CN110817721B - 一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法，其装置设置包括一基座板，其中，在所述基座板上对称设置有两个悬吊轮，以及对应每个悬吊轮设置有一第一电机，用于驱动对应的所述悬吊轮转动；所述悬吊轮用于卷绕收放一吊带，所述吊带用于悬挂所述单牵引绳升降平台装置在线缆上。本发明自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法由于采用了两个悬吊轮对吊带的卷绕工作，其整体结构轻便，特别适合于小工作量的操作，如维护过程中对线缆上的清理操作等，操作更容易。

Description

一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种高空作业运输装置及其升降实现方法，属于自动化机器人领域，尤其涉及的是一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法的改进。

背景技术

现有技术的线缆高空作业操作中，例如架线过程中的线缆绝缘层涂覆，以及架线施工和后续维护线路上的作业中，包括对线路周边的高空树枝砍伐清理作业，电力线路上的风筝等杂物的清理作业等，都需要沿着线缆线路上行进并进行施工和操作处理，目前通常是通过人工吊在线缆上进行作业，不仅对操作人危险，而且施工效率很低，尤其是后续维护线路必须停工操作，影响线缆的正常使用。

由于高压线缆本身具有一定的吊装承受力，通常会将施工人直接吊在相应的线缆上进行工作。目前技术实现中也出现了相应的切割机器人等操作实现方案，但通常都需要将相应的操作设备从线塔上吊装到线缆上，而这些设备通常重量较大，在空中操作非常不方便，容易导致设备或人员坠落的危险。此外吊装后的设备在线缆上行进也有困难，造成喷涂机器人和日常维护的操作难度高，市场认可度很低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法，针对现有技术的高空线缆施工难度，能够实现方便从地面进行安装操作。

本发明的技术方案如下：

一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其设置包括一基座板，其中，在所述基座板上对称设置有两个悬吊轮，以及对应每个悬吊轮设置有一第一电机，用于驱动对应的所述悬吊轮转动；所述悬吊轮用于卷绕收放一吊带，所述吊带用于悬挂所述基座板在线缆上。

所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其中，所述悬吊轮与对应的第一电机之间设置有一传导齿轮组，所述传导齿轮组设置包括一与所述悬吊轮同轴设置的从动齿轮，以及一与所述第一电机输出设置的主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相互啮合。

所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其中，两个所述悬吊轮并排设置，并设置其对应的第一电机在相反方位上。

所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其中，在所述基座板上依中心对称设置有两个吊臂，在每一吊臂的端部各设置有一用于适配线缆的滑轮。

所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其中，所述滑轮同轴设置有一第一伞形齿轮，以及与该第一伞形齿轮咬合设置有一第二伞形齿轮，所述第二伞形齿轮通过一沿所述吊臂设置的第二电机驱动转动。

所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其中，每一所述吊臂的底部铰接在所述基座板上，并分别通过一伸缩杆驱动所述吊臂的转动调整，以使对应滑轮卡合适配在线缆上。

所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其中，所述滑轮的侧边设置有一具有V型开口的阻挡板，并且所述滑轮具有一凹沟，所述V型开口及所述凹沟用于适配所述线缆。

所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其中，所述基座板还设置在一用于装配工作设备的框架上，在所述框架上沿平行于所述线缆方向设置有一丝杆装置，并且所述基座板在所述丝杆上可移动；所述丝杆受一第三电机控制转动。

一种实现所述自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置的方法，其中，包括以下步骤：

A、将吊带从线缆上方绕过，其两端分别进入两个悬吊轮上；

B、启动控制两悬吊轮同步运行，相对方向转动，进行收放吊带，以将所述单牵引绳升降平台装置悬挂在线缆上运行；

C、控制所述悬吊轮卷绕所述吊带，在所述吊臂的滑轮可以向中间合拢并高于所述线缆时，释放所述吊带使所述线缆卡入所述滑轮凹沟，并保持该种适配状态和稳态。

所述的方法，其中，所述步骤B中还包括：在所述基座板上还设置有稳态传感器，用于控制系统实现分别控制所述悬吊轮的转动方向及速率，以实现所述单牵引绳升降平台装置的稳态平衡。

本发明所提供的一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法，由于采用了两个悬吊轮对吊带的卷绕工作，其整体结构轻便，特别适合于小工作量的操作，如维护过程中对线缆上的清理操作等，操作更容易。

附图说明

图1为本发明所述自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置及其方法较佳实施例的立体示意图。

图2-图6为本发明所述自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置不同角度的立体示意图。

图7、图8和图9分别是显露驱动结构的单牵引绳升降平台装置的不同角度立体示意图。

图10为本发明所述自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置实现方法的流程示意图。

具体实施方式

以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。以下针对本发明较佳实施例的描述较为具体，但不能因此而理解为对本发明专利保护范围的限制。

本发明所公开的一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置较佳实施例，如图1所示的，其设置包括一基座板110，该基座板110可以采用一钢板，并采用一中心对称的夹腰形状设置，以便尽可能减少重量。在所述基座板110上设置有两个悬吊轮121、122，两个悬吊轮对称设置，并且并排在一起，每一悬吊轮121和122分别对应设置有一第一电机131和132，也呈中心对称的方式进行布置设置，即所述第一电机131与悬吊轮121的组合方向与所述第一电机132与悬吊轮122的组合配合方向相反并分列两侧，与基座板的形状相配合，从而形成重心比较接近几何中心的位置方式，以方便控制。

在所述两个悬吊轮121和122上分别卷绕了吊带140的两端，具体地，所述吊带140可以采用较为坚韧的材料制成，例如编织带，并根据称重要求可以选择相应强度的吊带使用。先将吊带140预先卷绕到其中一个悬吊轮上，例如可以选择悬吊轮121，然后将吊带140的自由端牵引出来，使用一定的辅助工具，例如无人机或弹射器，将吊带从线缆200的上方绕过，如图1所示，并落地进入另一个悬吊轮内进行卷绕，直至两侧悬吊轮可以安全的对吊带进行卷绕操作。吊带140进入两个悬吊轮的端部长度需要足够长，才能保证卷绕时不致出现脱离悬吊轮的危险。另外，吊带140的全部长度需要大于线缆高度的两倍以上，才能在线缆上使用。

通过吊带140将单牵引绳升降平台装置悬挂在线缆200上，就可以将工作设备从地面升到线缆上，工作设备可以包括较为小型的工作装置，例如切割工具等，可以装配到所述基座板110下方的框架150上。在所述框架150与基座板110之间设置通过丝杆装置160进行连接，具体地但不限于，所述基座板110的中心位置设置有一螺纹块或者突起，使丝杆装置160的丝杆穿过该螺纹块。所述丝杆的设置方向沿与线缆200平行的方向，并在丝杆端部设置有一第三电机161，可以受控控制丝杆的转动方向和转动速率，以用来调整基座板110在线缆200的平行方向上的位置，其目的就是防止整个单牵引绳升降平台装置的左右摆动。

单牵引绳升降平台装置较为轻便，可以装载较小的工作设备，例如喷火器或电锯，但由于单牵引绳的吊挂方式没有平衡支点，就需要额外注意平衡的调节问题，因此，在本发明所述单牵引绳升降平台装置较佳实施例中，就需要对丝杆的调节控制更为智能化。在所述基座板110上可以设置相应的稳态传感器，例如惯性传感器，并对控制系统反馈其晃动的参数，由控制系统做出稳态平衡的处理，并控制丝杆进行对抗调整，以消除和减少整个单牵引绳升降平台装置在升降过程中的晃动，这种晃动的影响来源包括风和线缆的振动，以及平台装置自身在悬吊轮的卷绕过程中造成的摆动影响。

所述悬吊轮121、122的结构本身具有一深度内凹的内凹槽123，以便能够卷绕吊带140，如图2-图6所示；在悬吊轮与对应的第一电机之间设置有对应的传导齿轮组124，如图7-图9所示，具体包括一从动齿轮125和主动齿轮126，相互啮合设置，所述从动齿轮125与对应的悬吊轮的转轴同轴设置，所述主动齿轮126与对应的第一电机的驱动轴同轴设置，从而由第一电机输出转动力矩，驱动所述悬吊轮的转动。

所述从动齿轮125与所述主动齿轮126还可以根据需要设置采用不同的齿数，如此可以形成一定的变速比，实现对悬吊轮升降的更好驱动。悬吊轮的升降无需速度太快，因此，可以采用主动齿轮126的齿数少于从动齿轮125的齿数的方式，从而可以形成对悬吊轮更大的驱动力和更慢的驱动速度。

通过所述第一电机131和132的单独控制，可以实现对悬吊轮的独立控制，从而可以根据实际的需要，在调控所述单牵引绳升降平台装置的稳态时，也可以通过对两个悬吊轮的不同转速控制实现对平台装置稳态的平衡控制。

在本发明较佳实施例的所述基座板110上，还依中心对称的设置了两个吊臂170，在吊臂170的端部设置有用来适配线缆200的滑轮171，如图1和图7所示，所述滑轮171设置有用来适配线缆的凹沟172，并且需要在所述单牵引绳升降平台装置上升到一定位置时，即滑轮171的位置高于线缆200时，可以通过设置一个伸缩的支臂结构，将滑轮171移动到线缆200的正上方。因此，所述吊臂170与基座板110的适配方式可以是固定方式，通过设置滑轮171的移动支臂形成调整。

本发明较佳实施例中，所述吊臂170设置采用了在其底部的一侧设置为与所述基座板110是铰接的结构，并在对应的位置，设置了一伸缩杆173，该伸缩杆173一端与吊臂170的顶端铰接，另一端与基座板110铰接。这样，就可以通过所述伸缩杆173的受控伸缩，调整所述吊臂170的端部，即所述滑轮171相对线缆200的位置关系，在所述滑轮高于线缆位置时，调整吊臂端部的滑轮位于线缆的正上方，这样再释放吊带时，滑轮171即已经卡合适配在线缆上，可以方便工作设备沿线缆的工作。所述伸缩杆173可以但不限于可以采用液压杆的实现方式。

释放滑轮171与线缆200的配合过程与上述上线过程相反，即先收紧吊带140，使线缆200脱离滑轮171后，再通过伸缩杆173的收缩控制吊臂170张开，让出线缆200；然后再释放吊带140，就可以将平台装置下降到地面来。

在本发明较佳实施例中，所述伸缩杆173设置在了所述吊臂170相对所述滑轮171的另一侧，这样的装配空间分布更合理。由于所述吊臂170采用在基座板110上的对称分布方式，就保证了平台装置的重心分布均衡，从而方便对整个平台装置的稳态控制可能性。

本发明所述单牵引绳升降平台装置，在更好地实施例中，还可以设置对所述滑轮171的驱动控制方案，如图7-图9所示的，所述滑轮171同轴设置有一第一伞形齿轮174，以及与该第一伞形齿轮咬合设置有一第二伞形齿轮175，而所述第二伞形齿轮175通过一沿所述吊臂170设置的第二电机176控制转动。采用两个伞形齿轮咬合的方式，就可以将转动的驱动进行直角传递，可以充分利用吊臂上比较狭窄的空间，将第二电机176设置在与吊臂170同方向的位置，从而充分利用沿着吊臂的空间。

这样，当本发明所述滑轮171通过其凹沟172卡合适配线缆200后，就可以开始在线缆上的工作，例如清理或喷涂。但由于本发明采用单牵引绳即只有一个吊带140的设置方式，需要注意整个平台装置在工作过程中的平衡及稳态情况，可以由控制系统实时进行判断和调整，通过丝杆装置的调整实现降低整个平台装置的摆动幅度和频率。

由于本发明所述单牵引绳升降平台装置在工作过程中，需要沿着所述线缆200进行移动，为防止所述滑轮171与线缆之间压入障碍物，例如线缆上的风筝或塑料布，或者在移动过程中，吊带140的滞后移动，也可以会影响滑轮与线缆的适配，有可能会导致滑轮与线缆的松脱，导致正常工作的中断影响，因此在所述滑轮171的前方，较好地可以在所述滑轮171的两侧都设置有一用于防护的阻挡板177，该阻挡板177设置有一V型开口，用来使所述线缆200通过该V型开口的阻挡，由此保证了滑轮171与线缆200适配的安全性。

本发明同时还提供了一种实现上述自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置的升降实现方法，如图10所示，其包括以下步骤：

步骤一，将吊带从线缆上方绕过，其两端分别进入两个悬吊轮上，以便卷绕所述吊带。可以采用辅助工具，例如无人机或弹射设备，将所述吊带的一端从所述线缆200的上方绕过，并牵引到地面来。这样，对于高空线缆来说，就可以不依赖于人工的高空作业，而在低空时就可以将加工设备进行上线操作。

步骤二，启动和控制两个悬吊轮的同步运行，使两个悬吊轮相对方向转动，就可以进行收放吊带的操作，这样可以将本发明的单牵引绳升降平台装置悬挂在线缆上运行。具体地，在两个悬吊轮卷绕收吊带时，就将整个平台装置进行了上线操作；反之，释放吊带时，就将整个平台装置进行下降收工操作。

步骤三，控制所述悬吊轮的卷绕过程，将吊带卷绕到一定程度，在所述吊臂的滑轮高于所述线缆时，调整所述吊臂的滑轮位于所述线缆的正上方，释放吊带并保持线缆与所述滑轮凹沟的适配。这样就可以进入工作状态，通过第二电机对滑轮的转动驱动控制，实现沿着线缆的工作过程。同时设置在所述滑轮前侧的阻挡板177可以通过其V型开口阻止线缆上的障碍物，防止其进入滑轮与线缆之间。

本发明所述单牵引绳升降平台装置因为其轻便具有较大的应用空间，但其比较大的问题是如何保证平衡，因此，在本发明实现方法中，还包括了对悬吊轮的单独转动控制，用来实现对整个平台装置的平衡调整。具体来说，在所述基座板110上设置有相应的稳态传感器，例如陀螺仪，重力传感器等，通过向控制系统的信号反馈，以及控制系统实时做出调整，分别控制两个悬吊轮的转动方向和速率，以实现减少所述单牵引绳升降平台装置的摆动，实现其稳态平衡。

此外，所述控制系统还可以对所述丝杆装置进行实时调整，以将基座板连同基座板上的各部件，包括悬吊轮及第一电机，以及吊臂等等，相对框架进行位移调整，以便同样实现对本发明所述平台装置的平衡控制。

本发明所提供的一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置以及其升降实现方法中，由于单牵引绳升降平台装置的结构更简单，轻巧，特别方便实现在线缆高空作业中的简单作业，例如清理作业，因此在后期维护作业中用处特别宽泛。但同时其稳态控制的要求也更高。本发明提供了方便实现上线的平台装置，同时也提供了实现稳态控制的结构和实现方法，方便了线缆高空作业的上线操作，尤其适合在后期线缆维护过程中的作业操作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其设置包括一基座板，其特征在于，在所述基座板上对称设置有两个悬吊轮，以及对应每个悬吊轮设置有一第一电机，用于驱动对应的所述悬吊轮转动；所述悬吊轮用于卷绕收放一吊带，所述吊带用于悬挂所述基座板在线缆上。

2.根据权利要求1所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其特征在于，所述悬吊轮与对应的第一电机之间设置有一传导齿轮组，所述传导齿轮组设置包括一与所述悬吊轮同轴设置的从动齿轮，以及一与所述第一电机输出设置的主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相互啮合。

3.根据权利要求2所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其特征在于，两个所述悬吊轮并排设置，并设置其对应的第一电机在相反方位上。

4.根据权利要求3所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其特征在于，在所述基座板上依中心对称设置有两个吊臂，在每一吊臂的端部各设置有一用于适配线缆的滑轮。

5.根据权利要求4所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其特征在于，所述滑轮同轴设置有一第一伞形齿轮，以及与该第一伞形齿轮咬合设置有一第二伞形齿轮，所述第二伞形齿轮通过一沿所述吊臂设置的第二电机驱动转动。

6.根据权利要求5所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其特征在于，每一所述吊臂的底部铰接在所述基座板上，并分别通过一伸缩杆驱动所述吊臂的转动调整，以使对应滑轮卡合适配在线缆上。

7.根据权利要求6所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其特征在于，所述滑轮的侧边设置有一具有V型开口的阻挡板，并且所述滑轮具有一凹沟，所述V型开口及所述凹沟用于适配所述线缆。

8.根据权利要求4-7任一所述的自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置，其特征在于，所述基座板还设置在一用于装配工作设备的框架上，在所述框架上沿平行于所述线缆方向设置有一丝杆装置，并且所述基座板在所述丝杆上可移动；所述丝杆受一第三电机控制转动。

9.一种实现如权利要求8所述自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将吊带从线缆上方绕过，其两端分别进入两个悬吊轮上；

B、启动控制两悬吊轮同步运行，相对方向转动，进行收放吊带，以将所述单牵引绳升降平台装置悬挂在线缆上运行；

C、控制所述悬吊轮卷绕所述吊带，在所述吊臂的滑轮可以向中间合拢并高于所述线缆时，释放所述吊带使所述线缆卡入所述滑轮凹沟，并保持该种适配状态和稳态。

10.根据权利要求9所述的实现所述自牵引卷扬单牵引绳上高压线的装置的方法，其特征在于，所述步骤B中还包括：在所述基座板上还设置有稳态传感器，用于控制系统实现分别控制所述悬吊轮的转动方向及速率，以实现所述单牵引绳升降平台装置的稳态平衡。

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