CN103991076B - 一种卡爪式钢丝绳爬行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卡爪式钢丝绳爬行器，具体是一种用于钢丝绳及钢丝绳电缆上进行检测的爬行器，它由驱动系统、卡紧系统、控制系统、锂电池组、连接块和无线收发模块组成。所述驱动系统由驱动电机、丝杠、杆、底板、丝杠支撑板、滑台、限位螺栓组成。所述卡紧系统主要由卡爪、齿键杆、齿键套、支承座、伸缩板、小螺杆、大链轮、小链轮、链条、大齿轮、小齿轮、双排链轮、压紧电机、伸缩电机组成。所述控制系统由单片机及其电路组成。由丝杠传动驱动负重，沿钢丝绳交替卡紧、前进的方式，实现沿钢丝绳上、下自动爬行。本发明可以通过电机调整卡爪的角度及卡紧力，适应性强；对钢丝绳外观检测方便、灵活，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种卡爪式钢丝绳爬行器，具体是一种用于钢丝绳及钢丝绳电缆上进行检测的爬行器，可应用于电力、石化、供水、桥梁的钢丝绳及拉索的检测中。
背景技术
以往的钢丝绳检查方式，由检测人员在桥梁塔顶安装滑轮，由拉锁将检测装置由上至下滑动，以得到钢丝绳使用情况的数据资料，或者由相关人员用望远镜对钢丝绳的外表面进行目视检查，以了解钢丝绳的外观状况，由上述方式判断钢丝绳是否继续使用。
但是，将检测装置由塔顶下放的方式增加了检测人员携带装置爬行的危险性，并且控制爬行器向下运动的拉绳也增加了检测过程潜在的威胁，对于水平钢丝绳电缆，此方法也不适用；而人工目视的方式，可能由于人为因素造成漏检的可能性，长时间的使用望远镜也增加了检测人员的工作强度；并且现有滚轮式爬行器也不能进行有效的跨越障碍，只能在无障碍钢丝绳上爬行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种卡爪式钢丝绳爬行器，是利用爬行器沿钢丝绳上下循环移动的功能，实现钢丝绳外观的全面检查，并且可以携带摄像头拍摄钢丝绳周围一定距离的其它设备的外观照片，或者携带其它检测设备，达到对其它设备的外观检查或钢丝绳现状检查目的。
本发明采用的技术方案：
本发明一种卡爪式钢丝绳爬行器通过卡爪卡紧钢丝绳，由丝杠传动驱动负重，沿钢丝绳交替卡紧、前进的的方式，实现沿钢丝绳上、下自动爬行。本发明一种卡爪式钢丝绳爬行器由驱动系统、卡紧系统、控制系统、锂电池组、连接块和无线收发模块组成。
所述驱动系统由丝杠驱动电机、丝杠、杆、底板、丝杠支承板、滑台、限位螺栓组成。丝杠支承板通过限位螺栓与底板固定安装，丝杠及杆安装在丝杠支承板上并与底板平行，丝杠、杆与滑台上的圆柱孔同轴，丝杠驱动电机通过螺栓与丝杠支承板固定安装。
所述卡紧系统主要由卡爪、齿键杆、齿键套、螺母、轴承、支承座、伸缩板、小螺杆、大链轮、小链轮、链条、大齿轮、小齿轮、双排链轮、压紧电机、伸缩电机、电机基座板、齿轮护罩组成。卡爪两侧呈中心对称，卡爪与钢丝绳接触的面呈圆弧状，卡爪与齿键杆的一端通过焊接固定，齿键杆与齿键套同轴安装，齿键杆外侧与齿键套内侧通过齿键啮合在一起；压紧电机转动带动小齿轮、大齿轮、链条和齿键控制卡爪的卡紧或放松；齿键套一端有定位凸台，其另一端通过螺母与轴承固定安装，轴承与齿键套之间采用过盈连接，轴承被固定在支承座上；支承座上有螺纹孔、通孔和轴承安装的槽，支承座通过螺栓与丝杠支承板固定安装；齿键杆另一端通过限位螺栓与伸缩板连接，伸缩板与齿键杆同轴，伸缩板被限定于限位螺栓的螺帽与齿键杆端面之间；伸缩板上有圆柱面，圆柱面内侧有螺纹，伸缩板通过螺纹与小螺杆连接，小螺杆与支承座通过定位销同轴连接，双电机基座板通过螺栓与底板固定安装在一起，压紧电机、伸缩电机分别通过螺栓与双电机基座板固定安装在一起，双电机基座板中心有圆柱轴，双排链轮、大齿轮与轴承外圈过盈连接，圆柱滚子轴承内侧与双基座板上的圆柱轴过盈连接，圆柱轴末端与压紧螺母端通过螺纹固定连接；双电机基座板上安装有齿轮护罩，齿轮护罩与双电机基座板通过螺栓连接。
所述控制系统由单片机及其电路组成，主要作用是根据接收到的指令控制各个电机的转动及其它数据的传输；锂电池组提供爬行器运行所需的电源；所述连接块的作用是连接左右两个滑台，起到连接与定位的作用；无线信号收发装置的作用是为控制指令及其它数据的传输提供无线通道。
本发明与现有技术相比具有以下效果：降低了人员携带检测设备爬井架及桥梁塔顶的风险，代替人工用望远镜目视的方法，降低了检测人员的工作强度，并且图像资料可以传回地面电脑并保存，便于安全风险分析；具有跨越一般钢丝绳障碍物的功能，工作性能可靠。
本发明的优点：1、采用一种新颖的爬行机构，能够实现跨越钢丝绳上一般的障碍物，爬行的过程中根据钢丝绳不同的直径和倾斜度，可以通过电机调整卡爪的角度及卡紧力，适应性强；2、携带摄像头或检测设备后代替以往由人员携带装置爬井架及桥梁塔顶的进行检测和人工目视的检查方式，对钢丝绳外观检测方便、灵活，结构简单。
附图说明
图1为本发明一种卡爪式钢丝绳爬行器的整机结构示意图；
图2为本发明一种卡爪式钢丝绳爬行器的俯视结构示意图；
图3为本发明的左侧视图结构示意图；
图4为本发明的正视图结构示意图。
图中：1.卡爪，2.钢丝绳，3.齿键杆，4.齿键套，5.轴承，6.丝杠支承板，7.底板，8.伸缩电机，9.双电机基座板，10.压紧电机，11.齿轮护罩，12.丝杠驱动电机，13.大链轮，14.螺母，15.连接块，16.电机控制模块，17.限位螺栓，18.伸缩板，19.小螺杆，20.小链轮，21.锂电池组，22.无线收发模块，23.大齿轮，24.小齿轮，25.支承座，26.丝杠，27.杆，28.滑台，29.链条，30.双排链轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作具体描述：
如图1、图2、图3和图4所示，本发明一种卡爪式钢丝绳爬行器，由驱动系统、卡紧系统、控制系统、锂电池组21、连接块15和无线收发模块22组成，所述驱动系统由丝杠驱动电机12、丝杠26、杆27、底板7、丝杠支承板6、滑台28、限位螺栓17组成。丝杠支承板6通过螺栓与底板7固定安装，丝杠26及杆27安装在丝杠支承板6上并与底板平行，丝杠26、杆27与滑台28上的圆柱孔同轴，丝杠驱动电机12通过螺栓与丝杠支承板6固定安装，通过电机带动丝杠26旋转，驱动滑台28前进或后退；压紧电机10转动带动小齿轮24、大齿轮23、链条29和齿键控制卡爪1的卡紧或放松。
所述卡紧系统由卡爪1、齿键杆3、齿键套4、螺母14、轴承5、支承座25、伸缩板18、小螺杆19、大链轮13、小链轮20、链条29、大齿轮23、小齿轮24、双排链轮30、压紧电机10、伸缩电机8、双电机基座板9、齿轮护罩11组成。卡爪1两侧呈中心对称，卡爪1与钢丝绳2接触的面呈圆弧状，卡爪1与齿键杆3的一端通过焊接固定，齿键杆3与齿键套4同轴安装，并齿键杆3外侧与齿键套4内侧通过齿键啮合在一起，齿键套4一端有定位凸台，其另一端通过螺母14与轴承5固定安装，轴承5与齿键套4之间采用过盈连接，轴承5被固定在支承座25上，支承座25通过螺栓与丝杠支承板6固定安装，齿键杆3另一端通过限位螺栓17与伸缩板18连接，伸缩板18与齿键杆3同轴，伸缩板18被限定于限位螺栓17与齿键杆3端面之间；伸缩板18上有圆柱面，圆柱面内侧有螺纹，伸缩板18通过螺纹与小螺杆19连接，小螺杆19与支承座25通过定位销同轴连接，双电机基座板9通过螺栓与底板固定安装在一起，压紧电机10、伸缩电机8分别通过螺栓与双电机基座板9固定安装在一起，双电机基座板9中心有圆柱轴，双排链轮30、大齿轮23与圆柱滚子轴承外圈过盈连接，圆柱滚子轴承内侧与双电机基座板9上的圆柱轴过盈连接，圆柱轴末端与压紧螺母14端通过螺纹固定连接，双电机基座板9上安装有齿轮护罩11，齿轮护罩11与双电机基座板9通过螺栓连接；两个滑台28与连接块15的两面用螺栓固定安装，两滑台28相对于连接块15两侧对称，连接块15上有无线收发模块22、电机控制模块16和电池的安装槽。
如图2所示，所述控制系统由单片机及其电路组成，主要作用是根据接收到的指令控制各个电机的转动及其它数据的传输；锂电池组21提供爬行器运行所需的电源；连接块15的作用是连接左右两个滑台28，起到连接与定位的作用；无线收发模块22的作用是为控制指令及其它数据的传输提供无线通道；
本发明专利的使用过程：如图1、图3所示，组装好各部件并将卡紧式爬行器调试为初始爬行状态。爬行过程开始，如图3所示，启动压紧电机10反向旋转，压紧电机10带动小齿轮24，小齿轮24带动大齿轮23，大齿轮23与双排链轮30固定连接；双排链轮30通过链条29分别带动两端的大链轮13旋转，大链轮13带动连接的齿键套4，齿键套4通过齿带动其内部的齿键杆3转动，齿键杆3与卡爪1同时反向转动，直至卡爪1反向旋转90°；启动伸缩电机8，伸缩电机8反向旋转，带动与其配套安装的小齿轮24，小齿轮24带动大齿轮23，大齿轮23带动与其固定连接的双排链轮30，双排链轮30通过链条29传动，带动小链轮20旋转，小链轮20带动与其固定安装的小螺杆19，小螺杆19通过螺纹带动伸缩板18向底板7外侧运动，伸缩板18带动齿键杆3外侧运动，同时卡爪1向远离钢丝绳2的方向运动直至靠近螺母14的位置；同时，连接块15左侧的所有部件均保持原有位置不变；启动左侧丝杠驱动电机12，丝杠驱动电机12旋转带动丝杠26，丝杠26旋转带动滑台28及右侧所有部件前进，滑台28运行至左侧丝杠26末端时停止，启动右侧丝杠驱动电机12，右侧丝杠26旋转带动右侧滑台28继续前进，直至右侧丝杠26末端；启动右侧伸缩电机8，直至卡爪1接近钢丝绳2时停止，启动右侧压紧电机10，带动卡爪1旋转，直至卡爪1卡紧钢丝绳2时停止。卡紧式钢丝绳爬行器通过左、右卡爪的交替卡紧，伸缩电机8的交替伸缩循环工作，实现爬行器的前进或后退工作。
Claims (2)
1.一种卡爪式钢丝绳爬行器，由驱动系统、卡紧系统、电机控制模块(16)、锂电池组(21)、连接块(15)和无线收发模块(22)组成，其特征在于，所述驱动系统由丝杠驱动电机(12)、丝杠(26)、杆(27)、底板(7)、丝杠支承板(6)、滑台(28)、限位螺栓(17)组成，丝杠支承板(6)通过螺栓与底板(7)固定安装；丝杠(26)及杆(27)安装在丝杠支承板(6)上，并与底板(7)平行，丝杠(26)、杆(27)与滑台(28)上的圆柱孔同轴；丝杠驱动电机(12)通过螺栓与丝杠支承板(6)固定安装，通过电机带动丝杠(26)旋转，驱动滑台(28)前进或后退；所述卡紧系统由卡爪(1)、齿键杆(3)、齿键套(4)、螺母(14)、轴承(5)、支承座(25)、伸缩板(18)、小螺杆(19)、大链轮(13)、小链轮(20)、链条(29)、大齿轮(23)、小齿轮(24)、双排链轮(30)、压紧电机(10)、伸缩电机(8)、双电机基座板(9)、齿轮护罩(11)组成，卡爪(1)两侧呈中心对称，卡爪(1)与钢丝绳(2)接触的面呈圆弧状；卡爪(1)与齿键杆(3)的一端通过焊接固定，齿键杆(3)与齿键套(4)同轴安装，并齿键杆(3)外侧与齿键套(4)内侧通过齿键啮合在一起；压紧电机(10)转动带动小齿轮(24)、大齿轮(23)、链条(29)和齿键控制卡爪(1)的卡紧或放松；齿键套(4)一端有定位凸台，其另一端通过螺母(14)与轴承(5)固定安装；齿键杆(3)另一端通过限位螺栓(17)与伸缩板(18)连接，伸缩板(18)与齿键杆(3)同轴；伸缩板(18)被限定于限位螺栓(17)与齿键杆(3)端面之间；伸缩板(18)上有圆柱面，圆柱面内侧有螺纹；伸缩板(18)通过螺纹与小螺杆(19)连接，小螺杆(19)与支承座(25)通过定位销同轴连接；双电机基座板(9)通过螺栓与底板固定安装在一起。
2.根据权利要求1所述的一种卡爪式钢丝绳爬行器，其特征在于，压紧电机(10)、伸缩电机(8)分别通过螺栓与双电机基座板(9)固定安装在一起，双电机基座板(9)中心有圆柱轴；双排链轮(30)、大齿轮(23)与圆柱滚子轴承外圈过盈连接，圆柱滚子轴承内侧与双基座板上的圆柱轴过盈连接，双电机基座板(9)上安装有齿轮护罩(11)；齿轮护罩(11)与双电机基座板(9)通过螺栓连接；两个滑台与连接块(15)的两面用螺栓固定安装，两滑台相对于连接块(15)两侧对称，连接块(15)上有无线收发模块(22)、电机控制模块(16)和锂电池组(21)的安装槽。
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