CN109850701A - 无啮合传动钢丝缠绕机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，包括若干行走小车和若干动力装置，所述行走小车包括车体、主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮，所述主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮分别能够转动的安装于车体上，主动踏面凸缘轮与反向踏面凸缘轮啮合传动，且主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的圆周面分别能够滚动的包覆于待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道的轨道两相对侧壁上，主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的凸缘台阶面紧抵机架轨道的外侧端面上，若干动力装置分别给各个形成小车的主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮提供旋转动力，本发明从根本上解决了预紧缠绕过程中带缠绕机架的弹性变形所引起的传动困扰，提高了行走小车的行走可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种缠绕装置，特别涉及一种无啮合传动钢丝缠绕机器人。
背景技术
缠绕技术是预应力结构发展的重要方向之一，其特点是从根本上解决了主承载部件上的应力集中现象，提高了被缠绕工件的疲劳寿命。以缠绕承力机架为例；将待缠机架固定在一回转平台上，随回转平台一起旋转，从而将丝材缠绕到机架上。若机架过大(几十米长)、过重(数百、上千甚至上万吨重)回转平台的结构、尺寸、承重、运转速度等各方面均不能满足施工要求。因而发明了缠绕机器人一即√以相对小吨位的机器人(数吨)，围绕大工件运转，同时以一定的张力拉动钢丝，缠绕到工件上，从而达到预紧的目地，使被缠工件产生预应力。
以前缠绕机器人围绕待缠工件的运转，是依靠齿轮、齿条或链轮、链条的传动来实现。但工件在预紧过程中，随着预紧力的增加，工件会产生弹性变形，尤其是大形、超大形工件会产生几毫米到几十毫米的弹性变形量。而传动用的齿条或链条确不会随之改变，从而不断的将固定齿条或链条固定螺丝切断或固定焊点拉断。而超大形工件(几十米)因变形量大，经常需要停工加固，严重影响工程进度和缠绕质量，不能达到理想的质量标准。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，该无啮合传动钢丝缠绕机器人从根本上解决了预紧缠绕过程中待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道的弹性变形所引起的传动困扰。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，包括若干行走小车和若干动力装置，所述行走小车包括车体、主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮，所述主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮分别能够转动的安装于车体上，主动踏面凸缘轮与反向踏面凸缘轮啮合传动，且主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的圆周面分别能够滚动的包覆于待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道的轨道两相对侧壁上，主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的凸缘台阶面紧抵机架轨道的外侧端面上，若干动力装置分别给各个形成小车的主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮提供旋转动力。
作为本发明的进一步改进，所述行走小车还包括主动轮轴和反向轮轴，主动轮轴和反向轮轴分别能够转动的安装于车体上，主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮分别沿圆周方向止动的套设于主动轮轴和反向轮轴外侧。
作为本发明的进一步改进，所述主动踏面凸缘轮与反向踏面凸缘轮分别通过方键与主动轮轴和反向轮轴圆周方向止动连接。
作为本发明的进一步改进，所述车体朝向带缠绕机架一侧分别固定设有内侧连轴板和外侧连轴板，外侧连轴板端部形成U形结构，主动轮轴两端能够转动的安装于内侧连轴板和外侧连轴板上，反向轮轴两端能够转动的安装于外侧连轴板U形结构两侧壁上。
作为本发明的进一步改进，所述主动轮轴与反向轮轴通过滑动轴承安装于内侧连轴板和外侧连轴板上。
作为本发明的进一步改进，还设有主动齿轮和被动齿轮，主动轮固定套设于主动踏面凸缘轮的凸缘外侧，被动齿轮固定套设于反向踏面凸缘轮的凸缘外侧，主动齿轮与被动齿轮啮合传动。
作为本发明的进一步改进，所述主动齿轮和被动齿轮均呈盖状结构，通过骑缝销钉圆周方向止动的套设于主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的凸缘外侧，且主动齿轮和被动齿轮侧壁端部与主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的凸缘台阶面对齐。
作为本发明的进一步改进，所述动力装置包括电机和减速机，电机动力输出给减速机，减速机的动力输出端与主动轮轴固连。
作为本发明的进一步改进，所述减速机为蜗轮蜗杆减速机。
作为本发明的进一步改进，所述主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮两端之间的台阶内圆角与待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道的轨道外缘圆角匹配。
本发明的有益技术效果是：本发明针对齿、链条副传动的缺陷和不足，通过在各个行走小车上分别设置动力装置，实现各个行走小车主动行走，进而通过多点摩擦传动取代单点齿、链条传动，从根本上解决了预紧缠绕过程中带缠绕机架的弹性变形所引起的传动困扰，除排线走行体小车外，每台走行体小车均有二台小功率电动机带动减速机联动正、反向转动轮围绕待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道行走，实现多点主动转动，克服了全系统只有两台动力行走小车靠齿轮齿条或链轮链条传动、各部位受力不均匀、整个机器人受力不匀等缺陷，同时也解决了摩擦力单点不足的问题，同时，通过踏面凸缘轮在机架轨道上滚动，踏面凸缘轮的凸缘既保证了行走小车的横向定位，又传递了牵引动力，还不与走行轨道侧面发生滑动摩擦，提高了行走小车的行走可靠性。
附图说明
图1为现有技术的主动行走小车结构原理图；
图2为本发明的行走小车结构原理图。
车体---1 主动踏面凸缘轮---2 反向踏面凸缘轮---3
主动轮轴---4 反向轮轴---5 方键---6
内侧连轴板---7 外侧连轴板---8 滑动轴承---9
主动齿轮---10 被动齿轮---11 骑缝销钉---12
电机和减速机合并体---13
待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道---14
牵引电机---15 牵引减速机---16
减速机输出链轮---17 主动行走小车---18
连轴板---19 正转动轮轮毂---20 正转动轮踏面---21
反向定位轮---22 传动链条---23 牵引传动链轮---24
动力轴传动链轮---25 传动链条---26
正向机架踏面---27 反向机架踏面---28
具体实施方式
实施例：一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，包括若干行走小车和若干动力装置，所述行走小车包括车体1、主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3，所述主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3分别能够转动的安装于车体1上，主动踏面凸缘轮2与反向踏面凸缘轮3啮合传动，且主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3的圆周面分别能够滚动的包覆于待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道14的轨道两相对侧壁上，主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3的凸缘台阶面紧抵机架轨道的外侧端面上，若干动力装置分别给各个形成小车的主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3提供旋转动力。
待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道14进行钢丝缠绕时，各个行走小车分别由各自的动力装置驱动行走，行走小车行走时，主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3包覆在待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道14轨道两侧外缘上滚动前行，踏面凸缘轮的凸缘既保证了行走小车的横向定位，又传递了牵引动力，还不与走行轨道侧面发生滑动摩擦，各个动力装置分别对应驱动各个行走小车主动行走，实现了多点主动转动，克服了全系统只有两台动力行走小车靠齿轮齿条或链轮链条传动丶各部位受力不均匀丶整个机器人受力不匀等缺陷，同时也解决了摩擦力单点不足的问题。
所述行走小车还包括主动轮轴4和反向轮轴5，主动轮轴4和反向轮轴5分别能够转动的安装于车体1上，主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3分别沿圆周方向止动的套设于主动轮轴4和反向轮轴5外侧。通过主动轮轴4和反向轮轴5实现主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3的转动安装。
所述主动踏面凸缘轮2与反向踏面凸缘轮3分别通过方键6与主动轮轴4和反向轮轴5圆周方向止动连接。方键6连接保证了大的扭力传递。
所述车体1朝向带缠绕机架一侧分别固定设有内侧连轴板7和外侧连轴板8，外侧连轴板8端部形成U形结构，主动轮轴4两端能够转动的安装于内侧连轴板7和外侧连轴板8上，反向轮轴5两端能够转动的安装于外侧连轴板8U形结构两侧壁上。内侧连轴板7和外侧连轴板8根部实现主动轮轴4的安装以及主动踏面凸缘轮2的轴向定位，外侧连轴板8端部的U形结构实现反向轮轴5的安装以及反向踏面凸缘轮3的轴向定位，结构简单，将主动踏面凸缘轮2、主动齿轮10、反向踏面凸缘轮3和反向齿轮包覆在外侧板内侧，能够有效对其进行保护，避免损坏、积灰等。
所述主动轮轴4与反向轮轴5通过滑动轴承9安装于内侧连轴板7和外侧连轴板8上。全部轴承均采用铜衬石墨滑动轴承9，因机器人运行中轴承转速低，承力大，所以滑动比滚功轴承效果更好。同时降低了机器人制造成本。
还设有主动齿轮10和被动齿轮11，主动轮固定套设于主动踏面凸缘轮2的凸缘外侧，被动齿轮11固定套设于反向踏面凸缘轮3的凸缘外侧，主动齿轮10与被动齿轮11啮合传动。通过在凸缘轮外侧套设齿轮，并通过齿轮啮合传动，实现主动凸缘轮和反向凸缘轮同步反向转动行走，结构简单，传动精度高。
所述主动齿轮10和被动齿轮11均呈盖状结构，通过骑缝销钉12圆周方向止动的套设于主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3的凸缘外侧，且主动齿轮10和被动齿轮11侧壁端部与主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3的凸缘台阶面对齐。踏面凸轮缘与齿轮圈采用骑缝销钉12连接，保证传动扭矩最大时不会发生剪切。
所述动力装置包括电机和减速机，电机动力输出给减速机，减速机的动力输出端与主动轮轴4固连。用多台小功率电机代替单台大功率电机。个别电机故障，不影响整套机器人正常运转。
所述减速机为蜗轮蜗杆减速机。可用低成本的蜗轮蜗杆等减速机替换昂贵的齿轮减速机，进一步降低机器人制造成本。同时因减速机自锁，牵引电机可不带刹车。
所述主动踏面凸缘轮2和反向踏面凸缘轮3两端之间的台阶内圆角与待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道14的轨道外缘圆角匹配。凸缘轮的轮缘圆孤与待缠工件行走体小车轨道R角的配合，做到运行中尽量接近滚动，减少滑动摩擦，待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道14轨道倒角圆弧r＝10，踏面凸缘轮倒角圆弧R＝16。
Claims (10)
1.一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：包括若干行走小车和若干动力装置，所述行走小车包括车体(1)、主动踏面凸缘轮(2)和反向踏面凸缘轮(3)，所述主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮分别能够转动的安装于车体上，主动踏面凸缘轮与反向踏面凸缘轮啮合传动，且主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的圆周面分别能够滚动的包覆于待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道(14)的轨道两相对侧壁上，主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的凸缘台阶面紧抵机架轨道的外侧端面上，若干动力装置分别给各个形成小车的主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮提供旋转动力。
2.如权利要求1所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述行走小车还包括主动轮轴(4)和反向轮轴(5)，主动轮轴和反向轮轴分别能够转动的安装于车体上，主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮分别沿圆周方向止动的套设于主动轮轴和反向轮轴外侧。
3.如权利要求2所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述主动踏面凸缘轮与反向踏面凸缘轮分别通过方键(6)与主动轮轴和反向轮轴圆周方向止动连接。
4.如权利要求3所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述车体朝向带缠绕机架一侧分别固定设有内侧连轴板(7)和外侧连轴板(8)，外侧连轴板端部形成U形结构，主动轮轴两端能够转动的安装于内侧连轴板和外侧连轴板上，反向轮轴两端能够转动的安装于外侧连轴板U形结构两侧壁上。
5.如权利要求4所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述主动轮轴与反向轮轴通过滑动轴承(9)安装于内侧连轴板和外侧连轴板上。
6.如权利要求1所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：还设有主动齿轮(10)和被动齿轮(11)，主动轮固定套设于主动踏面凸缘轮的凸缘外侧，被动齿轮固定套设于反向踏面凸缘轮的凸缘外侧，主动齿轮与被动齿轮啮合传动。
7.如权利要求6所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述主动齿轮和被动齿轮均呈盖状结构，通过骑缝销钉(12)圆周方向止动的套设于主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的凸缘外侧，且主动齿轮和被动齿轮侧壁端部与主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮的凸缘台阶面对齐。
8.如权利要求2所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述动力装置包括电机和减速机，电机动力输出给减速机，减速机的动力输出端与主动轮轴固连。
9.如权利要求8所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述减速机为蜗轮蜗杆减速机。
10.如权利要求1所述的一种无啮合传动钢丝缠绕机器人，其特征是：所述主动踏面凸缘轮和反向踏面凸缘轮两端之间的台阶内圆角与待缠绕机架的预制缠绕机器人轨道的轨道外缘圆角匹配。
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