CN112896355B - 一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，解决狭窄空间工况的钢丝绳自动攀爬装置的使用问题。本装置包括上安装座和下安装座，上安装座和下安装座之间设置导向杆和攀爬气缸，上安装座和下安装座可上下相对滑动，上安装座的前侧面安装有上夹爪气缸，上夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的上夹指，下安装座的前侧面安装有下夹爪气缸，下夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的下夹指。本发明攀爬装置的夹持结构为单侧向前伸出，开合部件为气缸夹指，夹爪气缸空间占用小，夹指开合幅度小，适合狭窄空间以及多条靠近并行的钢丝绳的攀爬；夹指采用偏心结构夹持，夹持更加可靠，可以避免钢丝绳滑脱。
Description
技术领域
本发明属于水利行业专用机械设备领域，涉及一种水闸养护装置，特别涉及一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置。
背景技术
卷扬式启闭闸门是当前农业水利排水灌溉的主要设施。卷扬式启闭闸门以钢丝绳带动水闸升降实现河道水体的流通或阻断。由于日晒雨淋，以及灰尘的影响，水闸钢丝绳油脂会出现硬化现象，影响水闸的正常运行，因此需要定期进行维护保养。目前国内水闸钢丝绳清洗养护的方法主要以人工清洗养护为主，一般需要将钢丝绳拆卸下来进行离线清洗，这种工作方式工作效率低、劳动强度大，并且在工作过程中还存在一定的人身安全隐患。为此，设计一种能够携带清洗养护设备的水闸钢丝绳自动攀爬装置以代替传统的人工清洗是一项非常有意义、有价值、有前景的工作。而且相比于电线杆、缆索等攀爬物，水闸钢丝绳细而长，具有一定的挠度，一般采用多根钢丝绳一起垂直安装，且涂有润滑油，自动攀爬难度更大。
现有的钢丝绳攀爬装置大多为环绕钢丝绳的框架结构，使用时占用钢丝绳环周的空间较大，如授权公告号为CN211869536U的一种闸门钢丝绳自动攀爬装置，该装置采用的是圆柱形框架结构，包括可滑动套设在闸门钢丝绳上的外框架和内框架，内外框架通过齿轮齿条传动方式实现相对运动，采用电动控制方式实现装置沿钢丝绳步进式攀爬。这种圆柱形框架结构对空间要求大，不太适合多股钢丝绳相隔较近的工况。另外由于钢丝绳上存在不同硬化程度的油脂，采用电磁吸力作为夹紧装置，夹紧力偏小，装置带负载攀爬时会出现一定的打滑现象，影响钢丝绳清洗养护的效率和效果，使用范围受到一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于解决闸门钢丝绳为多根并列安装，相邻钢丝绳的间隙狭窄，现有环绕式的钢丝绳攀爬装置空间需求大，不适合用于狭窄空间工况的问题，提供一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，采用向一侧伸出夹指进行夹持的方式抱夹钢丝绳，占用空间小，同时通过夹持方式的设计，减少了单侧伸出夹持的脱落风险。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：包括上安装座和下安装座，上安装座和下安装座之间设置导向杆和攀爬气缸，上安装座和下安装座可上下相对滑动，上安装座的前侧面安装有上夹爪气缸，上夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的上夹指，下安装座的前侧面安装有下夹爪气缸，下夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的下夹指。本装置上夹爪气缸和下夹爪气缸的交替夹紧，配合攀爬气缸伸缩往复，仿尺蠖爬行原理实现自动攀爬。本装置的夹持结构为单侧向前伸出，开合部件为气缸夹指，夹爪气缸空间占用小，夹指开合幅度小，适合狭窄空间以及多条靠近并行的钢丝绳的攀爬。
作为优选，所述上夹爪气缸和下夹爪气缸之间还设有导向夹爪气缸，导向夹爪气缸前侧设置有两个从两侧圈住钢丝绳的L型导向夹指，所述导向夹爪气缸为摆动开闭式夹指气缸，所述导向夹爪气缸在上安装座的上夹爪气缸下方固定、或者在下安装座的下夹爪气缸上方固定。L型导向夹指在攀爬过程中始终保持夹持状态，不打开，L型导向夹指从两侧圈绕在钢丝绳外侧形成防护扣，避免装置脱落。导向夹爪气缸优选设置在上安装座上，在发生意外脱落时从上侧吊设本装置。上安装座设置一个上夹爪气缸和一个导向夹爪气缸，下安装座上可以设置两个下夹爪气缸。
作为优选，所述上夹爪气缸的上方设置有贴靠钢丝绳的上导向轮，上导向轮通过上轮座固定在上安装座或者上夹爪气缸上；所述下夹爪气缸的下方设置有贴靠钢丝绳的下导向轮，下导向轮通过下轮座固定在下安装座或者下夹爪气缸上。
作为优选，所述上夹爪气缸和下爪气缸均为平行开闭式夹指气缸。上夹指和下夹指采用平移夹持，两上夹指的开口侧、两下夹指的开口侧打开幅度小，配合夹指内侧的V型槽，可以避免钢丝绳从夹指之间脱出。
作为优选，所述上夹爪气缸的两个上夹指内侧面设有与钢丝绳对齐的V型槽，两个上夹指内侧面设有空腔并分别嵌设有橡胶偏心轮，橡胶偏心轮的内侧夹持面为平面、凹弧面或V型面，两上夹指的橡胶偏心轮的偏心轴分别位于V型槽的前侧和后侧；所述下夹爪气缸结构与上夹爪气缸结构相同。两个上夹指内侧设置V型槽供钢丝绳卡入，夹持时两个上夹指的前端之间可以更加靠近，减少缝隙，减少脱落风险。上夹指内侧通过橡胶偏心轮夹持钢丝绳，橡胶偏心轮夹持时受到钢丝绳向外挤压的力绕偏心轴发生转动，橡胶偏心轮的外壁抵靠上夹指的内壁，橡胶偏心轮的内侧夹持面抱夹钢丝绳，此时橡胶偏心轮的内侧夹持面采用类似搓动的方式夹持钢丝绳，接触面更加可靠。V型槽可以等同替换成半圆槽、方槽等，为避免刮伤钢丝绳，可以在槽口处做橡胶包边。
作为优选，松弛状态下，橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔内壁留有间隙；夹持状态下，橡胶偏心轮外壁抵靠上夹指空腔的内壁，橡胶偏心轮的内侧夹持面与上夹指内侧面相互偏转形成交角。橡胶偏心轮受力发生偏转后，内侧夹持面与夹指的气缸加力运动方向不是垂直关系，即橡胶偏心轮夹持力与气缸对夹指的推力有夹角，橡胶偏心轮夹持力为气缸对夹指的推力与夹指对橡胶偏心轮前后方向的夹持力的合力，橡胶偏心轮夹持力大于气缸自身产生的推力，提高夹紧效果。同时，橡胶偏心轮的偏转可以将上夹指前端的缝隙遮挡，避免钢丝绳脱落。
作为优选，橡胶偏心轮外壁从上向下朝外倾斜，上夹指空腔的内壁从上向下朝外倾斜，橡胶偏心轮的偏心轴在橡胶偏心轮的上下侧分别套设有弹簧，形成楔形自锁结构。橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔接触面为楔形自锁配合，当上夹爪气缸相对于钢丝绳上行时，橡胶偏心轮向下运动，橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔内壁松开，上夹爪气缸相对于钢丝绳自由上行，当上夹爪气缸相对于钢丝绳下行时，橡胶偏心轮产生向上运动趋势，橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔内壁楔形自锁；下夹爪气缸中，橡胶偏心轮外壁与下夹指空腔接触面也是同样的上行自由、下行自锁。因此，需要向上攀爬工作时，可以在上夹爪气缸和下夹爪气缸抱夹钢丝绳之后，上夹爪气缸和下夹爪气缸可以不进行开合，攀爬气缸伸长时，下夹爪气缸产生下行趋势自锁不动，上夹爪气缸松脱上行，攀爬气缸缩回时，上夹爪气缸产生下行趋势自锁不动，下夹爪气缸松脱上行，交替攀爬，避免钢丝绳脱落。为保证橡胶偏心轮的使用寿命，上夹爪气缸和下夹爪气缸也可以很小幅度开合，避免钢丝绳从夹指前端脱出。需要向下回收时，可以上夹爪气缸和下夹爪气缸交替开合逐步向下攀爬，也可以松开上夹爪气缸和下夹爪气缸，通过安全绳和L型导向夹指配合快速回收。
作为优选，所述攀爬气缸包括缸体和伸缩杆，所述缸体和伸缩杆的端部分别固定在下安装座和上安装座上。
作为优选，所述导向杆设置两根，对称分布在攀爬气缸的两侧，导向杆的一端为固定端，另一端为自由端；所述导向杆固定端固定在上安装座上，所述下安装座滑动套设在导向杆上；或者所述导向杆固定端固定在下安装座上，所述上安装座滑动套设在导向杆上；导向杆自由端设置有限位套。
作为优选，所述上安装座的顶端设有连接安全绳的安全挂钩。
对于单侧伸出夹持的钢丝绳攀爬装置，由于不是环绕包围钢丝绳的结构，因此需要解决的最大问题是如何避免钢丝绳从开口侧脱落，尤其是钢丝绳上下端之间并非垂直安装时，钢丝绳因为自重下垂，呈弧形延伸，此时如何保证每次气缸开合后能准确抱夹钢丝绳是设计难点，本装置采用导向气缸为第一道防护，橡胶偏心轮偏转抱夹，楔形自锁为第二道防护，可以有效避免钢丝绳脱落。
本发明攀爬装置的夹持结构为单侧向前伸出，开合部件为气缸夹指，夹爪气缸空间占用小，夹指开合幅度小，适合狭窄空间以及多条靠近并行的钢丝绳的攀爬；夹指采用偏心结构夹持，夹持面与夹指内侧面形成交角，增加夹持力的同时还遮蔽了夹指开口端，夹持更加可靠；偏心轮和夹指采用楔形自锁配合，攀爬机构上行过程中夹指可以不用开合或者更小幅度的开合，避免钢丝绳滑脱。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明图1的俯视结构示意图。
图3是本发明图1的侧视结构示意图。
图4是本发明非偏心轮结构的夹持状态示意图。
图5是本发明橡胶偏心轮结构的偏转夹持状态示意图。
图6是本发明橡胶偏心轮的楔形自锁结构示意图。
图中：1、上安装座，2、下安装座，3、攀爬气缸，4、缸体，5、活塞，6、导向杆，7、上夹爪气缸，8、上夹指，9、导向夹爪气缸，10、L型导向夹指，11、上轮座，12、上导向轮，13、下夹爪气缸，14、下夹指，15、下轮座，16、下导向轮，17、钢丝绳，18、安装挂钩，19、橡胶偏心轮，20、偏心轴，21、橡胶夹块，22、空腔。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例1：一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，如图1、3、4所示。本装置包括上安装座1和下安装座2，上安装座1和下安装座2之间设置导向杆6和攀爬气缸3，攀爬气缸包括缸体4和伸缩杆5，所述缸体4固定在下安装座2上，伸缩杆5固定在上安装座1上。导向杆6设置两根，对称分布在攀爬气缸3的两侧，导向杆的一端为固定端，另一端为自由端；所述导向杆6固定端固定在上安装座1上，所述下安装座2滑动套设在导向杆上；导向杆自由端设置有限位套。上安装座和下安装座可上下相对滑动。上安装座的顶端设有连接安全绳的安全挂钩18。
上安装座1的前侧面安装有上夹爪气缸7，上夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的上夹指8，上夹指内侧面设有V型槽。如图4所示，上夹指内侧面为橡胶面或者嵌设有橡胶夹块22，橡胶夹块内侧面为凹弧面。上夹爪气缸1的上方设置有贴靠钢丝绳的上导向轮12，上导向轮12通过上轮座11固定在上夹爪气缸7上。上安装座1在上夹爪气缸7的下方固定设有导向夹爪气缸9，导向夹爪气缸9前侧设置有两个从两侧圈住钢丝绳17的L型导向夹指10。上夹爪气缸7为平行开闭式夹指气缸。导向夹爪气缸9为180度摆动开闭式夹指气缸。
下安装座2的前侧面上下并列安装有两个下夹爪气缸13，下夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的下夹指14。下夹指的结构与上夹指相同。下夹爪气缸2的下方设置有贴靠钢丝绳17的下导向轮16，下导向轮16通过下轮座15固定在靠下的下夹爪气缸13上。
本装置向上攀爬时，上夹爪气缸和下夹爪气缸交替抱夹，下夹爪气缸抱紧时，攀爬气缸伸长，将上安装座沿钢丝绳向上顶；上夹爪气缸抱紧时，攀爬气缸收回，将下安装座沿钢丝绳向上拉，实现本装置向上攀爬。向下攀爬时候同理，上夹爪气缸和下夹爪气缸交替抱夹，上夹爪气缸抱紧时，攀爬气缸伸长，将下安装座沿钢丝绳向下顶；下夹爪气缸抱紧时，攀爬气缸收回，将上安装座沿钢丝绳向下拉。
如图4所示，本装置采用橡胶夹块22夹持钢丝绳，以上夹指为例，上夹指前端的开口缝隙宽度d由钢丝绳外径决定，由于橡胶夹块的夹持面的凹陷，开口缝隙宽度d略小于钢丝绳的外径。橡胶夹块22对钢丝绳的夹持力F与上夹爪气缸驱动力f重合并相同。
实施例2：一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，如图1、2、3、5、6所示。本装置包括上安装座1和下安装座2，上安装座1和下安装座2之间设置导向杆6和攀爬气缸3，攀爬气缸包括缸体4和伸缩杆5，所述缸体4固定在下安装座2上，伸缩杆5固定在上安装座1上。导向杆6设置两根，对称分布在攀爬气缸3的两侧，导向杆的一端为固定端，另一端为自由端；所述导向杆6固定端固定在上安装座1上，所述下安装座2滑动套设在导向杆上；导向杆自由端设置有限位套。上安装座和下安装座可上下相对滑动。上安装座的顶端设有连接安全绳的安全挂钩18。
上安装座1的前侧面安装有上夹爪气缸7，上夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的上夹指8，上夹指内侧面设有V型槽。如图5、6所示，两个上夹指8内侧面设有空腔并分别嵌设有橡胶偏心轮19，橡胶偏心轮的内侧夹持面为平面、凹弧面或V型面，两上夹指8的橡胶偏心轮19的偏心轴20分别位于V型槽的前侧和后侧。松弛状态下，橡胶偏心轮19外壁与上夹指空腔22内壁留有间隙；夹持状态下，橡胶偏心轮19外壁抵靠上夹指空腔22的内壁，橡胶偏心轮19的内侧夹持面与上夹指17内侧面相互偏转形成如图5所示的交角。如图6所示，橡胶偏心轮19外壁从上向下朝外倾斜，上夹指空腔22的内壁从上向下朝外倾斜，橡胶偏心轮的偏心轴20在橡胶偏心轮的上下侧分别套设有弹簧，形成楔形自锁结构。
上夹爪气缸1的上方设置有贴靠钢丝绳的上导向轮12，上导向轮12通过上轮座11固定在上夹爪气缸7上。上安装座1在上夹爪气缸7的下方固定设有导向夹爪气缸9，导向夹爪气缸9前侧设置有两个从两侧圈住钢丝绳17的L型导向夹指10。上夹爪气缸7为平行开闭式夹指气缸。导向夹爪气缸9为180度摆动开闭式夹指气缸。
下安装座2的前侧面上下并列安装有两个下夹爪气缸13，下夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的下夹指14。下夹指的结构与上夹指相同。下夹爪气缸2的下方设置有贴靠钢丝绳17的下导向轮16，下导向轮16通过下轮座15固定在靠下的下夹爪气缸13上。
橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔接触面为楔形自锁配合，当上夹爪气缸相对于钢丝绳上行时，橡胶偏心轮向下运动，橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔内壁松开，上夹爪气缸相对于钢丝绳自由上行，当上夹爪气缸相对于钢丝绳下行时，橡胶偏心轮产生向上运动趋势，橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔内壁楔形自锁；下夹爪气缸中，橡胶偏心轮外壁与下夹指空腔接触面也是同样的上行自由、下行自锁。因此，本装置向上攀爬时，可以在上夹爪气缸和下夹爪气缸抱夹钢丝绳之后，上夹爪气缸和下夹爪气缸可以不进行开合，攀爬气缸伸长时，下夹爪气缸产生下行趋势自锁不动，上夹爪气缸松脱上行，攀爬气缸缩回时，上夹爪气缸产生下行趋势自锁不动，下夹爪气缸松脱上行，交替攀爬，避免钢丝绳脱落。向下攀爬时，上夹爪气缸和下夹爪气缸交替抱夹，上夹爪气缸抱紧时，攀爬气缸伸长，将下安装座沿钢丝绳向下顶；下夹爪气缸抱紧时，攀爬气缸收回，将上安装座沿钢丝绳向下拉。
如图5所示，本装置采用橡胶偏心轮19夹持钢丝绳，以上夹指8为例，夹持状态下，橡胶偏心轮19产生绕偏心轴20的摆动发生偏转，橡胶偏心轮19外壁抵靠上夹指空腔22的内壁，橡胶偏心轮19的内侧夹持面与上夹指17内侧面相互偏转形成交角，开口缝隙宽度d可以更小。橡胶夹块22对钢丝绳的夹持力F与上夹爪气缸驱动力f偏转一定的角度，橡胶偏心轮夹持力F为气缸对夹指的推力f与夹指对橡胶偏心轮前后方向的夹持力的合力，橡胶偏心轮夹持力大于气缸自身产生的推力，提高夹紧效果。同时，橡胶偏心轮的偏转可以将上夹指前端的缝隙遮挡，避免钢丝绳脱落。
Claims (8)
1.一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：包括上安装座和下安装座，上安装座和下安装座之间设置导向杆和攀爬气缸，上安装座和下安装座可上下相对滑动，上安装座的前侧面安装有上夹爪气缸，上夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的上夹指，下安装座的前侧面安装有下夹爪气缸，下夹爪气缸向前伸出设置有两个从两侧抱夹钢丝绳的下夹指；所述上夹爪气缸的两个上夹指内侧面设有与钢丝绳对齐的V型槽，两个上夹指内侧面设有空腔并分别嵌设有橡胶偏心轮，橡胶偏心轮的内侧夹持面为平面、凹弧面或V型面，两上夹指的橡胶偏心轮的偏心轴分别位于V型槽的前侧和后侧；所述下夹爪气缸结构与上夹爪气缸结构相同；松弛状态下，橡胶偏心轮外壁与上夹指空腔内壁留有间隙；夹持状态下，橡胶偏心轮外壁抵靠上夹指空腔的内壁，橡胶偏心轮的内侧夹持面与上夹指内侧面相互偏转形成交角。
2.根据权利要求1所述的一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：所述上夹爪气缸和下夹爪气缸之间还设有导向夹爪气缸，导向夹爪气缸前侧设置有两个从两侧圈住钢丝绳的L型导向夹指，所述导向夹爪气缸为摆动开闭式夹指气缸，所述导向夹爪气缸在上安装座的上夹爪气缸下方固定、或者在下安装座的下夹爪气缸上方固定。
3.根据权利要求1所述的一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：所述上夹爪气缸的上方设置有贴靠钢丝绳的上导向轮，上导向轮通过上轮座固定在上安装座或者上夹爪气缸上；所述下夹爪气缸的下方设置有贴靠钢丝绳的下导向轮，下导向轮通过下轮座固定在下安装座或者下夹爪气缸上。
4.根据权利要求1所述的一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：所述上夹爪气缸和下爪气缸均为平行开闭式夹指气缸。
5.根据权利要求1所述的一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：橡胶偏心轮外壁从上向下朝外倾斜，上夹指空腔的内壁从上向下朝外倾斜，橡胶偏心轮的偏心轴在橡胶偏心轮的上下侧分别套设有弹簧，形成楔形自锁结构。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：所述攀爬气缸包括缸体和伸缩杆，所述缸体和伸缩杆的端部分别固定在下安装座和上安装座上。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：所述导向杆设置两根，对称分布在攀爬气缸的两侧，导向杆的一端为固定端，另一端为自由端；所述导向杆固定端固定在上安装座上，所述下安装座滑动套设在导向杆上；或者所述导向杆固定端固定在下安装座上，所述上安装座滑动套设在导向杆上；导向杆自由端设置有限位套。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种狭窄空间用的气动型水闸钢丝绳自动攀爬装置，其特征在于：所述上安装座的顶端设有连接安全绳的安全挂钩。
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