一种管道爬行驱动装置的制作方法

1.本实用新型涉及管道对口焊接设备技术领域，具体来讲，涉及一种管道爬行驱动装置。


背景技术：

2.在长输管道焊接施工中，需要用到内对口器和内检测装置对管道进行对口组对焊接和检测测量作业，在管道的对口组对焊接和检测测量作业实施过程中，都需要使用到牵引驱动装置将内对口器和内检测装置移动到指定位置进行作业，这对装置位移的精确性和稳定性提出了很高的要求。现有的牵引驱动装置通常采用电控方式来实现装置的驱动，但由于电机的输出扭矩有限，在较大坡度和弯曲度的管道中移运质量较大的内对口器和内检测装置对驱动装置提出了较大的挑战，另外移运到制定位置后，驱动装置也很难将内对口器和内检测装置在较大坡度的管道中进行固定，也会极大地影响装置的精确性和稳定性，进而影响作业精度和质量。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种管道爬行驱动装置，用以解决现有技术中存在的驱动装置在较大坡度管道中移运的精确度和稳定性不足的技术问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种管道爬行驱动装置，所述爬行驱动装置包括壳体、伺服电机、减速器、至少一组驱动轮组和至少两组行走轮组，其中，驱动轮组中包括至少两个驱动轮，每一组行走轮组中都包括至少两个行走轮，每个驱动轮和行走轮都与壳体转动连接，两个驱动轮沿壳体的轴向间隔设置，每一组行走轮组中的两个行走轮沿壳体的轴向间隔设置；伺服电机和减速器固定安装在壳体中，伺服电机、减速器和驱动轮组之间依次连接，伺服电机能够通过减速器将扭矩传递至驱动轮，以驱动所述爬行驱动装置在管道中爬行，伺服电机能够被控制锁定以保持所述爬行驱动装置在管道中的相对位置固定。
5.可选择地，所述减速器可包括输入链轮、中间链轮和至少两个输出链轮，输入链轮与所述伺服电机的输出轴固定连接，中间链轮安装在所述壳体中，每个输出链轮分别与每个所述驱动轮固定连接，输入链轮、中间链轮和输出链轮之间通过链条传动，以将伺服电机的输出扭矩传递至所述驱动轮上。
6.可选择地，所述减速器的输入端和输出端之间的传动比可为1:15。
7.可选择地，所述驱动轮和行走轮可采用软性耐磨的高分子材料，并与管壁紧密贴合产生摩擦力以实现驻刹功能。
8.可选择地，所述伺服电机能够在有线或无线遥控器的控制下进行点动操作，以控制所述爬行驱动装置在管道中位置的微调。
9.可选择地，所述点动操作的最小有效行进控制距离可为1mm。
10.可选择地，所述爬行驱动装置还可包括外挂接头，外挂接头固定连接在所述壳体的一端，外挂接头上能够连接柔性连接件以进一步连接内对口器或检测装置以对管道进行组对焊接或检测测量作业。
11.可选择地，所述爬行驱动装置还可包括动力源，动力源包括移动电源或外接电源，移动电源能够连接在外挂接头上以对所述伺服电机供电，外接电源能够通过线缆与所述伺服电机连接以供电。
12.可选择地，所述爬行驱动装置的驱动牵引力可≥1t。
13.本实用新型另一方面提供了如上所述的管道爬行驱动装置在管道组对焊接及检测作业中的应用。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括以下内容中的至少一项：
15.1、本实用新型采用了机械摩擦抱死驻车方式，保证自爬行背吹内对口器设备可以在设定焊接位置上驻刹而不发生位移；另外控制模块可采用遥控控制，实现电控点动功能，最小点动距离为1mm。
16.2、采用了伺服电机结合减速器的电动驱动方式，减速器传动比达到1:15，使牵引能力达到1吨以上，保证了在坡度地形的爬坡牵引力，最大允许坡度为0-90
°
。
附图说明
17.通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
18.图1示出了本实用新型示例性实施例1的管道爬行驱动装置结构图。
19.图2示出了图1中i-i处的截面图。
20.附图标记说明：
21.10-壳体，11-伺服电机，12-减速器，121-输入链轮，122-中间链轮，123-输出链轮，124-链条，13-驱动轮组，131-驱动轮，14-行走轮组，141-行走轮，16-外挂接头。
具体实施方式
22.在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本实用新型的管道爬行驱动装置。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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技术的限制。
24.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.在长输管道焊接施工中，需要用到内对口器和内检测装置对管道进行对口组对焊接和检测测量作业，在管道的对口组对焊接和检测测量作业实施过程中，都需要使用到牵引驱动装置将内对口器和内检测装置移动到指定位置进行作业，这对装置位移的精确性和稳定性提出了很高的要求。现有的牵引驱动装置通常采用电控方式来实现装置的驱动，但由于电机的输出扭矩有限，在较大坡度和弯曲度的管道中移运质量较大的内对口器和内检测装置对驱动装置提出了较大的挑战，另外移运到制定位置后，驱动装置也很难将内对口器和内检测装置在较大坡度的管道中进行固定，也会极大地影响装置的精确性和稳定性，进而影响作业精度和质量。
27.基于此，本实用新型提出了一种管道爬行驱动装置，包括壳体、伺服电机、减速器、至少一组驱动轮组和至少两组行走轮组，其中，驱动轮组中包括至少两个驱动轮，每一组行走轮组中都包括至少两个行走轮，每个驱动轮和行走轮都与壳体转动连接，两个驱动轮之间沿壳体的轴向间隔设置，每一组行走轮组中的两个行走轮之间沿壳体的轴向间隔设置；伺服电机和减速器固定安装在壳体中，伺服电机、减速器和驱动轮组之间依次连接，伺服电机能够通过减速器将扭矩传递至驱动轮，以驱动所述爬行驱动装置在管道中爬行，伺服电机能够被控制锁定以保持所述爬行驱动装置在管道中的相对位置固定。
28.本实用新型采用了机械摩擦抱死驻车方式，保证自爬行背吹内对口器设备可以在设定焊接位置上驻刹而不发生位移；另外控制模块可采用遥控控制，实现电控点动功能，最小点动距离为1mm；采用了伺服电机结合减速器的电动驱动方式，减速器传动比达到1:15，使牵引能力达到1吨以上，保证了在坡度地形的爬坡牵引力，最大允许坡度为0-90
°
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29.示例性实施例1
30.本示例性实施例提供了一种管道爬行驱动装置。
31.图1示出了本实用新型示例性实施例1的管道爬行驱动装置结构图；图2示出了图1中i-i处的截面图。
32.如图1和图2中所示，所述管道爬行驱动装置可包括壳体10、伺服电机11、减速器12、驱动轮组13、行走轮组14和外挂接头16，其中，伺服电机11和减速器12都安装在壳体10中，伺服电机11的输出轴和减速器12的输入轴连接；驱动轮组13的数量为一组，驱动轮组13中包括两个驱动轮131，两个驱动轮131沿壳体10的轴向间隔安装；行走轮组14的数量为两组，每一组行走轮组14中都包括两个行走轮141，两个行走轮141沿壳体10的轴向间隔安装，每个驱动轮131和行走轮141都与壳体转动连接且都紧贴管道内壁；减速器12的输出轴分别与两个驱动轮131连接，伺服电机11可通过减速器12将扭矩传递至驱动轮131，以驱动所述自爬行背吹内对口器在管道中爬行，但本实用新型不限于此，所述管道爬行驱动装置中驱动轮组13和行走轮组14的数量也可大于一组和两组，每组驱动轮131和行走轮141的数量也可大于两个。
33.进一步地，减速器12可包括输入链轮121、中间链轮122和两个输出链轮123，输入链轮121与伺服电机11的输出轴固定连接，使输入链轮121随伺服电机11的输出轴共同转动，中间链轮122安装在壳体10中，两个输出链轮123分别与两个驱动轮131固定连接，输入链轮121、中间链轮122和输出链轮123之间通过链条124传动，以将伺服电机11的输出扭矩传递至驱动轮131上，具体地，所述减速器的传动比为1:15，但本实用新型不限于此，输出链轮123应与驱动轮131的数量保持一致，若驱动轮131的数量大于两个时，输出链轮123的数
量也应大于两个，所述减速器的传动比也为其他任意比例。
34.进一步地，所述管道爬行驱动装置采用机械摩擦抱死驻车方式在管道中的指定位置实现驻刹，主要通过控制程序来锁死伺服电机11不发生转动，另外，驱动轮131和行走轮141均采用软性耐磨的高分子材料与管壁紧密贴合产生摩擦力起到刹车的作用，但本实用新型不限于此，驱动轮131和行走轮141的材料也可其他任何与管壁之间摩擦系数大的材料，只要可实现驻刹的作用即可。
35.进一步地，所述管道爬行驱动装置还可包括外挂接头16，外挂接头16与壳体10的轴向的一端通过螺栓固定连接，外挂接头16上可连接柔性连接件(如万向轴)以进一步连接内对口器或检测装置，用来对管道进行组对焊接或检测测量作业，但本实用新型不限于此，外挂接头16也可通过螺钉、焊接、一体成型等其他固定连接方式与壳体10固定连接，外挂接头16上也可连接除内对口器和检测装置之外的其他设备，来进行其他类型的作业。
36.进一步地，所述管道爬行驱动装置还可包括动力源(图中未示出)，动力源可包括移动电源或外接电源，移动电源能够连接在外挂接头16上以对伺服电机11供电，外接电源能够通过线缆与伺服电机11连接以对伺服电机11供电。
37.进一步地，伺服电机11可被有线或无线遥控的方式，通过控制程序进行点动控制操作，从而对管道爬行驱动装置在管道中前进或后退的位移进行电控点动的微调操作，具体地，点动操作的最小有效行进控制距离为1mm。
38.下面对本示例性实施例所述的管道爬行驱动装置的工作过程进行描述：
39.首先将所述管道爬行驱动装置上的外挂接头与柔性连接件的一端进行连接，再将所需的作业装置(如内对口器或检测装置)与柔性连接件的另一端进行连接，再将连接后的装置整体放置进入管道中，通过控制程序控制驱动伺服电机11转动，伺服电机11再依次带动输入链轮121、链条、中间链轮122和输出链轮123转动，将扭矩动力传递至驱动轮131上，驱动轮131转动带动所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置在管道中移动，当所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置移动至指定作业位置后，通过控制程序控制伺服电机11进行点动操作微调以精确控制外挂作业装置的作业位置，位置确定后，通过控制程序控制伺服电机11转动停止转动，使所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置停止移动，并通过控制程序锁定伺服电机11，同时利用驱动轮131和行走轮141的材料与管壁之间产生的静摩擦力，实现所述管道爬行驱动装置的驻刹功能，来保持所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置在管道中的相对位置固定；作业完毕后，通过控制程序控制驱动所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置移动离开作业位置并从管道中撤出。
40.示例性实施例2
41.本示例性实施例提供了示例性实施例1中所述的管道爬行驱动装置在管道组对焊接及检测作业中的应用。
42.所述应用包括将所述管道爬行驱动装置上的外挂接头与柔性连接件的一端进行连接，再将所需的作业装置(如内对口器或检测装置)与柔性连接件的另一端进行连接，再将连接后的装置整体放置进入管道中，通过控制程序控制驱动伺服电机11转动，伺服电机11再依次带动输入链轮121、链条、中间链轮122和输出链轮123转动，将扭矩动力传递至驱动轮131上，驱动轮131转动带动所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置在管道中移动，当所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置移动至指定作业位置后，通过控制程序控制伺
服电机11进行点动操作微调以精确控制外挂作业装置的作业位置，位置确定后，通过控制程序控制伺服电机11转动停止转动，使所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置停止移动，并通过控制程序锁定伺服电机11，同时利用驱动轮131和行走轮141的材料与管壁之间产生的静摩擦力，实现所述管道爬行驱动装置的驻刹功能，来保持所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置在管道中的相对位置固定；作业完毕后，通过控制程序控制驱动所述管道爬行驱动装置及其外挂作业装置移动离开作业位置并从管道中撤出。
43.本实用新型采用了机械摩擦抱死驻车方式，保证自爬行背吹内对口器设备可以在设定焊接位置上驻刹而不发生位移；另外控制模块可采用遥控控制，实现电控点动功能，最小点动距离为1mm；采用了伺服电机结合减速器的电动驱动方式，减速器传动比达到1:15，使牵引能力达到1吨以上，保证了在坡度地形的爬坡牵引力，最大允许坡度为0-90
°
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44.尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本实用新型，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

技术特征：
1.一种管道爬行驱动装置，其特征在于，所述爬行驱动装置包括壳体、伺服电机、减速器、至少一组驱动轮组和至少两组行走轮组，其中，驱动轮组中包括至少两个驱动轮，每一组行走轮组中都包括至少两个行走轮，每个驱动轮和行走轮都与壳体转动连接，两个驱动轮沿壳体的轴向间隔设置，每一组行走轮组中的两个行走轮沿壳体的轴向间隔设置；伺服电机和减速器固定安装在壳体中，伺服电机、减速器和驱动轮组之间依次连接，伺服电机能够通过减速器将扭矩传递至驱动轮，以驱动所述爬行驱动装置在管道中爬行，伺服电机能够被控制锁定以保持所述爬行驱动装置在管道中的相对位置固定。2.根据权利要求1所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述减速器包括输入链轮、中间链轮和至少两个输出链轮，输入链轮与所述伺服电机的输出轴固定连接，中间链轮安装在所述壳体中，每个输出链轮分别与每个所述驱动轮固定连接，输入链轮、中间链轮和输出链轮之间通过链条传动，以将伺服电机的输出扭矩传递至所述驱动轮上。3.根据权利要求2所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述减速器的输入端和输出端之间的传动比为1:15。4.根据权利要求1所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述驱动轮和行走轮采用软性耐磨的高分子材料，并与管壁紧密贴合产生摩擦力以实现驻刹功能。5.根据权利要求1所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述伺服电机能够在有线或无线遥控器的控制下进行点动操作，以控制所述爬行驱动装置在管道中位置的微调。6.根据权利要求5所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述点动操作的最小有效行进控制距离为1mm。7.根据权利要求1所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述爬行驱动装置还包括外挂接头，外挂接头固定连接在所述壳体的一端，外挂接头上能够连接柔性连接件以进一步连接内对口器或检测装置以对管道进行组对焊接或检测测量作业。8.根据权利要求7所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述爬行驱动装置还包括动力源，动力源包括移动电源或外接电源，移动电源能够连接在外挂接头上以对所述伺服电机供电，外接电源能够通过线缆与所述伺服电机连接以供电。9.根据权利要求1所述的管道爬行驱动装置，其特征在于，所述爬行驱动装置的驱动牵引力≥1t。

技术总结
本实用新型提供了一种管道爬行驱动装置，其中，爬行驱动装置包括壳体、伺服电机、减速器、至少一组驱动轮组和至少两组行走轮组，驱动轮组中包括至少两个驱动轮，每一组行走轮组中都包括至少两个行走轮，每个驱动轮和行走轮都与壳体转动连接，两个驱动轮沿壳体的轴向间隔设置，每组行走轮组中的两个行走轮沿壳体的轴向间隔设置；伺服电机和减速器固定安装在壳体中，伺服电机、减速器和驱动轮组之间依次连接，伺服电机能够通过减速器将扭矩传递至驱动轮，以驱动所述爬行驱动装置在管道中爬行，伺服电机可被控制锁定以保持爬行驱动装置在管道中位置固定。本实用新型采用机械摩擦抱死驻车方式，可遥控控制模块实现电控点动，最小点动距离1mm。动距离1mm。动距离1mm。


技术研发人员：谭礼群 杨仕国
受保护的技术使用者：四川艾普耐斯油气工程服务有限公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/19