CN113776477B - 垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涉及电厂在役检查及维修技术领域的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，包括横向移动系统、垂直移动系统以及编码组件，垂直移动系统滑动连接于横向移动系统上，通过编码组件分别对横向移动系统和垂直移动系统的移动位置进行测量；横向移动系统包括重力块、第一牵引软绳、滑轮组、导轨组、滑动组以及第一卷扬组件；第一牵引软绳通过第一卷扬组件进行收卷或放卷，重力块带动第一牵引软绳在滑轮组上进行滑动，第一牵引软绳带动滑动组在轨道组上进行滑动。本发明适应性强，实现安装块和直线轨道滑块同步运动，能够方便的调整垂直自由度的行程，提高位移的测量精度。

Description

垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统

技术领域

本发明涉及电厂在役检查及维修技术领域，具体地，涉及垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统。

背景技术

水冷壁通常采用钢管并排安装而成，水冷壁上有较多的焊接口，在电厂大修期间需要对水冷壁管焊接口进行检查和维修，射线检查是其中重要的检查方式，通常将源机安装在炉膛内，底片安装在炉膛外待检区域附近，目前底片安装采用较多的方式是通过搭设脚手架进行人工安装，当有较多部位需要检查时，需要搭设不同高度的脚手架，需要耗费较多的人力和工期，且高空作业风险较大。

常用的两自由度系统通常由同步带或丝杆等机构组合而成，其对结构的要求较高，需要针对不同的行程进行定制，且难以实现较大的行程。

经现有技术专利文献检索发现，中国发明专利公开号为CN104669252A，公开了一种两自由度混联机械手，属于机械手技术领域，采用串并混联拓扑结构，其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动，同时移动副的驱动方式可使得该机构的负载能力大幅提升。包括基座和末端执行器，所述基座与末端执行器之间设有并联部分和串联部分，所述并联部分包括旋转框、第一滑块、第二滑块、第一连杆和第二连杆，所述串联部分包括三个平行四边形机构；通过并联部分的驱动作用和串联部分的比例放大和平动，从而将第一滑块和第二滑块相对于旋转框的滑动最终转化为末端执行器的两个平动自由度。因此，该文献与本发明所介绍的方法是属于不同的发明构思。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统。

根据本发明提供的一种垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，包括横向移动系统、垂直移动系统以及编码组件，垂直移动系统滑动连接于横向移动系统上，通过编码组件分别对横向移动系统和垂直移动系统的移动位置进行测量；

横向移动系统包括重力块、第一牵引软绳、滑轮组、导轨组、滑动组以及第一卷扬组件；第一牵引软绳通过第一卷扬组件进行收卷或放卷，重力块带动第一牵引软绳在滑轮组上进行滑动，第一牵引软绳带动滑动组在导轨组上进行滑动；

垂直移动系统包括第二卷扬组件、导向柱、末端移动块以及第二牵引软绳；第二牵引软绳通过第二卷扬组件进行收卷或放卷，第二牵引软绳使末端移动块在导向柱上进行移动。

一些实施例中，编码组件包括第一编码器滚轮、第一编码器、第二编码器以及第二编码器滚轮；

多个第一编码器连接于导轨组，每个第一编码器连接第一编码器滚轮，每个第一编码器滚轮压紧在第一牵引软绳上；

多个第二编码器连接于导向柱，每个第二编码器连接第二编码器滚轮，每个第二编码器滚轮压紧在第二牵引软绳上。

一些实施例中，第一牵引软绳绕于滑轮组，滑轮组固定在导轨组两端，滑动组适配滑动于导轨组，第一牵引软绳穿过并固定于滑动组上，第一牵引软绳一端连接重力块，第一牵引软绳另一端连接第一卷扬组件。

一些实施例中，导向柱连接滑动组，滑动组上安装有第二卷扬组件，第二卷扬组件上安装有第二牵引软绳，第二牵引软绳固定连接末端移动块，末端移动块活动连接导向柱。

一些实施例中，导轨组包括滑轨和直线轨道，滑轨和直线轨道平行排列，滑轨和直线轨道之间通过导向柱连接，滑轮组分别连接于轨道和直线轨道的两端。

一些实施例中，滑轨和直线轨道之间通过导向柱垂直连接。

一些实施例中，滑动组包括安装块和直线轨道滑块，安装块通过安装块滚轮适配滑动于滑轨上，直线轨道滑块适配滑动于直线轨道上。

一些实施例中，第一卷扬组件包括第一卷扬机和第一卷扬电机，第一卷扬电机驱动第一卷扬机转动，第一卷扬机对第一牵引软绳进行收卷或放卷；第一卷扬机连接于滑轨或直线轨道上。

一些实施例中，滑轮组包括第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮以及第四滑轮，第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮以及第四滑轮两两分布在滑轨或直线轨道的两端，第一牵引软绳分别饶于第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮以及第四滑轮上。

一些实施例中，第二卷扬组件包括第二卷扬机、第二卷扬电机、第三卷扬电机以及第三卷扬机，第二卷扬机连接第二卷扬电机；第三卷扬机安装于安装块上，第二卷扬机安装于直线轨道滑块上；或者第三卷扬机安装于直线轨道滑块上，第二卷扬机安装于安装块上。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过牵引软绳和滑轮组，实现安装块和直线轨道滑块同步运动；

2、本发明牵引软绳末端安装在卷扬机构上，通过调整滑轮组的位置，可以快速调整垂直方向的行程大小。

3、本发明编码器通过编码器滚轮实现牵引软绳移动距离的测量，可以选择多个位置安装，提高了编码器安装的灵活性。

4、本发明本系统的横向移动系统和垂直移动系统均可安装多个编码器，计算多个编码器的平均值，可以提高位移的测量精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的横向移动系统示意图；

图3为本发明的垂直移动系统示意图；

图4为本发明的结构简图。

图中标号：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，包括横向移动系统100、垂直移动系统200以及编码组件300，垂直移动系统200滑动连接于横向移动系统100上，通过编码组件300分别对横向移动系统100和垂直移动系统200的移动位置进行测量。能够适用不同行程的场合要求，具有较强的适用性。

横向移动系统100包括重力块1、第一牵引软绳2、滑轮组101、导轨组102、滑动组103以及第一卷扬组件104；第一牵引软绳2绕于滑轮组101，滑轮组101固定在导轨组102两端，滑动组103适配滑动于导轨组102，第一牵引软绳2穿过并固定于滑动组103上，第一牵引软绳2一端连接重力块1，第一牵引软绳2另一端连接第一卷扬组件104。实现滑动组103的同步运动。

其中，导轨组102包括滑轨6和直线轨道12，滑轨6和直线轨道12平行排列，滑轨6和直线轨道12之间通过导向柱18连接，滑轮组101分别连接于轨道6和直线轨道12的两端。滑轮组101包括第一滑轮3、第二滑轮7、第三滑轮8以及第四滑轮9，第一滑轮3、第二滑轮7、第三滑轮8以及第四滑轮9两两分布在滑轨6或直线轨道12的两端，第一牵引软绳2分别饶于第一滑轮3、第二滑轮7、第三滑轮8以及第四滑轮9上。

滑动组103包括安装块4和直线轨道滑块13，安装块4通过安装块滚轮适配滑动于滑轨6上，直线轨道滑块13适配滑动于直线轨道12上。

第一卷扬组件104包括第一卷扬机17和第一卷扬电机16，第一卷扬电机16驱动第一卷扬机17转动，第一卷扬机17对第一牵引软绳2进行收卷或放卷。

垂直移动系统200包括第二卷扬组件201、导向柱18、末端移动块19以及第二牵引软绳24；导向柱18连接滑动组103，滑动组103上安装有第二卷扬组件201，第二卷扬组件201上安装有第二牵引软绳24，第二牵引软绳24固定连接末端移动块19，末端移动块19活动连接导向柱18。能够方便的调整垂直自由度的行程，适用于不同高度的竖向壁面。

第二卷扬组件201包括第二卷扬机17、第二卷扬电机16、第三卷扬机23以及第三卷扬电机22，第二卷扬机17连接第二卷扬电机16，第三卷扬机23连接第三卷扬电机22。第二卷扬机17安装在安装块上，第三卷扬机23安装在直线轨道滑块13上；或，第二卷扬机17安装在直线轨道滑块13上，第三卷扬机23安装在安装块上。

本实施例中，编码组件300的数量大于等于2，即最少在横向移动系统中设有一个第一编码器11，最少在垂直移动系统中设有一个第二编码器20。可根据实际情况来决定第一编码器11和第二编码器20的数量，横向移动产生的测量结果采取第一编码器11的平均值，垂直移动后产生的测量结果采取第二编码器20的平均值，有效提高测量精度。

工作原理：第一牵引软绳2通过第一卷扬组件104进行收卷或放卷，重力块1带动第一牵引软绳2在滑轮组101上进行滑动，第一牵引软绳2带动滑动组101在导轨组102上进行滑动；第一牵引软绳2带动第一编码器滚轮10转动，通过第一编码器11对横向位置的移动进行测量。

第二牵引软绳24通过第二卷扬组件201进行收卷或放卷，第二牵引软绳24使末端移动块19在导向柱18上进行移动；第二牵引软绳24带动第二编码器滚轮21转动，通过第二编码器20对垂直位置的移动进行测量。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上完成的，为较佳实施例。具体的：

如图1所示，滑轨6和直线轨道12平行排列。安装块4通过安装块滚轮5滑动与滑轨6上，滑轨6两端分别设有第一滑轮3和第二滑轮7。直线轨道12上设有适配滑动的直线轨道滑块13，所述直线轨道12两端扥别设有第三滑轮8和第四滑轮9。安装块4和直线轨道滑块13通过与之垂直的导向柱18进行连接。

安装块4上安装有第三卷扬机23，第三卷扬机23通过第三卷扬电机22进行驱动；直线轨道滑块13上安装有第二卷扬机14，第二卷扬机14通过第二卷扬电机16进行驱动。第二牵引软绳24两端分别缠绕于第二卷扬机14和第三卷扬机23上，第二牵引软绳24中间固定连接末端移动块19，末端移动块19穿过导向柱18。优选的，末端移动块19可在第二牵引软绳24的带动下，在导向柱18上进行滑动。导向柱18上设有第二编码器20，第二编码器20连接第二编码器滚轮21，第二编码器滚轮21压紧在第二牵引软绳24上。

第一牵引软绳2依次饶于第一滑轮3、第二滑轮7、第三滑轮8以及第四滑轮9上，第一牵引软绳2靠近第一滑轮3的一端上连接重力块1，第一牵引软绳2的另一端缠绕在第一卷扬机17上，由第一卷扬机17对第一牵引软绳2进行收卷或放卷，同时第一牵引软绳2的另一端上通过第一编码器滚轮10压紧，第一编码器滚轮10连接第一编码器11。其中，第一牵引软绳2分别穿过且固定于安装块4和直线轨道滑块13。

工作原理：第一卷扬电机16的转动带动第一卷扬机17的转动，从而带动第一牵引软绳2在第一卷扬机17上收卷或放卷，重力块1通过重力实现第一牵引软绳2处于张力状态，通过第四滑轮9、第三滑轮8、第二滑轮7和第一滑轮3，实现安装块4和直线轨道滑块13分别在滑轨6和直线轨道12上同时横向移动。第一牵引软绳2带动第一编码器滚轮10转动，通过第一编码器11可以测量横向移动位移。

第二卷扬电机15带动第二卷扬机14转动，实现第二牵引软绳24收卷或放开，第三卷扬电机22带动第三卷扬机23收卷方向转动，第三卷扬电机22收卷时产生的拉力应大于第二卷扬电机15产生的拉力，第三卷扬电机22放卷时的放卷速度应小于第二卷扬电机15收卷的速度，保证第二牵引软绳24一直处于张力状态，从而实现末端移动块19在垂直方向的移动。第二牵引软绳24带动第二编码器滚轮21转动，通过第二编码器20可以测量垂直移动位移。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，包括横向移动系统(100)、垂直移动系统(200)以及编码组件(300)，所述垂直移动系统(200)滑动连接于所述横向移动系统(100)上，通过所述编码组件(300)分别对所述横向移动系统(100)和所述垂直移动系统(200)的移动位置进行测量；

所述横向移动系统(100)包括重力块(1)、第一牵引软绳(2)、滑轮组(101)、导轨组(102)、滑动组(103)以及第一卷扬组件(104)；所述第一牵引软绳(2)通过所述第一卷扬组件(104)进行收卷或放卷，所述重力块(1)带动所述第一牵引软绳(2)在所述滑轮组(101)上进行滑动，所述第一牵引软绳(2)带动所述滑动组(101)在所述导轨组(102)上进行滑动；

所述垂直移动系统(200)包括第二卷扬组件(201)、导向柱(18)、末端移动块(19)以及第二牵引软绳(24)；所述第二牵引软绳(24)通过所述第二卷扬组件(201)进行收卷或放卷，所述第二牵引软绳(24)使所述末端移动块(19)在所述导向柱(18)上进行移动。

2.根据权利要求1所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述编码组件(300)包括第一编码器滚轮(10)、第一编码器(11)、第二编码器(20)以及第二编码器滚轮(21)；

多个所述第一编码器(11)连接于所述导轨组，每个所述第一编码器(11)连接所述第一编码器滚轮(10)，每个所述第一编码器滚轮(10)压紧在所述第一牵引软绳(2)上；

多个所述第二编码器(20)连接于所述导向柱(18)，每个所述第二编码器(20)连接所述第二编码器滚轮(21)，每个所述第二编码器滚轮(21)压紧在所述第二牵引软绳(24)上。

3.根据权利要求2所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述第一牵引软绳(2)绕于所述滑轮组(101)，所述滑轮组(101)固定在所述导轨组(102)两端，所述滑动组(103)适配滑动于所述导轨组(102)，所述第一牵引软绳(2)穿过并固定于所述滑动组(103)上，所述第一牵引软绳(2)一端连接重力块(1)，所述第一牵引软绳(2)另一端连接所述第一卷扬组件(104)。

4.根据权利要求2所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述导向柱(18)连接所述滑动组(103)，所述滑动组(103)上安装有所述第二卷扬组件(201)，所述第二卷扬组件(201)上安装有所述第二牵引软绳(24)，所述第二牵引软绳(24)固定连接所述末端移动块(19)，所述末端移动块(19)活动连接所述导向柱(18)。

5.根据权利要求3所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述导轨组(102)包括滑轨(6)和直线轨道(12)，所述滑轨(6)和所述直线轨道(12)平行排列，所述滑轨(6)和所述直线轨道(12)之间通过所述导向柱(18)连接，所述滑轮组(101)分别连接于所述滑轨(6)和所述直线轨道(12)的两端。

6.根据权利要求5所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述滑轨(6)和所述直线轨道(12)之间通过所述导向柱(18)垂直连接。

7.根据权利要求5所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述滑动组(103)包括安装块(4)和直线轨道滑块(13)，所述安装块(4)通过安装块滚轮(5)适配滑动于所述滑轨(6)上，所述直线轨道滑块(13)适配滑动于所述直线轨道(12)上。

8.根据权利要求5所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述第一卷扬组件(104)包括第一卷扬机(17)和第一卷扬电机(16)，所述第一卷扬电机(16)驱动所述第一卷扬机(17)转动，所述第一卷扬机(17)对所述第一牵引软绳(2)进行收卷或放卷，所述第一卷扬机(17)连接于所述滑轨(6)或所述直线轨道(12)上。

9.根据权利要求5所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述滑轮组(101)包括第一滑轮(3)、第二滑轮(7)、第三滑轮(8)以及第四滑轮(9)，所述第一滑轮(3)、第二滑轮(7)、第三滑轮(8)以及第四滑轮(9)两两分布在所述滑轨(6)或所述直线轨道(12)的两端，所述第一牵引软绳(2)分别饶于所述第一滑轮(3)、第二滑轮(7)、第三滑轮(8)以及第四滑轮(9)上。

10.根据权利要求7所述的垂直自动度可调的竖向壁面两自由度定位系统，其特征在于，所述第二卷扬组件(201)包括第二卷扬机(14)、第二卷扬电机(16)、第三卷扬电机(22)以及第三卷扬机(23)，所述第二卷扬机(14)连接所述第二卷扬电机(16)；所述第三卷扬机(23)安装于所述安装块(4)上，所述第二卷扬机(14)安装于所述直线轨道滑块(13)上；或者所述第三卷扬机(23)安装于所述直线轨道滑块(13)上，所述第二卷扬机(17)安装于所述安装块(4)上。