CN102587270B - 斜拉桥缆索的攀爬装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥缆索的攀爬装置，包括主动侧、从动侧和多个弹性连接杆，主动侧通过弹性连接杆与从动侧相连，主动侧为中心对称结构，并包括主动侧上半部分、主动侧下半部分、一对第一支撑杆，主动侧上半部分和主动侧下半部分分别与第一支撑杆相连，从动侧包括从动侧上半部分、从动侧下半部分、从动侧板、一对第二支撑杆，从动侧板与第二支撑杆相连，主动侧上半部分包括电机、减速盒、电机支座、联轴器、主动轮、一对第一轴承座、一对第一滚动轴承以及主动侧板。本发明结构简单、工作可靠，成本低廉，能够针对不同直径的缆索方便安装，运行中自适应缆索凹凸，匀速高效攀爬缆索。

Description

斜拉桥缆索的攀爬装置

技术领域

本发明涉及桥梁检测领域，具体涉及一种斜拉桥缆索的攀爬装置。

背景技术

近年来，斜拉桥建设飞速发展，因其外观优美及良好的抗震性能，得到了广泛的应用。斜拉桥的拉索作为主要的支撑构件，其自身的安全性和耐久性对桥梁的整体性能有很大影响。但是，斜拉桥的缆索却因为其特殊情况如缆索太高，人工难以到达，即使到达对工作人员造成的潜在危险也比较大而难以检测，因此国内的检测和修复等维护作业很少全面展开，基本使用人工吊篮作业的方式，效率低、安全性差、成本高、可靠性差。

采用机器人自动检测的方式可以消除上述人工检测所带来的弊端，其关键在于一种能够自动攀爬缆索的攀爬装置，并要求其高效、可靠。该装置工作在高空大风环境下，因此要求其机构牢固；每座桥上缆索众多，且各斜拉桥缆索直径不同，要求装置针对不同直径的缆索都能安装方便；装置在高空工作，要求其能够可靠抓紧缆索，即使再断电等突发情况下也能够自锁，而不会落下造成危险；此外缆索表面因破损或凸包凹凸不平，要求爬升装置能够克服一定程度的缆索表面不平整，而不会在缆索上卡死；最后要求爬升装置效率高、成本低、寿命长。

国内已有部分用于攀爬缆索的攀爬装置，多为蠕动式（例如游滨、吕恬所著《斜拉桥智能机器人健康维护系统》中提到的液压驱动斜拉桥机器人，以及张家梁、吕恬生、罗均所著《大斜度缆索机器人的研制》中提到的气动蠕动式机器人等），但蠕动式爬升效率低、速度慢且不均匀，而且动作复杂不易控制。而现有的连续爬升机器人普遍存在着对缆索凹凸表面适应性不佳，锁紧装置结构复杂（例如王亚斌、周忆所著《一种轻型斜拉桥缆索检测机器人的结构动力学分析》中提到的机器人结构），整机质量大（例如余朝阳所著《利用机器人检查斜拉索初探》中提到的机器人）、成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提出一种结构简单、工作可靠而成本低廉的斜拉索攀爬装置，其能弥补现有技术的诸多不足，能够针对不同直径的缆索方便安装，运行中自适应缆索凹凸，匀速高效攀爬缆索。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种斜拉桥缆索的攀爬装置，包括主动侧、从动侧和多个弹性连接杆，主动侧通过弹性连接杆与从动侧相连，主动侧为中心对称结构，并包括主动侧上半部分、主动侧下半部分、一对第一支撑杆，主动侧上半部分和主动侧下半部分分别与第一支撑杆相连，从动侧包括从动侧上半部分、从动侧下半部分、从动侧板、一对第二支撑杆，从动侧板与第二支撑杆相连，主动侧上半部分包括电机、减速盒、电机支座、联轴器、主动轮、一对第一轴承座、一对第一滚动轴承以及主动侧板，电机和减速盒与电机支座相连，电机与主动侧板通过电机支座固定连接，主动轮的轮轴通过联轴器与电机的电机轴相连，第一滚动轴承设置于轮轴的两端，第一滚动轴承是通过第一轴承座支承，第一轴承座与主动侧板固定连接，从动侧上半部分包括从动轮、第二轴承座、第二滚动轴承，从动轮的轮轴两端由第二滚动轴承支承，第二轴承座固定在从动侧板上，弹性连接杆包括套筒、主连接杆、压缩弹簧、直线轴承、垫片、轴套、调节螺母、法兰、紧定螺钉，主动侧板与套筒连接，从动侧板与法兰连接，主连接杆的活塞端和压缩弹簧插入套筒中，压缩弹簧一端顶在主连接杆上，另一端顶在直线轴承上，直线轴承与套筒的法兰连接，调节螺母位于主连接杆的中部螺纹段，垫片和轴套通过调节螺母实现与直线轴承紧贴，主连接杆的末端开有多个环形槽，紧定螺钉可根据缆索直径固定于不同的环形槽中。

主动侧上半部分和主动侧下半部分分别通过第一螺钉实现与第一支撑杆相连，第一螺钉是M×30型螺钉。

从动侧板通过第二螺钉与第二支撑杆相连，第二螺钉是M×30型螺钉。

电机和减速盒通过第三螺钉实现与电机支座相连，第一轴承座与主动侧板通过第四螺钉固定连接，第三螺钉是M4×8型螺钉，第四螺钉是M4×16型螺钉。

主动侧下半部分与主动侧上半部分的结构完全相同，从动侧下半部分与从动侧上半部分的结构完全相同。

第二轴承座通过第五螺钉固定在从动侧板上，主动侧板通过第六螺钉与套筒连接，直线轴承通过第七螺钉与套筒的法兰连接，从动侧板通过第八螺钉与法兰连接，第五螺钉是M×16型螺钉，第六螺钉和第七螺钉是M×12型螺钉，第八螺钉是M×10型螺钉。

主动轮和从动轮均为橡胶包裹铝制轮轴的V形结构。

本发明具有以下的优点和技术效果：

1、本发明采用分体式结构，从动侧可方便的拆卸以便于攀爬装置安装，主动板与从动侧板通过支撑杆加固，整个机械结构的强度和刚度满足要求；

2、电机采用蜗轮蜗杆减速，在机器人停止攀升或意外断电时可有效自锁，在弹簧压紧力作用下，攀爬装置会停留在缆索上，而不会快速下滑造成危险；

3、调节螺母用于在安装中压缩弹簧时进行螺纹增力，安装完成后调节螺母即松开，避免在攀升过程中螺纹因长期受力而损坏；

4、本发明结构简单、高效可靠，采用轮式连续爬升的形式实现对缆索的攀爬；

5、本发明整机质量轻、成本低、实用性强。

附图说明

图1为本发明斜拉桥缆索的攀爬装置的示意图。

图2为本发明斜拉桥缆索的攀爬装置中主动侧的示意图。

图3为本发明斜拉桥缆索的攀爬装置中从动侧的示意图。

图4为本发明斜拉桥缆索的攀爬装置中主动侧上半部分的示意图。

图5为本发明斜拉桥缆索的攀爬装置中从动侧上半部分的示意图。

图6为本发明斜拉桥缆索的攀爬装置中弹性连接杆的分解示意图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的斜拉桥缆索的攀爬装置主要包括主动侧1、从动侧2和多个弹性连接杆3，其中主动侧1处于上方，从动侧2处于下方，弹性连接杆3处于二者之间。在使用中，主动侧1垂直朝上放置，从动侧2垂直朝下放置。

如图2所示，主动侧1为中心对称结构，其包括主动侧上半部分11、主动侧下半部分12、一对第一支撑杆13，主动侧上半部分11和主动侧下半部分12分别通过第一螺钉14实现与第一支撑杆13相连。在本实施方式中，第一螺钉14是M3×30型螺钉。

如图3所示，从动侧2包括从动侧上半部分21、从动侧下半部分23、从动侧板22、一对第二支撑杆24，从动侧板22与第二支撑杆24通过第二螺钉25相连。在本实施方式中，第二螺钉25是M3×30型螺钉。

在本实施方式中，弹性连接杆3的数量为4个，但应该理解的是弹性连接杆3的数量并不局限于此。

如图4所示，主动侧上半部分11包括电机1101、减速盒1102、电机支座1103、联轴器1105、主动轮1106、一对第一轴承座1108、一对第一滚动轴承1109以及主动侧板1110。电机1101、减速盒1102通过四个第三螺钉1104实现与电机支座1103相连，电机1101与主动侧板1110通过电机支座1103固定连接。主动轮1106为橡胶包裹铝制轮轴的V形结构，其轮轴通过联轴器1105与电机1101的电机轴相连并传递动力，轮轴两端各装有一个第一滚动轴承1109，第一滚动轴承1109是通过第一轴承座1108支承。第一轴承座1108与主动侧板1110通过四个第四螺钉1107固定连接。在本实施方式中，第三螺钉1104是M4×8型螺钉，第四螺钉1107是M4×16型螺钉。

主动侧下半部分12与主动侧上半部分11的结构完全相同，此处不再赘述。

如图5所示，从动侧2与主动侧1结构相似，只是少了电机，因此不能提供上升动力。

从动侧上半部分21包括从动轮2101、第二轴承座2102、第二滚动轴承2103。从动轮2101采用橡胶包裹铝制轮轴的V形结构，其轮轴两端由第二滚动轴承2103支承。第二轴承座2102通过第五螺钉2104固定在从动侧板上。在本实施方式中，第五螺钉2104是M4×16型螺钉。

从动侧下半部分23与从动侧上半部分21的结构完全相同，此处不再赘述。

如图6所示，弹性连接杆3包括套筒302、主连接杆303、压缩弹簧304、直线轴承306、垫片307、轴套308、调节螺母309、法兰311、紧定螺钉312。

主动侧板1110通过第六螺钉301与套筒302连接，从动侧板22通过第八螺钉310与法兰311连接，主连接杆303的活塞端和压缩弹簧304插入套筒302中，压缩弹簧304一端顶在主连接杆303上，另一端顶在直线轴承306上，直线轴承306通过第七螺钉305与套筒302的法兰连接。调节螺母309位于主连接杆303的中部螺纹段，垫片307和轴套308通过调节螺母308实现与直线轴承306紧贴，轴套308可避免直线轴承306与主连接杆303的螺纹接触。主连接杆303末端开有多个环形槽，紧定螺钉312可根据缆索直径固定于不同的环形槽中。

直线轴承306用于主连接杆303的支承与运动时的导向，套筒302用于防止压缩弹簧304受到侧向力而发生弯曲变形，同时对主连接杆303一端的活塞也起到导向作用。

在本实施方式中，第六螺钉301和第七螺钉305是M4×12型螺钉，第八螺钉310是M4×10型螺钉。

本发明的工作原理如下：

在缆索检测时，先将从动侧2拆下，将主动侧1和连接杆3置于缆索上，然后旋转调节螺母309，使主连接杆303反向伸出并压紧压缩弹簧304，整个连接杆部分伸长，再将从动侧2装上，根据缆索直径选择一个合适的环形槽以固定紧定螺钉312，然后松开调节螺母309，压缩弹簧304在弹力作用下回复，使主动轮1106和从动轮2101压住缆索，压缩弹簧304保留一定压缩量。

安装完毕后，本发明的斜拉桥缆索的攀爬装置即可在运动控制电路下实现上升、下降、停止和调速。在行进过程中，压缩弹簧304的剩余压缩量可以提供主动轮1106对缆索的压紧力，使得主动轮1106有足够的摩擦力用于爬升。行进中遇到缆索凹凸时，当缆索表面因起泡或破损而凹凸不平时，由套筒302、主连接杆303的活塞端、压缩弹簧304和直线轴承306组成的弹性连接部分可提供一定的自适应性。如在遇到缆索表面突起时，主动轮1106（或从动轮2101）贴着缆索表面抬升，主动侧1与从动侧2相对远离，在压缩弹簧304的弹性空间内连接杆部分3伸长，避免了攀爬装置在缆索上卡死，同时弹性连接杆3起到了一定的缓冲作用。

Claims (7)

1.一种斜拉桥缆索的攀爬装置，包括主动侧、从动侧和多个弹性连接杆，所述主动侧通过所述弹性连接杆与所述从动侧相连，其特征在于，

所述主动侧为中心对称结构，并包括主动侧上半部分、主动侧下半部分、一对第一支撑杆；

所述主动侧上半部分和所述主动侧下半部分分别与所述第一支撑杆相连；所述从动侧包括从动侧上半部分、从动侧下半部分、从动侧板、一对第二支撑杆；

所述从动侧板与所述第二支撑杆相连；

所述主动侧上半部分包括电机、减速盒、电机支座、联轴器、主动轮、一对第一轴承座、一对第一滚动轴承以及主动侧板；

所述电机和所述减速盒与所述电机支座相连；

所述电机与所述主动侧板通过所述电机支座固定连接；

所述主动轮的轮轴通过联轴器与所述电机的电机轴相连；

所述第一滚动轴承设置于所述轮轴的两端；

所述第一滚动轴承是通过第一轴承座支承；

所述第一轴承座与所述主动侧板固定连接；

所述从动侧上半部分包括从动轮、第二轴承座、第二滚动轴承；

所述从动轮的轮轴两端由所述第二滚动轴承支承；

所述第二轴承座固定在所述从动侧板上；

所述弹性连接杆包括套筒、主连接杆、压缩弹簧、直线轴承、垫片、轴套、调节螺母、法兰、紧定螺钉；

所述主动侧板与所述套筒连接；

所述从动侧板与所述法兰连接；

所述主连接杆的活塞端和压缩弹簧插入所述套筒中；

所述压缩弹簧一端顶在所述主连接杆上，另一端顶在所述直线轴承上；

所述直线轴承与所述套筒的法兰连接；

所述调节螺母位于所述主连接杆的中部螺纹段；

所述垫片和所述轴套通过所述调节螺母实现与所述直线轴承紧贴；

所述主连接杆的末端开有多个环形槽，所述紧定螺钉可根据缆索直径固定于不同的环形槽中。

2.根据权利要求1所述的攀爬装置，其特征在于，

所述主动侧上半部分和所述主动侧下半部分分别通过所述第一螺钉实现与所述第一支撑杆相连；

所述第一螺钉是M×30型螺钉。

3.根据权利要求1所述的攀爬装置，其特征在于，

所述从动侧板通过第二螺钉与所述第二支撑杆相连；

第二螺钉是M×30型螺钉。

4.根据权利要求1所述的攀爬装置，其特征在于，

所述电机和所述减速盒通过第三螺钉实现与所述电机支座相连；

所述第一轴承座与所述主动侧板通过第四螺钉固定连接；

所述第三螺钉是M4×8型螺钉；

所述第四螺钉是M4×16型螺钉。

5.根据权利要求1所述的攀爬装置，其特征在于，

所述主动侧下半部分与所述主动侧上半部分的结构完全相同；

所述从动侧下半部分与所述从动侧上半部分的结构完全相同。

6.根据权利要求1所述的攀爬装置，其特征在于，

所述第二轴承座通过第五螺钉固定在所述从动侧板上；

所述主动侧板通过第六螺钉与所述套筒连接；

所述直线轴承通过第七螺钉与所述套筒的法兰连接；

所述从动侧板通过第八螺钉与所述法兰连接；

所述第五螺钉是M×16型螺钉；

所述第六螺钉和所述第七螺钉是M×12型螺钉；

所述第八螺钉是M×10型螺钉。

7.根据权利要求1所述的攀爬装置，其特征在于，所述主动轮和所述从动轮均为橡胶包裹铝制轮轴的V形结构。

Images