專利名稱：壁虎式電磁電動(dòng)機(jī)器產(chǎn)品系列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便于在鋼鐵制品加工制作和安裝、檢修現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工的除銹、噴涂、拋光、磨削、切割、氣割、電焊的電動(dòng)機(jī)器。
現(xiàn)有的機(jī)械除銹方法是噴砂或噴鐵丸，化學(xué)除銹是酸洗。由于這兩種方法都存在只有在特定的工作場(chǎng)合才能實(shí)施，不能在安裝、檢修的空間施工，且成本很高，效率低，只是在制作一些貴重的如汽車外殼等產(chǎn)品，或在特殊工程中如制氧設(shè)備、管道的安裝才使用。普遍使用的是手工除銹，如用砂布蹭、用鋼絲刷刷，稍先進(jìn)一些的是手持角磨機(jī)，通過角磨機(jī)上高速旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷進(jìn)行除銹。由于角磨機(jī)的操作強(qiáng)度大、粉塵多，工人連續(xù)操作幾分鐘后就有疲勞感，很難認(rèn)真地除銹，造成普遍的防腐質(zhì)量問題，從而造成大量的鋼鐵制品壽命縮短和鋼鐵浪費(fèi)的嚴(yán)重問題。手動(dòng)砂輪磨削勞動(dòng)強(qiáng)度也非常大。如今普遍使用的彩板也是普通鋼材，雖然非常薄，因?yàn)樗谏P前就被涂料保護(hù)起來了，使用壽命反而很長(zhǎng)。關(guān)于現(xiàn)有除銹方法的情況，中國(guó)機(jī)械工業(yè)出版社2002年5月出版的《涂裝工技師培訓(xùn)教材》第8至26頁有詳細(xì)介紹。
現(xiàn)有的半自動(dòng)氣割機(jī)，如CG1-30型等，只能在水平平面上施工?，F(xiàn)有的埋弧自動(dòng)電焊操作機(jī)也只能夠在水平平面上或接近水平的平面上施工，為了焊接圓柱形、球形鋼鐵制件，只能將自動(dòng)焊接小車置于龍門式或立柱式操作機(jī)上，讓放在托架上的工件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在稍有坡度的位置施焊。這些門式、立柱式操作機(jī)械體積龐大結(jié)構(gòu)不簡(jiǎn)便，價(jià)格也很高，從而致使施工不便焊接成本高。關(guān)于上述情況，不少關(guān)于氣割和電焊的技術(shù)書籍及教材都有記載。
本發(fā)明的目的是提供一種完全由機(jī)器進(jìn)行的或半自動(dòng)的、適用于各種工作場(chǎng)合的、對(duì)鋼鐵工件進(jìn)行除銹、拋光、噴涂、磨削、切割、氣割、電焊的電動(dòng)機(jī)器。這里說的適合于各種工作場(chǎng)合，是指這種機(jī)器可以如壁虎一般在豎直方向、在懸空的水平面下方，也就是能在三維空間各個(gè)方向上對(duì)鋼鐵工件進(jìn)行施工。
發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
首先設(shè)計(jì)一種能夠在三維空間各個(gè)方向如壁虎一般在鋼鐵工件表面行進(jìn)的運(yùn)載車。這種車的設(shè)計(jì)有兩個(gè)方案，第一方案是設(shè)計(jì)這樣一種電磁車輪，每一塊電磁鐵鐵心的電源通過在同一車輪上的滑環(huán)通電和斷電，僅有而且必須有1～2塊接近或接觸工件表面的電磁鐵接通電源。隨著車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，車輪在工件表面附近的外沿始終都有電磁力存在從而使車輪及行進(jìn)著的或靜止的電磁車都能牢牢地“粘”附在鋼鐵工件的加工表面上。在車軸上安裝可調(diào)力度的電磁制動(dòng)裝置控制在鉛垂壁或下坡的下行速度。第二方案是在靠近四個(gè)車輪的四角或其他位置安裝電磁鐵，電磁鐵上下可調(diào)節(jié)位置。這種車可以是四輪車，可以是鏈輪和履帶式的車。電工學(xué)的基本知識(shí)告訴我們，當(dāng)電磁鐵靠近而不直接接觸鋼鐵表面時(shí)仍有巨大的電磁力吸引著鋼鐵工件，只是空氣隙越薄面積越小，電磁吸引力越大。繞線電磁鐵鐵心可以有自己的銜鐵，也可以把工件表面作為銜鐵。四塊電磁鐵鐵心的繞線線圈都分為兩組，第一組圈數(shù)最少，專供在水平面上作業(yè)時(shí)使用，第二組圈數(shù)多得多，專供在非水平面上作業(yè)時(shí)使用，只有當(dāng)電磁車在鉛垂壁或下坡下行時(shí)為了讓鐵心下表面或車的向下突出部件觸及工件表面產(chǎn)生摩擦力時(shí)才讓兩組線圈同時(shí)通電，因?yàn)檐囕喕蚵膸獠慷继子袕椥阅z皮，電磁力增大時(shí)車身將略微下降。下行時(shí)產(chǎn)生摩擦力的方法還有將車上設(shè)計(jì)的突出部件下移，使其觸及工件表面，也可以在車軸上或車輪上安裝可調(diào)力度的電磁制動(dòng)器。除下表面以外，被連在一起成為一個(gè)整體的四塊鐵心都要被屏蔽起來，防止把周圍的鋼鐵部件磁化，下邊四周要加上觸及工件表面的裙邊，防止氧化鐵粉末被吸進(jìn)電磁鐵。根據(jù)同樣原理，將四角的電磁鐵改為永久磁鐵，也可以制成同樣的小型的壁虎式磁力車?？赏ㄟ^無線電調(diào)節(jié)磁鐵的上下移動(dòng)位置。
安裝在上述電磁車上的除銹、拋光機(jī)器有三種。第一種是在電磁車上安裝一至三套或更多的能承載和帶動(dòng)圓形鋼絲刷的工作機(jī)，依靠電力而高速旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷，通過電磁車上的彈簧向下的拉力緊密貼在鋼鐵表面從而有效地除銹。改用拋光盤則可以進(jìn)行拋光。第二種機(jī)器是，它高速旋轉(zhuǎn)的工具不是鋼絲刷，而是鋼絲的圓柱。這種鋼絲柱的鋼絲是按徑向呈放射狀或近似放射狀安放的，也是利用鋼絲鋒利的尖端除銹的。這種鋼絲柱與現(xiàn)有的鋼絲輪不同，雖然現(xiàn)有的鋼絲輪的鋼絲也是沿徑向呈放射狀安放的，但現(xiàn)有的鋼絲輪軸線長(zhǎng)度很小，只適于替換手動(dòng)或固定的砂輪機(jī)的砂輪。而本發(fā)明的鋼絲圓柱不僅軸線長(zhǎng)度長(zhǎng)得多(95mm以上)，而且這種鋼絲柱還可以按圓柱形工件直徑的大小制成細(xì)腰的，使帶細(xì)腰的鋼絲柱在旋轉(zhuǎn)時(shí)鋼絲頭能緊貼圓柱形工件的外表面。如果是為了拋光，用粘附有細(xì)磨料的紡織品制造拋光工具時(shí)，也要制成圓柱形或帶細(xì)腰的圓柱形，它和上述鋼絲柱可以互換。第三種除銹、拋光機(jī)器是在電磁車前方或后方安裝一付由電機(jī)和凸輪機(jī)構(gòu)或棘輪機(jī)構(gòu)控制的左右擺動(dòng)的支架，擺動(dòng)的支架往返拉動(dòng)鋼絲網(wǎng)或貼有砂布的帶子，且這絲網(wǎng)或砂布緊貼柱體的下表面，電磁車沿柱體軸向進(jìn)退，從而達(dá)到除銹拋光的目的。這只適用于加工小直徑的工件。這些種類的除銹、拋光機(jī)還要安裝或單另配置吸塵器，一是為了不污染環(huán)境，二是防止氧化鐵粉末被聚集到電磁鐵上。也可在機(jī)上安裝小吹風(fēng)機(jī)不斷地將氧化鐵粉末吹走，在野外施工這是允許的。
與現(xiàn)有的除銹方法相比，壁虎式電磁除銹機(jī)不擇場(chǎng)地，在三維空間的許多場(chǎng)合都能使用。例如，大小輪船的檢修，許多化工塔罐的檢修，都需在現(xiàn)場(chǎng)除銹，怎樣噴砂怎樣噴丸實(shí)現(xiàn)除銹？不能。用手工除銹肯定要層層搭架，勞動(dòng)強(qiáng)度大和隨之帶來的除銹不徹底都是大問題。而使用壁虎式電磁除銹機(jī)則能很方便地在現(xiàn)場(chǎng)施工，只要在頂部焊上掛鉤掛上滑輪，將保險(xiǎn)繩拴在除銹機(jī)上，以拉繩作為輔助手段，壁虎式電磁除銹機(jī)便能非常有效地進(jìn)行除銹作業(yè)。一臺(tái)壁虎式電磁除銹機(jī)造價(jià)不過兩千元左右，工作中耗電不多，其成本是很低的。
壁虎式的半自動(dòng)氣割機(jī)的實(shí)施就容易一些了，只須將現(xiàn)有的半自動(dòng)氣割機(jī)的小車改裝成電磁車再加上本發(fā)明提供的鏈軌就可以了，因?yàn)楝F(xiàn)有的氣割機(jī)小車有自己的減速、調(diào)速機(jī)等設(shè)施，只是無電磁車的功能和直線導(dǎo)軌。
壁虎式自動(dòng)電焊操作機(jī)則分兩種情況。對(duì)于埋弧焊，現(xiàn)有的自動(dòng)焊小車及其配套的設(shè)備也比較齊全，引弧、自動(dòng)送絲、調(diào)速等功能都有，只須將小車改成電磁車就可以取消現(xiàn)有的立柱式、龍門式自動(dòng)焊操作機(jī)。要實(shí)現(xiàn)立焊、橫焊則只有將小車加以改造，使之適用于如氬弧焊一類的氣體保護(hù)焊。氬弧焊焊絲細(xì)，需要的電流小，焊接時(shí)熔池小，液體金屬凝結(jié)要快得多。雖然目前尚無立焊、仰焊自動(dòng)焊的先例，現(xiàn)在有了電磁車這一先決條件，焊接小車可以在焊件的任何位置進(jìn)退，實(shí)現(xiàn)氬弧焊的立焊、橫焊應(yīng)該是可能的。
用電磁車輪或電磁鐵構(gòu)成的可在鐵壁上沿三維空間各個(gè)方向自由行進(jìn)的車還可以作為玩具、娛樂器具的基礎(chǔ)工具，當(dāng)然需要考慮安全措施，也可作為某類機(jī)器人的基礎(chǔ)工具。做玩具時(shí)以可調(diào)距的永久磁鐵更適合。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是電磁車輪的電磁鐵和相應(yīng)的滑環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。1是由薄的硅鋼片疊起來的工字形鐵心，各鐵心互相被非磁性材料隔開，3是繞在鐵心上的導(dǎo)線。2是滑環(huán)，滑環(huán)上各片條狀導(dǎo)體彼此被絕緣體隔開?；h(huán)2上的片條狀導(dǎo)體是這樣布置的，每當(dāng)單塊電磁鐵轉(zhuǎn)到接近或接觸鋼鐵工件的表面處，只有而且必須使在這一位置的電磁鐵通過電刷接通電路，從而產(chǎn)生不間斷的對(duì)鋼鐵工件的電磁吸引力。這就形成車輪在轉(zhuǎn)動(dòng)或停止?fàn)顟B(tài)，都有吸引鋼鐵工件的電磁力。各個(gè)工字形電磁鐵心拼在一起形成圓形整體，也可安裝軟磁性材料的輪箍里，輪箍起保護(hù)作用。
圖2是壁虎式I型除銹拋光機(jī)的正視和俯視圖按比例縮小的總裝配圖。兩級(jí)減速的蝸輪減速機(jī)2通過齒輪驅(qū)動(dòng)后軸和后軸上裝有的一對(duì)電磁離合器12，離合器12帶動(dòng)后軸上的一對(duì)鏈輪1，鏈輪1帶動(dòng)由傳動(dòng)鏈改造成的履帶11進(jìn)而帶動(dòng)一對(duì)前輪實(shí)現(xiàn)車的進(jìn)退。圖5就是用鏈號(hào)為16A(GB1243.1-83)的傳動(dòng)鏈鏈節(jié)改造成履帶鏈節(jié)的設(shè)計(jì)圖，2是向外折轉(zhuǎn)90°的外鏈板，1是弧形板，3是彈性橡膠外層。當(dāng)其中一個(gè)電磁離合器通電時(shí)該輪與離合器分離從而實(shí)現(xiàn)車的轉(zhuǎn)彎。四塊同樣的電磁鐵或電磁鐵鐵心9對(duì)稱分布于四角并占據(jù)了車體的整個(gè)位置，通過四個(gè)螺栓13調(diào)節(jié)控制電磁鐵與工件表面的距離，另有兩個(gè)橫向的螺栓緊緊地將電磁鐵9固定在車體上。當(dāng)I型車在鉛垂壁上或下坡位置需要靜止或向下行進(jìn)時(shí)，電磁鐵的全部線圈通電，增大了的電磁力壓緊履帶的外層膠皮從而使電磁鐵鐵心的下表面或突出部件接觸工件表面產(chǎn)生摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)靜止或向下緩行。在三維空間的其它位置沿工件表面行進(jìn)時(shí)則只須讓部分線圈通電讓電磁鐵或鐵心盡可能接近工件表面就可以了。14是安裝在I型電磁車上的工作平臺(tái)，因鋼絲刷和拋光盤軸向尺寸不同，平臺(tái)有高低不同的兩個(gè)安裝位置，平臺(tái)可以繞固定的軸3上下擺動(dòng)。平臺(tái)14上安裝了包括電機(jī)、傳動(dòng)軸、齒輪等在內(nèi)的工作機(jī)動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)4，三臺(tái)工作機(jī)7彼此前后錯(cuò)開安裝在平臺(tái)14的前面。左右兩條彈簧6將工作平臺(tái)與車體連在一起，作業(yè)時(shí)彈簧緊緊地將平臺(tái)向下拉使鋼絲刷或拋光盤靠緊工件從而有效地實(shí)現(xiàn)除銹或拋光。電磁抬舉機(jī)5則在作業(yè)開始或停止作業(yè)前通電抬起平臺(tái)便于工作機(jī)起動(dòng)或停車。縱梁10和前軸依靠螺母緊固相聯(lián)，用軸承和后軸相聯(lián)并支撐后軸，調(diào)距螺母8的兩段內(nèi)螺紋旋向相反，因而可以調(diào)節(jié)縱梁10的長(zhǎng)短，便于履帶的拆裝。
圖3是單臺(tái)工作機(jī)的裝配圖。工作機(jī)經(jīng)傘齒傳動(dòng)，豎向軸下部末端安裝市場(chǎng)上現(xiàn)有的φ80mm圓形鋼絲刷。三臺(tái)工作機(jī)同時(shí)工作，在平面工件上工作最方便。但也可以對(duì)大直徑的球面、柱面或其他形狀的非平面表面進(jìn)行除銹、拋光，因?yàn)樽笥覂膳_(tái)工作機(jī)可以以水平軸1為中心沿雙點(diǎn)線扭轉(zhuǎn)調(diào)位，左中右三機(jī)的豎向軸都可調(diào)長(zhǎng)、縮短，且還有微調(diào)功能，使各單機(jī)的鋼絲刷都能緊貼工件。豎向軸2下端用花鍵帶動(dòng)連軸接頭5及鋼絲刷旋轉(zhuǎn)。調(diào)距螺母3的內(nèi)螺紋上段是左旋的，和上部的左旋螺柱6相配，下段是右旋的和接頭5相配，讓螺母3左旋或右旋，就可使該機(jī)軸豎向尺寸縮短或伸長(zhǎng)。圖4是調(diào)距螺母，它的微調(diào)功能在于4個(gè)螺孔的位置安排，兩對(duì)螺孔在同一截面上，但其中心線彼此按45°交叉。在微調(diào)該機(jī)軸線長(zhǎng)度時(shí)，調(diào)距螺母可調(diào)長(zhǎng)度的最小單位是1×45/360＝0.125毫米，因螺距是1mm。距離調(diào)好以后便將兩顆螺釘旋進(jìn)花鍵的鍵槽，緊固后便定位了。還設(shè)計(jì)了防塵罩將各個(gè)鋼絲刷罩起來，通過吸塵器防塵，只是圖上未畫出來。
壁虎式II型除銹拋光機(jī)與I型相比只有部分不相同，II型的壁虎車的行走部件是套橡皮的車輪而不是鏈輪，它的電磁鐵、后軸上加的電磁離合器、工作平臺(tái)、工作機(jī)及相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)等等都是一樣的，設(shè)計(jì)的零部件圖都是同樣的，所以在這里未提供圖。
把工作平臺(tái)前后都固定在I、II型除銹機(jī)的電磁車上，平臺(tái)前方加焊互相錯(cuò)開的三個(gè)豎向支架，將工作機(jī)分別固定在豎向支架內(nèi)，各工作機(jī)的豎向軸通過由平臺(tái)上的動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)伸進(jìn)的水平軸及傘齒輪帶動(dòng)。工作機(jī)的豎向軸和它的軸承及固定軸承的外筒自成體系，可以在固定的工作機(jī)機(jī)殼內(nèi)上下滑動(dòng)。因上部還將傘齒包容在內(nèi)外筒不能轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的上段依靠花鍵與傘齒相連。豎向軸的外筒上端與一電磁鐵相連，工作時(shí)因電磁鐵內(nèi)的彈簧伸長(zhǎng)迫使外筒及豎向軸向下延伸，從而使旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷與工件接觸進(jìn)行除銹作業(yè)。起動(dòng)或停止作業(yè)前電磁鐵通電將外筒及豎向軸提起讓鋼絲刷離開工件表面。豎向支架及工作機(jī)也可以是兩套或一套。豎向支架及工作機(jī)也可以安裝在電磁車的側(cè)面，也可以把工作平臺(tái)制作成左右轉(zhuǎn)動(dòng)的。
圖6是壁虎式III型除銹、拋光機(jī)正視和俯視圖按比例縮小的總裝配圖。與I、II型比較，III型體積更小，驅(qū)動(dòng)軸上沒有安裝電磁離合器(可以安)，也由兩級(jí)蝸輪減速機(jī)1驅(qū)動(dòng)。如果需要可在前輪仿現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)此機(jī)的目的是便于對(duì)外徑為φ200mm以上的鋼管進(jìn)行除銹拋光，也可以加工大直徑的柱面、球面，甚至平面。12是電磁鐵。四塊線圈分組相同、電磁力等值的電磁鐵鐵心均勻分布于車的四角，下表面都呈圓柱面，左右對(duì)稱，還必須在同軸的圓柱面上。為安裝調(diào)節(jié)方便，四塊電磁鐵鐵心又聯(lián)在一起成為整體，除下表面以外被屏蔽于同一罩內(nèi)。螺栓3用于調(diào)節(jié)高低，螺栓2用于電磁鐵的緊固。10為車體。11、13為后輪、前輪，外圈也是彈性橡膠，這里設(shè)計(jì)成圓錐臺(tái)形狀的，也可設(shè)計(jì)成短圓柱形的。也可以將車輪換成電磁車輪并取消四角的電磁鐵。工作電機(jī)7和鋼絲柱4及傳動(dòng)的兩對(duì)帶輪5都被安裝在可以上下擺動(dòng)的支架6上。鋼絲柱4還可以換上圓柱狀或帶細(xì)腰的圓柱狀的銼刀、砂輪。14為傳動(dòng)帶。左右兩邊的彈簧9也是拉動(dòng)支架6使高速旋轉(zhuǎn)的加工工具鋼絲柱4緊貼工件表面進(jìn)行作業(yè)。牽引電磁鐵8通過繩子和滑輪拉動(dòng)抬高支架6，便于加工作業(yè)的起動(dòng)和停止。雙點(diǎn)線示意出防塵罩的位置，防塵罩上接管與吸塵器連通可防止粉塵污染。在野外也可安裝小吹風(fēng)機(jī)將粉塵吹走。圖9是帶細(xì)腰的鋼絲柱。
將圖6中安裝鋼絲柱4的機(jī)軸加以改造，使之適合于安裝現(xiàn)在普遍使用的砂輪，再相應(yīng)地將前面支架向前伸長(zhǎng)，使它適合于安裝切割機(jī)的薄砂輪片或圓盤鋸床所用的鋒鋼圓盤鋸片，壁虎式III型除銹機(jī)就變成壁虎式砂輪機(jī)、壁虎式切割機(jī)。這些除銹機(jī)、砂輪機(jī)等的運(yùn)載車可以是四輪加電磁鐵的，可以是鏈輪和履帶加電磁鐵的，也可以是電磁車輪的。
如果除銹拋光等作業(yè)是在水平的工作面上進(jìn)行，I、II、III型壁虎式除銹、拋光、磨削機(jī)則可改成重力式的，只須在車上裝上足夠的重物就可以了。
I、II型都可以將工作平臺(tái)改為圖6的車架，改裝成近似于III型的用鋼絲柱加工柱面、球面和平面的機(jī)器。
I、II、III型都設(shè)計(jì)有拴繩的結(jié)構(gòu)，空中作業(yè)可拴安全繩，防止在突然斷電等特殊情況下機(jī)器墜落傷人或損壞機(jī)器。
圖11是壁虎式噴涂機(jī)的噴槍和涂料罐的結(jié)構(gòu)示意圖，11是圓球形罐體，螺母12被粘結(jié)在它的口上。2是密封填料，3是填料壓蓋，1是吸引涂料的吸液管，7是接通吸液管和噴槍5的吸液管的軟管。螺栓塞10不僅緊壓填料壓蓋3，它還將套在它柱體上的支撐體9限制在只能轉(zhuǎn)動(dòng)不能上下移動(dòng)的位置上。噴槍5的下部延伸板被插進(jìn)支撐體9通過螺栓連接，噴槍5可以沿螺栓上下擺動(dòng)，由螺母8緊固定位。支撐體9由螺栓4緊固定位。6是噴槍壓縮空氣進(jìn)口處的軟管。圖12是安裝涂料罐的球形筐的結(jié)構(gòu)示意圖。1是球形筐的鋼筋，涂料罐5被置于筐內(nèi)，由一對(duì)帶有球面墊的緊固螺栓3固定，2是支架，4是連接螺栓。球形筐通過支架可以安裝在I、II、III各型壁虎式除銹機(jī)的工作平臺(tái)的前端或支架上。作業(yè)前通電將電磁車體定位在即將被噴涂的鋼鐵工件的表面上，將筐內(nèi)的涂料罐的口調(diào)到在鉛垂線向上的位置，然后加涂料，再將噴槍及螺栓塞安裝好，調(diào)好噴槍的噴射角度和位置后一一緊固螺栓螺母，便可在各種位置如壁虎般行進(jìn)并實(shí)施噴涂作業(yè)。
圖7是壁虎式自動(dòng)(埋弧)焊小車在作業(yè)位置的示意圖。1是焊劑漏斗，2是由自動(dòng)送絲機(jī)移送的焊絲，8是導(dǎo)電咀，3是導(dǎo)線接頭，這些都是現(xiàn)有自動(dòng)焊小車所具備的。7是車體，6是套有彈性橡膠外帶的小車車輪，9是四塊電磁力相等的電磁鐵鐵心，每一塊都有一、二組線圈，四塊鐵心分布于小車四角，除下表面外都被屏蔽。4是調(diào)節(jié)鐵心高低的螺栓，5是待焊的工件。10是向下突出的部件，此時(shí)正處于接觸工件的位置。在水平面上施焊時(shí)只用電磁鐵的圈數(shù)較少的第二組線圈，在鉛垂壁或下坡下行或靜止時(shí)則讓兩組線圈同時(shí)通電，在其它位置則用圈數(shù)多的第一組線圈。圖7是對(duì)圓柱形工件施焊的情形。導(dǎo)電咀8及焊絲2保持與鉛垂線成30°～40°的角度，工件5被放在滾輪架上由無極調(diào)速器驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的工件5的外表面線速度與小車的行進(jìn)速度相同方向相反，小車始終保持這個(gè)角度和位置并完成焊接作業(yè)。現(xiàn)有的立柱式或龍門式自動(dòng)焊操作機(jī)則是讓小車置于調(diào)好位的固定架上固定不動(dòng)。如果讓壁虎式自動(dòng)電焊操作機(jī)進(jìn)行仰焊、立焊等，采用焊絲較細(xì)電流較小的氣體保護(hù)焊，如氬弧焊，并不是不可能的。在工件上安裝鏈?zhǔn)綄?dǎo)軌控制小車的走向。圖9是為此設(shè)計(jì)的鏈軌，它可以被磁化方便地貼在工件上，還可以用其他方法讓其固定在工件上。也可以取消電磁鐵，改用電磁車輪。氣體保護(hù)焊的小車也應(yīng)如此設(shè)計(jì)為電磁車。
圖8是壁虎式半自動(dòng)氣割機(jī)圍著一根鋼管9割坡口的示意圖。1是割咀，2是氧氣通道，3是乙炔通道，8是十分靠近但沒有接觸管外壁的均勻分布的四角的四塊同樣的電磁鐵鐵心，4是調(diào)節(jié)電磁鐵高低的螺栓，6是外面套有彈性橡膠的車輪，5是車體，7是限位的鏈軌。10是向車下突出的部件，當(dāng)該小車沿著管外壁下行或下坡時(shí)須接通電磁鐵一、二組的全部線圈讓電磁鐵下面或突出部件10與管外壁接觸以克服重力造成的快速行進(jìn)。也可取消電磁鐵改用電磁車輪。
權(quán)利要求
1.依靠電磁吸引力如壁虎一般在三維空間各個(gè)方向的鋼鐵表面上行進(jìn)并對(duì)該工件進(jìn)行除銹、拋光、噴涂、磨削、切割、氣割、電焊作業(yè)的電動(dòng)機(jī)器，這類機(jī)器的特征是它們都用電磁車作為電動(dòng)機(jī)器的運(yùn)載工具，從而可以在三維空間的各向行進(jìn)，這種電磁車有三種不同的結(jié)構(gòu)形式。一種是四個(gè)外圈套有彈性膠皮的車輪，車的四角在車輪附近裝有下部表面幾乎快要貼近工件表面的繞有線圈的電磁鐵鐵心，由此派生出用永久磁鐵安裝在四角的小型壁虎磁力車。第二種電磁車是由鏈輪和用傳動(dòng)鏈改造成的履帶取代車輪，也在車身的四角裝有類似的電磁鐵鐵心。第三種電磁車是用電磁車輪代替普通車輪，電磁車輪上安裝有繞線電磁鐵鐵心。這些電磁車都依靠電磁力被吸附在工件表面并由電動(dòng)機(jī)牽引。這些電動(dòng)機(jī)器都有各自的工作機(jī)被安裝在電磁車上。在小直徑鋼上除銹拋光的是往復(fù)拉動(dòng)式的。在平直工件表面上除銹或拋光的是用旋轉(zhuǎn)鋼絲刷或旋轉(zhuǎn)拋光盤進(jìn)行除銹或拋光的除銹拋光機(jī)。在圓柱形或球形以及平直工件表面上除銹或拋光用的是，利用旋轉(zhuǎn)的圓柱形或帶細(xì)腰的圓柱形鋼絲柱或同類形狀的拋光柱進(jìn)行除銹或拋光的除銹拋光機(jī)，這些除銹機(jī)都帶有吸塵器收集氧化鐵粉塵，或者在機(jī)上安裝有吹風(fēng)機(jī)吹掉氧化鐵。壁虎式砂輪機(jī)(即磨削機(jī))、切割機(jī)、噴涂機(jī)的工作機(jī)和這類除銹拋光機(jī)結(jié)構(gòu)上大體相同，只是在機(jī)架上安裝加工工具的機(jī)軸等少許部件有一些改動(dòng)以便于安裝普通砂輪或用于切割的薄片砂輪或用于圓盤鋸床的鋒鋼圓盤鋸片，或者安裝涂料罐及噴槍。壁虎式氣割機(jī)、壁虎式自動(dòng)電焊操作機(jī)則另有特點(diǎn)，是將現(xiàn)有的氣割機(jī)小車、自動(dòng)電焊小車改裝成電磁車，小車上原有的工作機(jī)、牽引機(jī)都保持不變，為保證小車的方向，小車有自己的導(dǎo)向鏈軌。
2.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1記載的有三種不同結(jié)構(gòu)形式的壁虎式電磁運(yùn)載車，它的特點(diǎn)是它可以用電磁車輪構(gòu)成電磁車，每一個(gè)電磁車輪由一些工字形的電磁鐵繞線鐵心構(gòu)成，鐵心沿徑向等半徑分布且彼此絕緣，拼裝在一起形成一個(gè)呈中心對(duì)稱的圓形車輪，外圈可套上磁性保護(hù)圈。車輪中間在車軸周圍有滑環(huán)，滑環(huán)是這樣設(shè)計(jì)的，當(dāng)滑環(huán)隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只有且必須有接觸或接近工件表面的一至二塊電磁鐵有電流通過，從而保證每一個(gè)車輪在任何情況下都有電磁力使車被吸附在鋼鐵表面上且能自如地進(jìn)退和轉(zhuǎn)向。它可以用幾塊電磁鐵鐵心結(jié)合在一起，除下表面以外都被屏蔽起來然后安裝在車的中間，且可以調(diào)高低位置。幾塊電磁鐵的繞線相同，每塊線圈都分兩組，它的運(yùn)行部件可以是套有彈性膠皮的車輪，可以是鏈輪和由鏈輪改造成的履帶，履帶鏈節(jié)的外鏈板向外折轉(zhuǎn)90°，弧形板將左右兩塊外鏈板連在-起，弧形板上附有彈性膠皮。壁虎車依靠車中間幾塊下表面接近而不接觸工件的電磁鐵對(duì)工件的吸引力而牢固地附于工件并在工件表面上進(jìn)退還可以轉(zhuǎn)向。車的轉(zhuǎn)向可以利用后軸上的電磁離合器，也可以利用前輪的扭轉(zhuǎn)。電磁鐵第一組線圈數(shù)量少，專供在水平面上作業(yè)時(shí)使用，第二組圈數(shù)多，專供在非水平位置使用，只有當(dāng)車在鉛錘壁或下坡下行時(shí)兩組線圈才同時(shí)通電讓鐵心的下表面觸及工件表面，或讓車的向下突出的部件觸及工件表面，通過摩擦力的產(chǎn)生減緩下行速度。包括由電磁車輪組成的電磁車在內(nèi)，可以用在車軸或輪沿上安裝可調(diào)力度的電磁制動(dòng)器的方法讓車下行時(shí)減速?？梢詫④囍醒氲碾姶盆F換成永久磁鐵，并通過無線電波調(diào)節(jié)電磁鐵下移觸壁或復(fù)位，從而制成壁虎車進(jìn)而做成玩具。
3.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2記載的、運(yùn)載工具是電磁車、工作機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)鋼絲刷或拋光盤進(jìn)行作業(yè)的壁虎式除銹拋光機(jī)，以及結(jié)構(gòu)基本與之相同的只用于水平作業(yè)的重力式除銹拋光機(jī)，它的特點(diǎn)是它的運(yùn)載車?yán)秒姶跑囕喕蚍植加谲圀w四角的電磁鐵的吸引力緊貼工件表面，后者的運(yùn)轉(zhuǎn)部分或者為套有彈性膠皮的車輪或?yàn)殒溳喓陀蓚鲃?dòng)鏈改成的履帶，它可以在三維空間各個(gè)方向上沿工件表面行進(jìn)。車的轉(zhuǎn)彎可以由安裝在后軸上的電磁離合器來實(shí)現(xiàn)，也可以由前輪的扭擺來實(shí)現(xiàn)。它的履帶的弧形板外層套有彈性膠皮。三臺(tái)工作機(jī)、工作機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)都被安裝在工作平臺(tái)上。工作平臺(tái)的后端依靠活頁式的轉(zhuǎn)軸被安裝在電磁車上，平臺(tái)可以上下擺動(dòng)，左右各一彈簧將平臺(tái)向下緊拉著以便鋼絲刷緊貼工件表面從而除銹。平臺(tái)下安裝有電磁抬升機(jī)便于在開始和停止作業(yè)前的起動(dòng)和停機(jī)。也可將工作平臺(tái)前后兩端都固定在電磁車上，平臺(tái)前面焊上三個(gè)豎向支架，三臺(tái)工作機(jī)被安裝在支架內(nèi)，每一臺(tái)工作機(jī)的豎向軸和它的軸承及固定軸承的外筒自成體系，在固定于豎向架的殼體內(nèi)可以上下滑動(dòng)，依花鍵與豎向軸連接的傘齒輪也被包容在外筒內(nèi)。外筒及豎向軸依靠支架頂部的電磁鐵被提升或向下延伸迫使鋼絲刷緊貼工件表面，仍依靠工作平臺(tái)上的電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)豎向軸及鋼絲刷高速旋轉(zhuǎn)實(shí)施除銹或拋光作業(yè)。當(dāng)除銹拋光機(jī)僅僅用于水平工作面時(shí)，該機(jī)又可以增加重量改為重力式除銹拋光機(jī)。吸塵器從吸塵罩吸走氧化鐵粉塵，或者用安裝在機(jī)身上的吹風(fēng)機(jī)吹走粉塵。
4.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2、3記載的用旋轉(zhuǎn)鋼絲刷或拋光盤進(jìn)行除銹或拋光的壁虎式除銹拋光機(jī)的第一種工作機(jī)，它的特點(diǎn)是工作機(jī)被安裝在工作平臺(tái)的一端，經(jīng)過齒輪傳動(dòng)讓工作機(jī)的豎向軸旋轉(zhuǎn)，工作機(jī)能夠以水平軸為中心左右扭轉(zhuǎn)調(diào)位，以便于加工不是平直的工件表面，使用上、下兩段旋向相反的調(diào)距螺母及其中段的兩組螺孔可以實(shí)現(xiàn)豎向軸結(jié)構(gòu)長(zhǎng)短的調(diào)節(jié)和微調(diào)，并以此保證在加工非平直表面時(shí)三臺(tái)工作機(jī)的鋼絲刷都能緊貼工件外表都能有效除銹或拋光。
5.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2記載的用圓柱狀或帶細(xì)腰的圓柱狀的鋼絲柱、銼刀、砂輪、拋光工具對(duì)平面或圓柱面、球面進(jìn)行除銹、拋光作業(yè)的壁虎式除銹拋光機(jī)及其柱狀工具，以及結(jié)構(gòu)與之基本相同的只用于水平作業(yè)面的重力式除銹拋光機(jī)，它的特點(diǎn)是它的運(yùn)載車?yán)秒姶跑囕喕蚍植加谲圀w四角的電磁鐵的吸引力緊貼工件表面，后者的運(yùn)轉(zhuǎn)部分或者為套有彈性膠皮的車輪或?yàn)殒溳喓陀蓚鲃?dòng)鏈改造成的履帶，它可以在四維空間各個(gè)方向上沿工件表面進(jìn)行。它可以依靠電磁離合器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。它的安裝在車體四角的四塊電磁鐵鐵心被聯(lián)在一起成為整體，下表面呈柱面且在同一圓柱面上。它沒有工作平臺(tái)，它的鋼絲柱是靠?jī)蓪?duì)皮帶輪由電機(jī)帶動(dòng)的，鋼絲柱、皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)及電機(jī)都被安裝在可以上下擺動(dòng)的支架上，支架也被彈簧拉著，鋼絲柱或拋光柱是依靠彈簧拉力緊貼工件表面的；圓柱形工具開始轉(zhuǎn)動(dòng)或停止作業(yè)時(shí)支架被電磁鐵牽引系統(tǒng)拉動(dòng)抬高離開工作表面?？梢該Q上圓柱狀的或帶細(xì)腰圓柱狀的銼刀或砂輪進(jìn)行加工作業(yè)。將固定工具的軸做一些改造，在安裝鋼絲柱的位置安裝普通砂輪或切割用薄片砂輪或圓盤鋸床的圓形鋸片，它就成為了壁虎式砂輪機(jī)、切割機(jī)。當(dāng)僅僅用于水平平面或水平圓柱面作業(yè)時(shí)，則不依靠電磁力，可以用增加重量的辦法將它制成重力式除銹拋光機(jī)或砂輪機(jī)。它的圓柱狀的作業(yè)工具包括鋼絲柱、銼刀、砂輪、粘有細(xì)砂粒的紡織品構(gòu)成的拋光柱的軸線長(zhǎng)度大，不小于95mm；帶細(xì)腰的其腰部尺寸與工件直徑相對(duì)應(yīng)，作業(yè)時(shí)細(xì)腰表面正好與工件柱面相重合。鋼絲柱的鋼絲在徑向上呈放射狀或近似放射狀安排，作業(yè)時(shí)依靠高速旋轉(zhuǎn)的柱面即鋼絲尖端進(jìn)行除銹作業(yè)。吸塵器從吸塵罩收集氧化鐵粉塵，野外作業(yè)時(shí)則用安裝在機(jī)上的吹風(fēng)機(jī)吹走粉塵。
6.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2、5記載的壁虎式砂輪機(jī)、切割機(jī)，它的特點(diǎn)是它們的運(yùn)載車?yán)秒姶跑囕喕蚍植加谲圀w四角的電磁鐵的吸引力緊貼工件表面，后者的運(yùn)轉(zhuǎn)部分或者為套有彈性膠皮的車輪或?yàn)殒溳喓陀蓚鲃?dòng)鏈改造成的履帶，它們可以在三維空間各個(gè)方向上沿工件表面行進(jìn)，可以依靠電磁離合器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，它們的安裝在四角的電磁鐵下表面可以是平的，也可以共同組合在起呈柱面且在同一柱面上。它們的作業(yè)工具是現(xiàn)有的砂輪、薄片砂輪、圓盤鋸床用的圓盤鋸片。它們帶吹風(fēng)機(jī)吹走粉塵鐵末。
7.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2記載的依靠電磁車前面或后面的機(jī)架左右擺動(dòng)進(jìn)行除銹或拋光作業(yè)的壁虎式除銹拋光機(jī)，它的特點(diǎn)是在電磁車前面或后面安裝一付電機(jī)和由凸輪機(jī)構(gòu)或棘輪機(jī)構(gòu)控制的左右擺動(dòng)的支架，支架拉動(dòng)緊貼鋼鐵柱面的鋼絲網(wǎng)或貼有砂布的帶子往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到除銹或拋光的目的；它的作業(yè)對(duì)象直徑較小。
8.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2、3、5記載的壁虎式噴涂機(jī)，它的特點(diǎn)是它的球形筐被安裝在壁虎式除銹機(jī)工作平臺(tái)前端或機(jī)架上，放在球形筐內(nèi)的涂料罐可以任意調(diào)位，不管主機(jī)處于何種位置都可以使球形涂料罐的口處在鉛垂線上并且口朝上，以便于盛放液態(tài)涂料和豎向安裝噴槍；而噴槍具有上下擺動(dòng)調(diào)節(jié)噴射角和繞涂料罐中心線轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)方位的功能，因而使壁虎式噴涂機(jī)可以在處于任何位置的鋼鐵工件表面進(jìn)行噴涂作業(yè)。
9.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2記載的壁虎式半自動(dòng)氣割機(jī)，它的特點(diǎn)是在半自動(dòng)氣割小車四角安裝有電磁鐵，或者在半自動(dòng)小車上安裝電磁車輪，或者將半自動(dòng)小車的車輪改為鏈輪和由傳動(dòng)鏈改成的履帶，并在四角安裝電磁鐵，依靠這些電磁鐵的吸引力使小車能緊貼鋼鐵工件表面在三維空間中的各個(gè)方向行進(jìn)并進(jìn)行氣割、開坡口的作業(yè)；必要時(shí)還可安裝鏈軌導(dǎo)向。
10.請(qǐng)求權(quán)項(xiàng)1、2記載的壁虎式自動(dòng)電焊操作機(jī)及其導(dǎo)向鏈軌，它的特點(diǎn)是自動(dòng)電焊小車四角安裝有四塊電磁鐵或繞線鐵心，它的四個(gè)車輪外圈都套有彈性皮帶，或者不用車輪而用鏈輪和由傳動(dòng)鏈改造成的履帶，履帶外層也有彈性膠皮，電磁鐵的部份線圈通電后小車就能在鋼鐵工件的各向壁上行走，全部線圈通電時(shí)電磁鐵下表面或車的向下的突出部件可接觸工件表面，從而在鉛垂壁或下坡下行時(shí)速度不會(huì)太快，也可以停在壁上；或者不用電磁鐵，而在自動(dòng)電焊小車上安裝電磁車輪，并在車軸或輪上安裝可調(diào)力度的電磁制動(dòng)器，小車也能如意地在工件各向表面上行進(jìn)或靜立。它可以利用氬弧焊的細(xì)焊絲實(shí)施平焊、仰焊、立焊。當(dāng)導(dǎo)電咀即焊絲保持在與鉛垂線成30°～40°之間或與此近似的角度時(shí)，小車的行進(jìn)速度保持與在滾輪架上轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形工件外壁相同的線速度而方向相反時(shí)，它就可以取代現(xiàn)有的巨大的立柱式或龍門式自動(dòng)電焊操作機(jī)，在這些工件上，實(shí)施埋弧自動(dòng)焊。可以用鏈軌控制小車方向。鏈軌的特點(diǎn)是，它既是鏈條，又可貼在平直的或圓柱形的鋼鐵工件表面，擋住車輪，強(qiáng)制電磁車在兩條鏈軌之間進(jìn)退，因它被磁化能方便地按要求吸附在工件表面上。
全文摘要
本發(fā)明為鋼鐵制品如容器、管道、船舶等的現(xiàn)場(chǎng)制作或現(xiàn)場(chǎng)檢修提供了幾種能在三維空間各個(gè)方向上沿鋼鐵工件表面如壁虎一般行進(jìn)并進(jìn)行有效的除銹、拋光、磨削作業(yè)的除銹機(jī)、拋光機(jī)、砂輪機(jī)，還提供了同樣能在三維空間各個(gè)方向沿工件表面行走并實(shí)施噴涂、氣割、電焊的噴涂機(jī)、半自動(dòng)氣割機(jī)和自動(dòng)電焊操作機(jī)，還提供了能在三維空間各個(gè)方向沿鋼鐵表面行進(jìn)自如的壁虎式電磁車，這種電磁車可作為特殊場(chǎng)合的運(yùn)載工具，還可用它設(shè)計(jì)出新的機(jī)器人、玩具。
文檔編號(hào)B24B1/00GK1891397SQ20061000655
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月16日
發(fā)明者胡寧成 申請(qǐng)人:胡寧成