CN111791966A - 一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，主要涉及自动化装备领域，包括有机身、控制器以及检修器驱动承载机构；所述机身包括有相互铰接的机身一与机身二，所述机身内部设置有驱动电机、二级减速器，二级减速器的输出齿轮为两个，两个输出齿轮上设置有行星架，两个行星架之间采用铰接连接；所述检修器驱动承载机构包括无杆气缸和直线导轨。本发明移动平台能够吸附在钢结构表面，且能在不同直径的钢结构上行走，可跨越钢结构的节点；同时可根据需要搭载不同功能的设备，且设备能够在导轨上做直线运动，扩展了作业范围；本发明电源采用外接，气动导轨采用气体作为介质，减轻了移动平台的自重，增加了移动平台承受负载的能力。

Description

一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台
技术领域
本发明涉及自动化装备领域，尤其是一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台。
背景技术
圆柱形钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一，广泛应用到建筑、铁路、桥梁和住宅等方面。由钢结构多处于半露天或露天环境中工作，如高铁的钢结构站房、雨棚和铁路桥梁，由于受阳光、大气和雨水等影响，容易造成钢结构的生锈腐蚀，导致钢结构表面出现涂层粉化、龟裂、鼓泡、脱落等情况，给铁路运输带来安全隐患。
目前，高铁的钢结构检测与维修主要以人工作业为主和小型机械设备相结合，施工需要施工人员利用高铁运行的“天窗时间”集中进行检测与维修保养，且需要高空攀爬作业，存在劳动强度大、工作环境恶劣，效率低和检修效果差等问题。随着圆柱形钢结构的广泛使用，传统的检修方式已不能满足使用要求，需要实现自动化检修。而自动化检修需要检测与维修设备能够在钢结构上自动化运行，因此，亟待需要提供一种能够搭载圆柱形钢结构检测与维修设备的移动平台。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，解决了现有技术存在的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明提供了一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，包括有机身、控制器以及检修器驱动承载机构；
所述机身包括有相互铰接的机身一与机身二，机身一与机身二连接处设置有中央横梁；
所述机身一包括有第一驱动电机、左侧强磁后车轮和左侧强磁前车轮以及第一二级减速器，所述第一二级减速器设有两个输出齿轮，所述左侧强磁后车轮和左侧强磁前车轮连接至第一二级减速器的两个输出齿轮上，所述输出齿轮与左侧强磁后车轮、左侧强磁前车轮中间位置设置有一对行星架，所述输出齿轮各通过一行星架与机身一相连，各个所述行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身一同一点上；所述左侧强磁后车轮和左侧强磁前车轮由第一驱动电机经第一二级减速器驱动；
所述机身二包括有第二驱动电机、右侧强磁前车轮和右侧强磁后车轮以及第二二级减速器，所述第二二级减速器设有两个输出齿轮，所述右侧强磁前车轮和右侧强磁后车轮连接至第二二级减速器的两个输出齿轮上，所述输出齿轮与右侧强磁前车轮、右侧强磁后车轮中间位置设置有一对行星架，所述输出齿轮各通过一行星架与机身二相连，各个所述行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身二同一点上；所述右侧强磁前车轮和右侧强磁后车轮由第二驱动电机经第二二级减速器驱动；
所述检修器驱动承载机构包括有直线导轨、无杆气缸和检修器支架，所述直线导轨与中央横梁连接；所述无杆气缸上设置有气管。
所述机身还包括有中央横梁，所述机身一与机身二通过铰接一连接至中央横梁上，所述机身一与机身二可绕中央横梁转动，所述机身一与机身二所在平面的夹角范围150°-180°，初始夹角为180°。
所述第二二级减速器两个输出齿轮分别为第二级从动齿轮一和第二级从动齿轮二，所述第二级从动齿轮一中轴处连接有第二级从动齿轮一行星架，所述第二级从动齿轮二中轴处连接有第二级从动齿轮二行星架，所述第二级从动齿轮一行星架和第二级从动齿轮二行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身二同一点上，所述第二级从动齿轮一行星架和第二级从动齿轮二行星架之间的的夹角可在120°-150°之间变化，初始夹角为120°；所述第一二级减速器内部结构与连接方式与第二二级减速器相同。
所述无杆气缸集成在直线导轨内形成一个整体，所述直线导轨通过连接架与中央横梁相连接；所述无杆气缸的气管接口与外部气管相连，所述无杆气缸的活塞与检修器支架一侧相连。
所述控制器通过连接架与机身固定连接，控制器内部集成了电机控制、气缸控制功能，且设有电源接口。
所述第一驱动电机和第二驱动电机均为无框直流力矩电机，分别集成在机身一与机身二外壳体内部。
所述右侧强磁前车轮、右侧强磁后车轮、左侧强磁后车轮、左侧强磁前车轮均采用强力磁铁材料。
本发明移动平台在圆柱形钢结构上攀爬检修时的典型动作过程如下：
将本发明移动平台放置到圆柱形钢结构上时，移动平台的四个强磁车轮紧紧吸附在钢结构表面，两个驱动电机通过两个二级减速器驱动四个强磁车轮，实现移动平台的四轮驱动，可使移动平台沿着钢结构连续行走，搭载在检修器支架的检修设备同时对钢结构表面进行巡检，巡检设备可通过无杆气缸实现在直线导轨上的移动，从而使得设备的作业范围得到扩展；当钢结构直径发生变化时，机身一与机身二间的铰链一可使移动平台在钢结构直径在一定范围内变化时依然能够保证车轮与钢结构表面紧密贴合；当需要移动平台沿着钢结构周向移动时，使其中一个电机反转，移动平台可实现原地转向，转向后的移动平台将沿着钢结构周向移动，此时，可以通过第一二级减速器和第二二级减速器输出轮上的转动一二保证强磁车轮能够始终与钢结构表面贴合，到达钢结构结点处时也可通过同样的方式实现越障。
本发明具备以下有益效果:
本发明提供的一种用于圆柱形钢结构检修的移动平台，机身采用相同的机身一、机身二两部分对称布置而成，机身二上分别设有两个强磁车轮，可自动吸附在钢结构上；机身一与机身二通过铰链一连接在中央横梁上，可绕中央横梁相对转动，可使移动平台适应圆柱形钢结构直径的变化；
本发明提供的一种用于圆柱形钢结构检修的移动平台二级减速器的第二级输出齿轮采用对称布置的两个齿轮，分别与两个强磁车轮连接，两个输出齿轮轴分别通过两个行星架连接在机身壳体上，壳体上的连接点于第二级主动齿轮中心轴的延长线上，两个行星架可绕该中心转动，可实现移动平台跨越圆柱形钢结构结点的功能；
本发明提供的圆柱形钢结构检修移动平台的车轮采用强力磁铁材料制成，吸附力强，工作可靠，并且通过两个电机实现四轮驱动和原地转向，驱动力强、移动灵活；当钢结构直径发生变化或跨越结点时，可通过中央横梁处的铰链一和第二二级减速器输出齿轮处的铰链实现强磁车轮与钢结构表面紧密贴合，确保移动平台可靠吸附。
本发明采用外部供电，驱动电机采用无框直流力矩电机集成在机身内部，结构更加紧凑，重量轻，搭载负载的能力强。本发明是一种通用型圆柱形钢结构自动检修维护移动平台，即可用于圆柱形钢结构检修的移动平台，也可用于大型钢制罐体检修的移动平台。
本发明提供一种用于圆柱形钢结构检修的移动平台，该移动平台能够吸附在钢结构表面，且能在不同直径的钢结构上行走，可跨越钢结构的节点；同时可根据需要搭载不同功能的用于钢结构检测与维修的设备，且设备能够在导轨上做直线运动，扩展了检测与维修设备的作业范围；另外，该移动平台电源采用外接的方式且气动导轨采用气体作为介质，减轻了移动平台的自重，从而增加了移动平台承受负载的能力。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明二级减速器的透视图(以第二二级减速器为例)；
图3为本发明另一种布置方式结构示意图。
1-右侧强磁前车轮；2-机身；3-第二二级减速器；4-右侧强磁后车轮；5-机身二；6-控制器；7-铰链一；8-中央横梁；9-机身一；10-左侧强磁后车轮；11-第一驱动电机；12-第一二级减速器；13-检修器支架；14-左侧强磁前车轮；15-直线导轨；16-无杆气缸；17-第二驱动电机；18-外部气管；19-第一级主动齿轮；20-第一级从动齿轮；21-第二级主动齿轮；22-第二级从动齿轮一行星架；23-第二级从动齿轮一；24-第二级从动齿轮二；25-第二级从动齿轮二行星架；26-检修器驱动承载机构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，包括有机身、驱动机构、控制器和检修器驱动承载机构；
所述机身2包括有相互铰接的机身一9与机身二5；
所述机身一9包括有第一驱动电机11、左侧强磁后车轮10和左侧强磁前车轮14以及第一二级减速器12，所述第一二级减速器12设有两个输出齿轮，所述左侧强磁后车轮10和左侧强磁前车轮14连接至第一二级减速器12的两个输出齿轮上，所述输出齿轮与左侧强磁后车轮10、左侧强磁前车轮14中间位置设置有一对行星架，所述输出齿轮各通过一行星架与机身一9相连，各个所述行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身一9同一点上；所述左侧强磁后车轮10和左侧强磁前车轮14由第一驱动电机11经第一二级减速器12驱动；
所述机身二5包括有第二驱动电机17、右侧强磁前车轮1和右侧强磁后车轮4以及第二二级减速器3，所述第二二级减速器3设有两个输出齿轮，所述右侧强磁前车轮1和右侧强磁后车轮4连接至第二二级减速器3的两个输出齿轮上，所述输出齿轮与右侧强磁前车轮1、右侧强磁后车轮4中间位置设置有一对行星架，所述输出齿轮各通过一行星架与机身二5相连，各个所述行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身二5同一点上；所述右侧强磁前车轮1和右侧强磁后车轮4由第二驱动电机17经第二二级减速器3驱动；
所述检修器驱动承载机构26包括有直线导轨15、活动连接于直线导轨15的检修器支架13以及驱动检修器支架13的无杆气缸16；所述无杆气缸16可带着检修器支架13在直线导轨15上做直线运动。
所述机身2还包括有中央横梁8，所述机身一9与机身二5通过铰链一7连接至中央横梁8上，所述机身一9与机身二5可绕中央横梁8转动，所述机身一9与机身二5所在平面的夹角范围150°-180°，初始夹角为180°。
所述无杆气缸16集成在直线导轨15内形成一个整体，所述直线导轨15通过连接架与机身2相连接；所述无杆气缸16的气管接口与外部气管18相连，无杆气缸16的活塞与检修器支架13一侧相连。
如图2所示(以第二二级减速器为例)所述第二二级减速器3包括有第一级主动齿轮19、第一级从动齿轮20、第二级主动齿轮21、第二级从动齿轮一行星架22、第二级从动齿轮一23、第二级从动齿轮二24、第二级从动齿轮二行星架25；所述第二二级减速器3两个输出齿轮为第二级输出齿轮，分别为第二级从动齿轮一23和第二级从动齿轮二24，
所述第一级主动齿轮19与第二驱动电机17电机输出轴相连接，第一级从动齿轮20和第二级主动齿轮21安装在同一根轴上，第二级的从动齿轮一23和第二级从动齿轮二24为对称布置的两个齿轮，分别与右侧强磁前车轮1和右侧强磁后车轮4的轴连接，
所述第二级从动齿轮一23中轴处连接有第二级从动齿轮一行星架22，所述第二级从动齿轮二24中轴处连接有第二级从动齿轮二行星架25，所述第二级从动齿轮一行星架22和第二级从动齿轮二行星架25远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身二5同一点上，所述第二级从动齿轮一行星架22和第二级从动齿轮二行星架25之间的的夹角可在120°-150°之间变化，初始夹角为120°；所述第一二级减速器12内部结构与连接方式与第二二级减速器3相同，进而实现移动平台跨域圆柱形钢结构结点的功能。
所述控制器6通过连接架与机身2固定连接。
所述第一驱动电机11和第二驱动电机17均为无框直流力矩电机，分别集成在机身一9与机身二5外壳体内部。
所述右侧强磁前车轮1、右侧强磁后车轮4、左侧强磁后车轮10、左侧强磁前车轮14均采用强力磁铁材料。
本发明移动平台在圆柱形钢结构上攀爬检修时的典型动作过程如下：
将本发明移动平台放置到圆柱形钢结构上时，移动平台的四个强磁车轮紧紧吸附在钢结构表面，两个驱动电机通过两个二级减速器驱动四个强磁车轮，实现移动平台的四轮驱动，可使移动平台沿着钢结构连续行走，搭载在检修器支架13的检修设备同时对钢结构表面进行巡检，巡检设备可通过无杆气缸16实现在直线导轨15上的移动，从而使得设备的作业范围得到扩展；当钢结构直径发生变化时，机身一9与机身二5间的铰链一7可使移动平台在钢结构直径在一定范围内变化时依然能够保证车轮与钢结构表面紧密贴合；当需要移动平台沿着钢结构周向移动时，使其中一个电机反转，移动平台可实现原地转向，转向后的移动平台将沿着钢结构周向移动，此时，可以通过第一二级减速器12和第二二级减速器3输出轮上的转动一二保证强磁车轮能够始终与钢结构表面贴合，到达钢结构结点处时也可通过同样的方式实现越障。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，其特征在于：包括有机身、控制器以及检修器驱动承载机构；
所述机身包括有相互铰接的机身一与机身二，机身一与机身二连接处设置有中央横梁；
所述机身一包括有第一驱动电机、左侧强磁后车轮和左侧强磁前车轮以及第一二级减速器，所述第一二级减速器设有两个输出齿轮，所述左侧强磁后车轮和左侧强磁前车轮连接至第一二级减速器的两个输出齿轮上，所述输出齿轮与左侧强磁后车轮、左侧强磁前车轮中间位置设置有一对行星架，所述输出齿轮各通过一行星架与机身一相连，各个所述行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身一同一点上；所述左侧强磁后车轮和左侧强磁前车轮由第一驱动电机经第一二级减速器驱动；
所述机身二包括有第二驱动电机、右侧强磁前车轮和右侧强磁后车轮以及第二二级减速器，所述第二二级减速器设有两个输出齿轮，所述右侧强磁前车轮和右侧强磁后车轮连接至第二二级减速器的两个输出齿轮上，所述输出齿轮与右侧强磁前车轮、右侧强磁后车轮中间位置设置有一对行星架，所述输出齿轮各通过一行星架与机身二相连，各个所述行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身二同一点上；所述右侧强磁前车轮和右侧强磁后车轮由第二驱动电机经第二二级减速器驱动；
所述检修器驱动承载机构包括有直线导轨、无杆气缸和检修器支架，所述直线导轨与中央横梁连接；所述无杆气缸上设置有气管。
2.根据权利要求1所述的一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，其特征在于：所述机身一与机身二通过铰链一连接至中央横梁上，所述机身一与机身二可绕中央横梁转动，所述机身一与机身二所在平面的夹角范围150°-180°，初始夹角为180°。
3.根据权利要求2所述的一种用于圆柱形钢结构检修的移动平台,其特征在于，所述第二二级减速器两个输出齿轮分别为第二级从动齿轮一和第二级从动齿轮二，所述第二级从动齿轮一中轴处连接有第二级从动齿轮一行星架，所述第二级从动齿轮二中轴处连接有第二级从动齿轮二行星架，所述第二级从动齿轮一行星架和第二级从动齿轮二行星架远离输出齿轮的一端，共同铰接于机身二同一点上，所述第二级从动齿轮一行星架和第二级从动齿轮二行星架之间的的夹角可在120°-150°之间变化，初始夹角为120°；所述第一二级减速器内部结构与连接方式与第二二级减速器相同。
4.根据权利要求3所述的一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，其特征在于：所述无杆气缸集成在直线导轨内形成一个整体，所述直线导轨通过连接架与中央横梁相连接；所述无杆气缸的气管接口与外部气管相连，所述无杆气缸的活塞与检修器支架一侧相连。
5.根据权利要求1所述的一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，其特征在于：所述第一驱动电机和第二驱动电机均为无框直流力矩电机，分别集成在机身一与机身二壳体内部。
6.根据权利要求1所述的一种用于巡检、维修圆柱形钢结构的移动平台，其特征在于：所述右侧强磁前车轮、右侧强磁后车轮、左侧强磁后车轮、左侧强磁前车轮均采用强力磁铁材料。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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