蓋板安裝在上板上；所述彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共有3組，均勻分布在圓周上，所述彈簧組布置在橫桿和調(diào)節(jié)桿Ⅱ兩端的滑塊之間，每個(gè)彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上有2組，整個(gè)機(jī)構(gòu)上共有6組。

一種可適應(yīng)不同管徑的螺旋式管道內(nèi)壁打磨與拋光機(jī)器人在單位長(zhǎng)度管道上磨削加工長(zhǎng)度的方法，其特征在于：當(dāng)實(shí)際位置相對(duì)于伸縮桿位于最高位置的彈簧壓縮量為h時(shí)，有此時(shí)單個(gè)磨削組件的磨削長(zhǎng)度其中，α、β分別為伸縮桿的導(dǎo)向柱位于最低和最高位置時(shí)驅(qū)動(dòng)輪磨削組件的螺旋角，h₀最低位置和最高位置的高度差，0<h<h₀，s₀為螺旋角為β時(shí)機(jī)器人在單位長(zhǎng)度管道內(nèi)的磨削總長(zhǎng)度；并且，當(dāng)用L₀表示管道的單位長(zhǎng)度時(shí)，機(jī)器人在單位長(zhǎng)度管道內(nèi)的磨削長(zhǎng)度，一定程度上反映了其磨削量的大小，對(duì)于不同的材料，利用以上關(guān)系，選擇合適的α、β，可以改變螺旋角為β時(shí)管道機(jī)器人單個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度的管道上的磨削長(zhǎng)度s₀，并且，也確定了單個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度管道上磨削長(zhǎng)度的變化范圍h₀的選擇，將影響螺旋角θ隨壓縮量h變化而產(chǎn)生的變化量的大小，最后將影響單個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度管道上磨削量s隨h變化而產(chǎn)生的變化量的大??；α、β和h₀三個(gè)參數(shù)可以確定彈簧壓縮量為任意高度h(0<h<h₀)時(shí)每一個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度管道上的磨削長(zhǎng)度s，從而達(dá)到控制驅(qū)動(dòng)輪磨削組件在不同管徑的單位長(zhǎng)度上達(dá)到所需的磨削量的目的。

本發(fā)明所述的螺旋式管道內(nèi)壁打磨與拋光機(jī)器人能夠根據(jù)管徑的變化，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)磨削組件相對(duì)于管件橫截面的螺旋角，從而達(dá)到管徑細(xì)、雜質(zhì)多的地方多磨削，管徑大、雜質(zhì)少的地方少磨削的目的；而且，得出了輪轂中引導(dǎo)槽各參數(shù)選取與機(jī)器人對(duì)單位長(zhǎng)度管道磨削加工長(zhǎng)度的關(guān)系，可以為針對(duì)不同使用環(huán)境的磨削機(jī)器人的制造提供一定的指導(dǎo)意義。同時(shí)，本發(fā)明中方向保持組件包含有手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可手動(dòng)調(diào)節(jié)固定滑塊的位置，使彈簧能夠提供一個(gè)合適的壓力，從而使方向保持組件能夠適應(yīng)更多種管徑，可與多種不同尺寸的磨削組件搭配使用，達(dá)到一件多用的目的，可在一定程度上節(jié)約成本。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：將螺旋驅(qū)動(dòng)輪與磨削組件結(jié)合在一起，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微小管道內(nèi)壁的打磨與拋光；磨削輪與驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)位置不固定，當(dāng)管徑變化時(shí)，磨削輪可以帶動(dòng)從動(dòng)軸在軸架的弧形孔中沿弧線移動(dòng)，柔性的設(shè)計(jì)既保證了磨削正常進(jìn)行，又避免了打刀現(xiàn)象的發(fā)生；輪轂組件與驅(qū)動(dòng)輪磨削組件配合，當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)時(shí)，組件螺旋角變大，當(dāng)彈簧變短時(shí)，組件螺旋角變小，使對(duì)管徑較小處的打磨更加充分，同時(shí)又可快速掠過管徑較大出，提高了工作效率；輪轂引導(dǎo)槽各參數(shù)與單位長(zhǎng)度管道磨削長(zhǎng)度之間關(guān)系的確定，為針對(duì)不同管道情況制造最為合適的管道機(jī)器人提供了可能；方向保持組件加裝了彈簧力控制機(jī)構(gòu)，可通過簡(jiǎn)單操作將彈簧的固定擋塊調(diào)至預(yù)設(shè)位置，使方向保持機(jī)構(gòu)能夠?qū)Σ煌軓蕉加凶銐虻闹瘟?，僅需配做合適的輪轂組件和驅(qū)動(dòng)輪磨削組件，實(shí)現(xiàn)了一件多用；加裝彈簧力控制機(jī)構(gòu)后，方向保持組件內(nèi)部仍有足夠的空間，可用于安裝電機(jī)等，結(jié)構(gòu)緊湊。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)是本發(fā)明輪轂組件主要結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(b)是圖2(a)的I部放大圖；

圖3(a)本發(fā)明是輪轂組件中輪轂導(dǎo)向槽與伸縮桿導(dǎo)向柱局部放大圖；

圖3(b)是本發(fā)明輪轂引導(dǎo)槽中心線與六棱柱兩端面夾角變化示意圖；

圖4是本發(fā)明輪轂組件與驅(qū)動(dòng)輪磨削組件安裝螺旋角示意圖

圖5是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)輪磨削組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)輪磨削組件軸架等軸測(cè)視圖；

圖7是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)輪磨削組件軸架內(nèi)部安裝示意圖；

圖8是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)輪磨削組件從動(dòng)齒輪軸處剖視圖；

圖9是本發(fā)明保持機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖；

其中：輪轂組件1，驅(qū)動(dòng)輪磨削組件2，十字軸萬(wàn)向節(jié)3，電機(jī)及其動(dòng)力與控制組件4，方向保持機(jī)構(gòu)5，輪轂101，伸縮桿套筒10101，引導(dǎo)槽10102，驅(qū)動(dòng)軸支架102，伸縮桿103，伸縮桿導(dǎo)向柱10301，壓力彈簧104，擋帽105，彈簧導(dǎo)向桿106，軸架左蓋板201，軸架Ⅰ202，軸架右蓋板203，磨削輪204，從動(dòng)齒輪205，從動(dòng)軸Ⅰ206，主動(dòng)齒輪207，驅(qū)動(dòng)軸208，驅(qū)動(dòng)輪209，軸架Ⅱ210，從動(dòng)軸Ⅱ211，弧形彈簧Ⅰ212，弧形彈簧Ⅱ213，下板501，橫軸502，三角支架503，保持輪504，支撐桿505，橫桿506，圓柱滑軌組507，圓柱滑塊組508，上板509，調(diào)節(jié)桿Ⅰ510，齒輪組蓋板511，滑塊組Ⅰ512，調(diào)節(jié)桿Ⅱ513，滑塊組Ⅱ514，彈簧組515，絲杠Ⅰ516，連接件Ⅰ517，連接塊518，連接件Ⅱ519，絲杠Ⅱ520，從動(dòng)齒輪521，主動(dòng)齒輪522，把手523。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一種可適應(yīng)不同管徑的螺旋式管道內(nèi)壁打磨與拋光機(jī)器人，包括輪轂組件1、驅(qū)動(dòng)輪磨削組件2、十字軸萬(wàn)向節(jié)3、電機(jī)及其動(dòng)力與控制組件4和方向保持機(jī)構(gòu)5，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微小管道的打磨與拋光，所述輪轂組件1與十字軸萬(wàn)向節(jié)3以花鍵配合安裝，驅(qū)動(dòng)輪磨削組件2總共3組，其驅(qū)動(dòng)軸208兩端通過軸承與輪轂組件1中的驅(qū)動(dòng)軸支架102配合安裝，電機(jī)及其控制與動(dòng)力組件4安裝在方向保持機(jī)構(gòu)5上，其電機(jī)軸與十字軸萬(wàn)向節(jié)3以花鍵配合安裝。如圖1所示。

本發(fā)明所述的輪轂組件1，由輪轂101、驅(qū)動(dòng)軸支架102、伸縮桿103、壓力彈簧104、擋帽105和彈簧導(dǎo)向桿106組成，所述彈簧導(dǎo)向桿106與輪轂101通過螺紋連接，共有3根，分別與輪轂101的3個(gè)伸縮桿套筒10101同心；驅(qū)動(dòng)軸支架102與伸縮桿103上端通過螺紋連接，安裝完成后使驅(qū)動(dòng)軸支架102上圓形通孔軸線與伸縮桿103導(dǎo)向柱10301軸線成90°，此時(shí)，伸縮桿103導(dǎo)向柱10301軸線方向與輪轂中部六棱柱端面的夾角就是螺旋角；壓力彈簧104下端安裝在彈簧導(dǎo)向桿106上，上端與伸縮桿103下端的柱形孔洞配合；所述伸縮桿103上有導(dǎo)向柱10301，伸縮桿103通過導(dǎo)向柱10301與輪轂101中伸縮桿套筒10101上的引導(dǎo)槽10102相配合，引導(dǎo)槽10102用于改變螺旋角，配合后，由于壓力彈簧104的作用，伸縮桿103可上下移動(dòng)，如圖3(b)所示，三條水平線從上到下依次表示：伸縮桿103導(dǎo)向柱10301在所有組件均安裝完成后能夠到達(dá)的最高位置、距離最高處距離為h處以及彈簧導(dǎo)向柱能夠到達(dá)的最低位置，第一與第三條線之間高度差為h₀，右邊三個(gè)虛線圓表示對(duì)應(yīng)高度的伸縮桿套筒10101的橫截面，實(shí)線段表示此時(shí)的導(dǎo)向柱10301的方向，豎直的中心線表示伸縮桿套筒10101橫截面上平行于輪轂中央六棱柱兩端面的直線，由此，導(dǎo)向柱10301位于最下端時(shí)，導(dǎo)向柱10301軸線與輪轂101中部六棱柱兩側(cè)端面夾角為α(逆時(shí)針)，導(dǎo)向柱10301位于最上端時(shí)，夾角為β(逆時(shí)針)，且有β>α，從最低位置到最高位置之間角度變化與高度變化為線性關(guān)系，任意距離最高位置為h處，夾角擋帽105安裝在輪轂101伸縮桿套筒10101上方；所述結(jié)構(gòu)共有3組，分列在輪轂圓周上，彼此間角度為120°。輪轂組件1通過花鍵與十字軸萬(wàn)向節(jié)配合安裝。如圖2、圖3(a)、圖4所示。

本發(fā)明所述的驅(qū)動(dòng)輪磨削組件2，由軸架左蓋板201、軸架Ⅰ202、軸架右蓋板203、磨削輪204、從動(dòng)齒輪205、從動(dòng)軸Ⅰ206、主動(dòng)齒輪207、驅(qū)動(dòng)軸208、驅(qū)動(dòng)輪209、軸架Ⅱ210、從動(dòng)軸Ⅱ211、弧形彈簧Ⅰ212和弧形彈簧Ⅱ213組成，其中驅(qū)動(dòng)軸208兩端通過軸承與輪轂組件1上的驅(qū)動(dòng)軸支架102配合安裝，安裝后產(chǎn)生一個(gè)螺旋角，如圖4所示；所述驅(qū)動(dòng)軸208從一端至另一端，依次與軸架Ⅰ202、主動(dòng)齒輪207、軸架Ⅱ210和驅(qū)動(dòng)輪209配合安裝，其中，與主動(dòng)齒輪207和驅(qū)動(dòng)輪209通過花鍵配合，其它通過軸承配合；所述從動(dòng)軸Ⅰ206兩端穿過軸架Ⅰ202和軸架Ⅱ210背面弧形通孔，通過軸承與其內(nèi)部弧形凹槽配合，所述從動(dòng)軸Ⅰ206從一端至另一端，依次與磨削輪204和從動(dòng)齒輪205以花鍵配合安裝，弧形彈簧Ⅰ212和弧形彈簧Ⅱ213安裝在軸架Ⅰ202內(nèi)部凹槽內(nèi)，所述軸架左蓋板201、軸架右蓋板203與軸架Ⅰ202配合安裝；所述軸架Ⅱ210相關(guān)配合情況與軸架Ⅰ202完全相同；所述從動(dòng)軸Ⅱ211相關(guān)配合情況與從動(dòng)軸Ⅰ206完全相同。如圖5，6，7，8所示。

本發(fā)明所述的方向保持組件，包含有保持輪結(jié)構(gòu)和彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述方向保持組件由下板501、橫軸502、三角支架503、保持輪504、支撐桿505、橫桿506、圓柱滑軌組507、圓柱滑塊組508、上板509、調(diào)節(jié)桿Ⅰ510、齒輪組蓋板511、滑塊組Ⅰ512、調(diào)節(jié)桿Ⅱ513、滑塊組Ⅱ514、彈簧組515、絲杠Ⅰ516、連接件Ⅰ517、連接塊518、連接件Ⅱ519、絲杠Ⅱ520、從動(dòng)齒輪521、主動(dòng)齒輪522和把手523組成，所述下板501和上板509之間安裝有圓柱滑軌組507，共有3組，每組包含2根滑軌，組成基本骨架，所述三角支架503通過轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝在下板501上；所述保持輪504以轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝在三角支架503頂端；所述橫軸502安裝在三角支架503中部通孔；所述支撐桿505一端與橫軸502轉(zhuǎn)動(dòng)配合，另一端與橫桿506轉(zhuǎn)動(dòng)配合；橫桿506兩端與圓柱滑塊組508配合；圓柱滑塊組508安裝在圓柱滑軌組507上；這些組件構(gòu)成保持輪主要結(jié)構(gòu)，共有6組，對(duì)稱分列在上板509和下板501上；所述彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由調(diào)節(jié)桿Ⅰ510、齒輪組蓋板511、滑塊組Ⅰ512、調(diào)節(jié)桿Ⅱ513、滑塊組Ⅱ514、彈簧組515、絲杠Ⅰ516、連接件Ⅰ517、連接塊518、連接件Ⅱ519、絲杠Ⅱ520、從動(dòng)齒輪521、主動(dòng)齒輪522和把手523組成；所述絲杠Ⅰ516和絲杠Ⅱ520旋向相反，共同固定在連接塊518上，兩端通過軸承與上板509和下板501配合安裝；所述連接件Ⅰ517上端固定在調(diào)節(jié)桿Ⅱ513上，下端為絲杠螺母副，與絲杠Ⅰ516配合安裝；所述連接件Ⅱ519上端固定在調(diào)節(jié)桿Ⅰ510上，下端為絲杠螺母副，與絲杠Ⅱ520配合安裝；所述調(diào)節(jié)桿Ⅰ510、調(diào)節(jié)桿Ⅱ513兩端分別通過滑塊組Ⅰ512、滑塊組Ⅱ514與滑軌組507配合安裝；所述從動(dòng)齒輪521與絲杠Ⅱ520以花鍵配合；所述主動(dòng)齒輪522與把手523之間通過花鍵配合；所述齒輪組蓋板511安裝在上板509上；所述彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共有3組，均勻分布在圓周上，轉(zhuǎn)動(dòng)把手523，可同時(shí)對(duì)6個(gè)保持輪的彈簧壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)動(dòng)把手521，由于絲杠Ⅰ514、絲杠Ⅱ518旋向相反，調(diào)節(jié)桿Ⅰ510、調(diào)節(jié)桿Ⅱ512運(yùn)動(dòng)方向相反，同時(shí)二者運(yùn)動(dòng)距離相同，可使兩側(cè)保持輪組件彈簧壓力同增同減。

所述彈簧組514布置在橫桿506和調(diào)節(jié)桿Ⅱ512兩端的滑塊之間，每個(gè)彈簧壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上有2組，整個(gè)機(jī)構(gòu)上共有6組。如圖9、10所示。

一種可適應(yīng)不同管徑的螺旋式管道內(nèi)壁打磨與拋光機(jī)器人在單位長(zhǎng)度管道上磨削加工長(zhǎng)度的方法，其特征在于：當(dāng)實(shí)際位置相對(duì)于伸縮桿位于最高位置的彈簧壓縮量為h時(shí)，有此時(shí)單個(gè)磨削組件的磨削長(zhǎng)度其中，α、β分別為伸縮桿的導(dǎo)向柱位于最低和最高位置時(shí)驅(qū)動(dòng)輪磨削組件的螺旋角，h₀最低位置和最高位置的高度差，0<h<h₀，s₀為螺旋角為β時(shí)機(jī)器人在單位長(zhǎng)度管道內(nèi)的磨削總長(zhǎng)度，并且，當(dāng)用L₀表示管道的單位長(zhǎng)度時(shí)，機(jī)器人在單位長(zhǎng)度管道內(nèi)的磨削長(zhǎng)度，一定程度上反映了其磨削量的大小，對(duì)于不同的材料，利用以上關(guān)系，選擇合適的α、β，可以改變螺旋角為β時(shí)管道機(jī)器人單個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度的管道上的磨削長(zhǎng)度s₀，并且，也確定了單個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度管道上磨削長(zhǎng)度的變化范圍h₀的選擇，將影響螺旋角θ隨壓縮量h變化而產(chǎn)生的變化量的大小，最后將影響單個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度管道上磨削量s隨h變化而產(chǎn)生的變化量的大??；α、β和h₀三個(gè)參數(shù)可以確定彈簧壓縮量為任意高度h(0<h<h₀)時(shí)每一個(gè)磨削組件在單位長(zhǎng)度管道上的磨削長(zhǎng)度s，從而達(dá)到控制驅(qū)動(dòng)輪磨削組件在不同管徑的單位長(zhǎng)度上達(dá)到所需的磨削量的目的。

下面具體說(shuō)明輪轂引導(dǎo)槽各參數(shù)與單位長(zhǎng)度管道磨削時(shí)間之間的關(guān)系推導(dǎo)過程：

設(shè)引導(dǎo)槽最下端到最上端過程中，伸縮桿103導(dǎo)向柱角度變化為線性變化，并且螺旋角與伸縮桿103導(dǎo)向柱相同，那么距離最上端為h處的螺旋角為：

$\mathrm{\&theta;}=\mathrm{\&beta;}-\frac{\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;}}{h_0}\&CenterDot;h$

其中α、β分別為伸縮桿103的導(dǎo)向柱位于最低和最高位置時(shí)驅(qū)動(dòng)輪磨削組件2的螺旋角，h₀最低位置和最高位置的高度差；

設(shè)管道長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么，當(dāng)螺旋角為θ時(shí)，3個(gè)磨削組件總的磨削加工長(zhǎng)度為：

所以，當(dāng)相對(duì)于伸縮桿103最高位置，彈簧壓縮了高度h時(shí)，有：

$s=\frac{3L}{sin(\mathrm{\&beta;}-\frac{\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;}}{h_0}\&CenterDot;h)}$

所以，與螺旋角為β時(shí)相比，有：

$\frac{s}{s_0}=\frac{sin\mathrm{\&beta;}}{sin(\mathrm{\&beta;}-\frac{\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;}}{h_0}\&CenterDot;h)}$

即：

$s=\frac{sin\mathrm{\&beta;}}{sin(\mathrm{\&beta;}-\frac{\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;}}{h_0}\&CenterDot;h)}\&CenterDot;s_0$

具體操作過程如下：根據(jù)管徑大小，轉(zhuǎn)動(dòng)把手523，由于絲杠Ⅰ516和絲杠Ⅱ520旋向相反，調(diào)節(jié)桿Ⅰ510、調(diào)節(jié)桿Ⅱ513運(yùn)動(dòng)方向始終相反，可同時(shí)調(diào)節(jié)兩組對(duì)稱的保持輪機(jī)構(gòu)固定滑塊組I512,滑塊組II514達(dá)到合適的位置，使彈簧壓力保持一個(gè)合理的預(yù)設(shè)值，保證方向保持組件5對(duì)管道內(nèi)壁有足夠的壓力；選用合適尺寸的輪轂組件和驅(qū)動(dòng)輪磨削組件；將機(jī)器人放入需加工的管道，啟動(dòng)；管道內(nèi)壁發(fā)生變化時(shí)，輪轂組件1中的壓力彈簧104和方向保持機(jī)構(gòu)5中的彈簧組515將隨之產(chǎn)生伸縮，使機(jī)構(gòu)適應(yīng)管徑的變化。當(dāng)實(shí)際管徑變小時(shí)，磨削輪204由于受到力的作用，將帶動(dòng)從動(dòng)軸Ⅰ206沿著軸架Ⅰ202和軸架Ⅱ210背面的弧形通孔移動(dòng)，從動(dòng)軸Ⅱ211及其上面的磨削輪將發(fā)生同樣的變化，這樣既滿足了磨削要求，又避免了打刀現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，由于輪轂101上引導(dǎo)槽10102的作用，伸縮桿103上面的導(dǎo)向柱10301向下移動(dòng)過程中與輪轂中部六棱柱端面夾角(逆時(shí)針)減小，從而使螺旋角減小，螺旋角的減小將導(dǎo)致螺距的減小，這樣一來(lái)，在管徑較小的部分就可以進(jìn)行更多次的磨削。反之，當(dāng)管徑變大時(shí)，磨削輪204將上移，螺旋角將變大，螺距的增大可以使機(jī)器人快速?gòu)墓軓捷^大的部分掠過，提高了工作效率。