一种管径自适应刀具的制作方法

1.本实用新型涉及管道疏通刀具领域，具体涉及一种用于的管道疏通用的管径自适应刀具。


背景技术：

2.随着管道自适应机器人行走机构的研究发现，越来越多的管道机器人具备自适应管径的功能，但是通过对国内外研究的调查发现，目前市场上的刀具大多是自由度为0的固件，无法实现刀具的自适应变化；但是复杂的管道结构和外部工况不仅需要行走机构的自适应变化还需要刀具的自适应变化。
3.因此，研究一种能够实现自适应管径变化的刀具具有重要意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是研制出一种适用于管道疏通作业并可适应不同管道管径的管径自适应刀具，从而解决现有管道疏通刀具无法适应不同规格管道口径问题。
5.本实用新型的管径自适应刀具，包括刀具模块和刀具驱动模块；所述刀具驱动模块包括驱动电机和连接于驱动电机转轴的传动轴；所述刀具模块包括刀具组件和变径驱动机构；所述刀具组件包括外刀盘、内刀盘、刀片和连接件；所述外刀盘和内刀盘同轴设置；多个所述刀片沿外刀盘周向均匀分布并与外刀盘相互铰接；所述连接件分布于相邻两刀片之间，其两端分别铰接于相邻两刀片，其中部铰接于内刀盘；所述外刀盘中部通过花键与传动轴连接；所述变径驱动机构包括固定于传动轴的舵机架和安装于舵机架上用于驱动所述内刀盘相对于外刀盘转动的舵机。
6.进一步，所述刀片和连接件沿刀盘周向均匀分布有3个。
7.进一步，所述连接件为对称结构的120
°
折弯杆。
8.进一步，所述舵机通过齿轮副驱动内刀盘转动；所述齿轮副包括固定安装于舵机转轴的主动齿轮和固定安装于内刀盘的从动齿轮。
9.进一步，所述外刀盘和内刀盘的外沿上一体成型有多个沿周向均布的安装座，并通过该安装座与刀片或连接件实现铰接。
10.进一步，所述刀片的刀刃侧设有锯齿。
11.本实用新型的有益效果：本实用新型采用平行四边行原理设计了一种三轮腿式刀具拓扑结构，三个轮腿式的刀片始终与旋转中心对称，使得刀具变径时具有稳定性；本刀具可通过外部舵机控制内部二级齿轮机构带动内刀盘相对外刀盘转动来实现刀具的变径，从而实现刀具对管径的自适应。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
13.图1为本实用新型的管径自适应刀具的整体结构示意图；
14.图2(a)、图2(b)为本实用新型的刀具模块的结构示意图；
15.图3(a)、图3(b)为本实用新型的变径驱动机构的结构示意图。
具体实施方式
16.如图1所示，本实施例的一种管径自适应刀具，包括刀具模块1和刀具驱动模块2；
17.所述刀具驱动模块2包括驱动电机2-5和通过联轴器2-9连接于驱动电机2-5转轴的传动轴2-1；
18.所述刀具模块1包括刀具组件和变径驱动机构；如图2所示，所述刀具组件包括外刀盘1-3、内刀盘1-5、刀片1-1和连接件1-2；所述外刀盘1-3和内刀盘1-5同轴设置，且外刀盘1-3和内刀盘1-5的外沿均一体成型有三个均匀分布的安装座；三个刀片1-1沿外刀盘1-3周向均匀分布并通过安装于安装座的三个螺钉1-4与外刀盘1-3相互铰接；所述刀片1-1包括安装部和切割部，安装部上设有三个孔位用于分别与连接件1-2和外刀盘1-3上的安装座铰接，切割部的刃口为锯齿型；三个连接件1-2分布于相邻两刀片1-1之间；所述连接件1-2采用对称结构的120
°
折弯杆，其两端通过螺钉1-4分别铰接于相邻两刀片1-1，其中点通过铰轴1-6/2-6铰接于内刀盘1-5的安装座上；所述外刀盘1-3中部设有花键孔，并通过花键与传动轴2-1连接；所述内刀盘1-5与传动轴之间安装有滚动轴承2-2以降低其转动时的阻力。
19.如图3所示，所述变径驱动机构包括固定于传动轴2-1的舵机架2-3和安装于舵机架2-3上用于驱动所述内刀盘1-5相对于外刀盘1-3转动的舵机2-4。所述内刀盘1-5底部固定安装有从动齿轮2-7,从动齿轮2-7与传动轴2-1之间设有齿轮滚动轴承2-8，舵机的转轴上固定安装有与该从动齿轮2-7啮合的主动齿轮2-10；舵机通过该齿轮副可驱动内刀盘1-5相对于外刀盘1-3转动。
20.当本刀具在管道内进行疏通作业时，刀具驱动模块2的驱动电机2-5通过传动轴2-1带动外刀盘1-3和舵机架2-3同步转动，进而带动整个刀具模块1绕驱动轴轴线转动。当本刀具需要调节切割半径时，舵机2-4启动并通过齿轮副带动内刀盘1-5相对于外刀盘1-3转动；内刀盘1-5将通过连接件1-2带动三个刀片1-1同步展开或收拢，从而实现变径的目的。
21.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化；凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种管径自适应刀具，其特征在于：包括刀具模块和刀具驱动模块；所述刀具驱动模块包括驱动电机和连接于驱动电机转轴的传动轴；所述刀具模块包括刀具组件和变径驱动机构；所述刀具组件包括外刀盘、内刀盘、刀片和连接件；所述外刀盘和内刀盘同轴设置；多个所述刀片沿外刀盘周向均匀分布并与外刀盘相互铰接；所述连接件分布于相邻两刀片之间，其两端分别铰接于相邻两刀片，其中部铰接于内刀盘；所述外刀盘中部通过花键与传动轴连接；所述变径驱动机构包括固定于传动轴的舵机架和安装于舵机架上用于驱动所述内刀盘相对于外刀盘转动的舵机。2.根据权利要求1所述的管径自适应刀具，其特征在于：所述刀片和连接件沿刀盘周向均匀分布有3个。3.根据权利要求2所述的管径自适应刀具，其特征在于：所述连接件为对称结构的120
°
折弯杆。4.根据权利要求3所述的管径自适应刀具，其特征在于：所述舵机通过齿轮副驱动内刀盘转动；所述齿轮副包括固定安装于舵机转轴的主动齿轮和固定安装于内刀盘的从动齿轮。5.根据权利要求4所述的管径自适应刀具，其特征在于：所述外刀盘和内刀盘的外沿上一体成型有多个沿周向均布的安装座，并通过该安装座与刀片或连接件实现铰接。6.根据权利要求5所述的管径自适应刀具，其特征在于：所述刀片的刀刃侧设有锯齿。

技术总结
本实用新型公开了一种管径自适应刀具，包括刀具模块和刀具驱动模块；所述刀具驱动模块包括驱动电机和连接于驱动电机转轴的传动轴；所述刀具模块包括刀具组件和变径驱动机构；所述刀具组件包括外刀盘、内刀盘、刀片和连接件；所述外刀盘和内刀盘同轴设置；多个所述刀片沿外刀盘周向均匀分布并与外刀盘相互铰接；所述连接件分布于相邻两刀片之间，其两端分别铰接于相邻两刀片，其中部铰接于内刀盘；所述外刀盘中部通过花键与传动轴连接；所述变径驱动机构包括固定于传动轴的舵机架和安装于舵机架上用于驱动所述内刀盘相对于外刀盘转动的舵机；本刀具可适应不同管道管径，从而解决现有管道疏通刀具无法适应不同规格管道口径问题。管道疏通刀具无法适应不同规格管道口径问题。管道疏通刀具无法适应不同规格管道口径问题。


技术研发人员：龙泉宇 唐博 谭忠贤 张洋瑞 杨安俊 王苗 王韵雅 黄珈雯
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2022/3/16