CN114351588A - 一种悬索桥主缆入鞍扭转设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬索桥主缆入鞍扭转设备及使用方法，包括机架机构、升降机构、夹持机构和扭转机构；扭转机构安装在机架机构上，升降机构安装在扭转机构上，夹持机构安装在升降机构上。本发明指出的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，主缆到位后，设备自动升降，居中夹持，自动开始扭转，扭转设备对应的软件程序执行扭转动作，扭转到位后，发出指令，避免了扭转不合格的现象发生，有利于扭转的稳定性，扭转的自动化程度高，扭转的工作效率高。

Description

一种悬索桥主缆入鞍扭转设备及使用方法

技术领域

本发明涉及悬索桥领域，特别是一种悬索桥主缆入鞍扭转设备及使用方法。

背景技术

大跨度桥梁施工过程事故频发，造成重大人员伤亡和恶劣社会影响，急需加强桥梁施工的自动化程度。大跨度桥梁的施工步骤繁琐、以人工化为主、施工效率极低，尤其主缆入鞍环节，以人工化为主，亟需研发新型装备和改进施工工艺、提高施工效率。在悬索桥入鞍过程中，高度依赖人工化、施工效率极低、安全风险高，施工为高空作业，人员安全难以保证，每天仅可完成3-4根主缆的入鞍，主缆的扭转角度高度依赖人工的操作经验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种悬索桥主缆入鞍扭转设备及使用方法，本发明升降部分使用了电缸，可精准运动到所需位置，同时夹持机构使用了左右旋梯形丝杆，保证了夹持点在中心位置；扭转动力源使用了伺服电机，可精确控制扭转角度，从而保证扭转一致性高，扭转精度高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，包括机架机构、升降机构、夹持机构和扭转机构；扭转机构安装在机架机构上，升降机构安装在扭转机构上，夹持机构安装在升降机构上；夹持机构包括第一伺服电机、减速机、减速机安装板、固定端底座、左右旋丝杠、夹爪、安装板、直线导轨和夹爪安装板；第一伺服电机的输出轴与减速机相连，减速机固定于减速机安装板上，减速机安装板竖直连接于安装板上；减速机的输出轴通过联轴器与左右旋丝杠连接，左右旋丝杠两端通过固定端底座设置于安装板上；左右旋丝杠是有两段方向相反螺纹的丝杠，左右旋丝杠的两个螺旋段各设置有一个夹爪，两个夹爪相对夹持索股，两个夹爪与安装板滑动连接；扭转机构包括环形导轨安装座、第二伺服电机、主动齿轮和V型环形轨道；V型环形轨道两侧设有用于限位V型环形轨道的环形导轨安装座，环形导轨安装座与V型环形轨道弧度相同，V型环形轨道嵌于环形导轨安装座上活动，V型环形轨道通过环形导轨安装座与机架机构连接；V型环形轨道等距分布有多个通槽，一根索股穿设于一个通槽中；V型环形轨道的外圈边缘上设置有外齿，外齿与主动齿轮在环形导轨安装座下部开口处啮合，第二伺服电机带动主动齿轮转动。

作为本发明进一步优选，机架机构包括底部框架、机架连接板和机架立柱；机架连接板通过螺栓固定底部框架上；机架立柱通过螺栓立式固定于机架连接板上，机架立柱顶部与环形导轨安装座底部连接。

作为本发明进一步优选，所述扭转机构还包括承载滑座；承载滑座设置于环形导轨安装座上，第一伺服电机固定于承载滑座上。

作为本发明进一步优选，还包括滚轮，所述滚轮设置于V型环形轨道内圈边缘处上；且滚轮的轴穿过承载滑座。

作为本发明进一步优选，升降机构包括支撑立柱、电缸安装板、电缸、浮动连接板和滑块安装板；滑块安装板与承载滑座连接；电缸安装板垂直连接于滑块安装板上；支撑立柱竖直连接于安装板底部，支撑立柱为两根，位于电缸安装板两侧，两根支撑立柱之间连接有浮动连接板，电缸竖直连接于电缸安装板底部，电缸的输出轴竖直穿过电缸安装板连接于浮动连接板上。

作为本发明进一步优选，所述滑块安装板上设有导轨滑块，所述支撑立柱上设有竖直导轨，导轨滑块与竖直导轨滑动连接。

作为本发明进一步优选，所述夹持机构还包括直线导轨和夹爪安装板；与左右旋丝杠平行的直线导轨水平设置于安装板上；一个夹爪安装板设置于左右旋丝杠的左旋段，另一个夹爪安装板设置于左右旋丝杠的右旋段，夹爪连接于夹爪安装板上，夹爪安装板内设有与左右旋丝杠配合的螺纹槽，夹爪安装板底部设有滑槽，夹爪安装板通过滑槽与直线导轨滑动连接。

作为本发明进一步优选，所述V型环形轨道的形状为280°的优弧。

作为本发明进一步优选，所述底部框架、机架连接板和机架立柱的表面均进行了烤漆处理。

一种悬索桥主缆入鞍扭转设备使用方法，

步骤（1）：将索股分别放置于V型环形轨道上的多个通槽中；

步骤（2）：夹持机构由升降机构顶升至V型环形轨道中心位置，将多根索股共同放置于两个夹爪之间；

步骤（3）：开启第一伺服电机，两个夹爪相对移动，将索股多根固定于两个夹爪之间；

步骤（4）：开启第二伺服电机，第二伺服电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动V型环形轨道转动，实现对索股的扭转；

步骤（5）：索股达到扭转要求，形成主缆，夹爪松开，升降机构下降，主缆可从扭转设备中顺利取出；达到对主缆整形的目的，扭转后的主缆可有效避免入鞍过程中的散丝、鼓丝等问题，后续入鞍前可通过夹具对主缆进行捆扎防止变形。

本发明具有如下有益效果：

本发明指出的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，索股到位后，设备自动升降，居中夹持，自动开始扭转，扭转设备对应的软件程序执行扭转动作，扭转到位后，发出指令，避免了扭转不合格的现象发生，有利于扭转的稳定性，扭转的自动化程度高，扭转的工作效率高。扭转后的主缆可有效避免入鞍过程中的散丝、鼓丝等问题，后续入鞍前可通过夹具对主缆进行捆扎防止变形。

附图说明

图1为本发明扭转设备总体结构示意图；

图2为扭转设备爆炸图；

图3为机架机构结构示意图；

图4为升降机构结构示意图；

图5为夹持机构结构示意图；

图6为扭转机构结构示意图；

图7为扭转机构结构细节图；

图8为扭转机构结构细节图。

其中有：1机架机构、2升降机构、3夹持机构、4扭转机构、11底部框架、12机架连接板、13机架立柱、21支撑立柱、22电缸安装板、23电缸、24浮动连接板、25导轨滑块、26滑块安装板、31伺服电机、32减速机、33减速机安装板、34固定端底座、35左右旋丝杠、36直线导轨、37夹爪、38夹爪安装板、39安装板、41环形导轨安装座、42伺服电机、44承载滑座、45主动齿轮、46滚轮、47V型环形轨道。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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发明和简化描述，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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1-8所示，一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，本设备适用60×60mm的索股，包括机架机构1、升降机构2、夹持机构3和扭转机构4；扭转机构4安装在机架机构1上，升降机构2安装在扭转机构4上，夹持机构3安装在升降机构2上。主缆由多根索股组成。

夹持机构3包括第一伺服电机31、减速机32、减速机安装板33、固定端底座34、左右旋丝杠35、夹爪37、安装板39、直线导轨36和夹爪安装板38；第一伺服电机31的输出轴与减速机32相连，减速机32固定于减速机安装板33上，减速机安装板33竖直连接于安装板39上；减速机32的输出轴通过联轴器与左右旋丝杠35连接，左右旋丝杠35两端通过固定端底座34设置于安装板39上；左右旋丝杠35是有两段方向相反螺纹的丝杠，左右旋丝杠35的两个螺旋段各设置有一个夹爪37，两个夹爪37相对夹持索股，两个夹爪37与安装板33滑动连接。第一伺服电机31提供动力，第一伺服电机31和减速机32的组合，可提供更大的扭力，且第一伺服电机31具有抱闸功能，意外断电后，可在断电位置保持，夹爪37进行了硬化处理，有效延长了夹爪37的使用寿命，夹爪37夹持索股后，再进行下一步扭转运动。

扭转机构4包括环形导轨安装座41、第二伺服电机42、主动齿轮45和V型环形轨道47；V型环形轨道47两侧设有用于限位V型环形轨道47的环形导轨安装座41，环形导轨安装座41与V型环形轨道47弧度相同，V型环形轨道47嵌于环形导轨安装座41上活动，V型环形轨道47通过环形导轨安装座41与机架机构1连接；V型环形轨道47等距分布有多个通槽，一根索股穿设于一个通槽中；V型环形轨道47的外圈边缘上设置有外齿，外齿与主动齿轮45在环形导轨安装座41下部开口处啮合，第二伺服电机42带动主动齿轮45转动。V型环形轨道47加工了V型导向轨道和外齿，V型导向轨道给扭转过程提供环形导向，V型环形轨道47的外齿和主动齿轮外齿啮合实现传动，第二伺服电机42具有抱闸功能，意外断电后，可在断电位置保持，V型环形轨道47边缘区域进行了硬化，且整体经过了精磨处理，并提供了内部和外部基准面以便于定位，夹持机构3夹持索股后，可进行环形扭转运动。

机架机构1包括底部框架11、机架连接板12和机架立柱13；机架连接板12通过螺栓固定底部框架11上；机架立柱13通过螺栓立式固定于机架连接板12上，机架立柱13顶部与环形导轨安装座41底部连接。所述扭转机构4还包括承载滑座44；承载滑座44设置于环形导轨安装座41上，第一伺服电机31固定于承载滑座44上。

还包括滚轮46，所述滚轮46设置于V型环形轨道47内圈边缘处上；且滚轮46的轴穿过承载滑座44。

升降机构2包括支撑立柱21、电缸安装板22、电缸23、浮动连接板24和滑块安装板26；滑块安装板26与承载滑座44连接；电缸安装板22垂直连接于滑块安装板26上；支撑立柱21竖直连接于安装板39底部，支撑立柱21为两根，位于电缸安装板22两侧，两根支撑立柱21之间连接有浮动连接板24，电缸23竖直连接于电缸安装板22底部，电缸23的输出轴竖直穿过电缸安装板22连接于浮动连接板24上。电缸23具有抱闸功能，意外断电后，可在断电位置保持，浮动连接板24和电缸23的输出轴径向间隙配合，防止电缸23的输出轴受到径向力，升降机构2主要功能是扭转到位后，夹爪37松开，升降机构2下降，方便主缆从正上方取出，此机构结构稳定性好，精度高，速度快。

所述滑块安装板26上设有导轨滑块25，所述支撑立柱21上设有竖直导轨，导轨滑块25与竖直导轨滑动连接。：所述夹持机构3还包括直线导轨36和夹爪安装板38；与左右旋丝杠35平行的直线导轨36水平设置于安装板39上；一个夹爪安装板38设置于左右旋丝杠35的左旋段，另一个夹爪安装板38设置于左右旋丝杠35的右旋段，夹爪37连接于夹爪安装板38上，夹爪安装板38内设有与左右旋丝杠35配合的螺纹槽，夹爪安装板38底部设有滑槽，夹爪安装板38通过滑槽与直线导轨36滑动连接。

所述V型环形轨道47的形状为280°的优弧。相对于人工单次扭转180°来说，可有效减少后续扭转次数。

所述底部框架11、机架连接板12和机架立柱结构简洁，保证刚性的前提下，节省空间，各零件通过螺栓连接，具有足够的强度和抗压性，并且表面进行了烤漆，具备防锈能力。

一种悬索桥主缆入鞍扭转设备使用方法，

步骤（1）：将索股分别放置于V型环形轨道47上的多个通槽中；

步骤（2）：夹持机构3由升降机构2顶升至V型环形轨道47中心位置，将多根索股共同放置于两个夹爪37之间；

步骤（3）：开启第一伺服电机31，两个夹爪37相对移动，将索股多根固定于两个夹爪37之间；

步骤（4）：开启第二伺服电机42，第二伺服电机42带动主动齿轮45转动，主动齿轮45带动V型环形轨道47转动，实现对索股的扭转；

步骤（5）：索股达到扭转要求，形成主缆，夹爪37松开，升降机构2下降，主缆可从扭转设备中顺利取出；达到对主缆整形的目的，扭转后的主缆可有效避免入鞍过程中的散丝、鼓丝等问题，后续入鞍前可通过夹具对主缆进行捆扎防止变形。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：包括机架机构（1）、升降机构（2）、夹持机构（3）和扭转机构（4）；扭转机构（4）安装在机架机构（1）上，升降机构（2）安装在扭转机构（4）上，夹持机构（3）安装在升降机构（2）上；

夹持机构（3）包括第一伺服电机（31）、减速机（32）、减速机安装板（33）、固定端底座（34）、左右旋丝杠（35）、夹爪（37）、安装板（39）、直线导轨（36）和夹爪安装板（38）；第一伺服电机（31）的输出轴与减速机（32）相连，减速机（32）固定于减速机安装板（33）上，减速机安装板（33）竖直连接于安装板（39）上；减速机（32）的输出轴通过联轴器与左右旋丝杠（35）连接，左右旋丝杠（35）两端通过固定端底座（34）设置于安装板（39）上；左右旋丝杠（35）是有两段方向相反螺纹的丝杠，左右旋丝杠（35）的两个螺旋段各设置有一个夹爪（37），两个夹爪（37）相对夹持索股，两个夹爪（37）与安装板（39）滑动连接；

扭转机构（4）包括环形导轨安装座（41）、第二伺服电机（42）、主动齿轮（45）和V型环形轨道（47）；V型环形轨道（47）两侧设有用于限位V型环形轨道（47）的环形导轨安装座（41），环形导轨安装座（41）与V型环形轨道（47）弧度相同，V型环形轨道（47）嵌于环形导轨安装座（41）上活动，V型环形轨道（47）通过环形导轨安装座（41）与机架机构（1）连接；V型环形轨道（47）等距分布有多个通槽，一根索股穿设于一个通槽中；V型环形轨道（47）的外圈边缘上设置有外齿，外齿与主动齿轮（45）在环形导轨安装座（41）下部开口处啮合，第二伺服电机（42）带动主动齿轮（45）转动。

2.根据权利要求1所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：机架机构（1）包括底部框架（11）、机架连接板（12）和机架立柱（13）；机架连接板（12）通过螺栓固定底部框架（11）上；机架立柱（13）通过螺栓立式固定于机架连接板（12）上，机架立柱（13）顶部与环形导轨安装座（41）底部连接。

3.根据权利要求1所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：所述扭转机构（4）还包括承载滑座（44）；承载滑座（44）设置于环形导轨安装座（41）上，第一伺服电机（31）固定于承载滑座（44）上。

4.根据权利要求3所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：还包括滚轮（46），所述滚轮（46）设置于V型环形轨道（47）内圈边缘处上；且滚轮（46）的轴穿过承载滑座（44）。

5.根据权利要求3所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：升降机构（2）包括支撑立柱（21）、电缸安装板（22）、电缸（23）、浮动连接板（24）和滑块安装板（26）；滑块安装板（26）与承载滑座（44）连接；电缸安装板（22）垂直连接于滑块安装板（26）上；支撑立柱（21）竖直连接于安装板（39）底部，支撑立柱（21）为两根，位于电缸安装板（22）两侧，两根支撑立柱（21）之间连接有浮动连接板（24），电缸（23）竖直连接于电缸安装板（22）底部，电缸（23）的输出轴竖直穿过电缸安装板（22）连接于浮动连接板（24）上。

6.根据权利要求5所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：所述滑块安装板（26）上设有导轨滑块（25），所述支撑立柱（21）上设有竖直导轨，导轨滑块（25）与竖直导轨滑动连接。

7.根据权利要求1所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：所述夹持机构（3）还包括直线导轨（36）和夹爪安装板（38）；与左右旋丝杠（35）平行的直线导轨（36）水平设置于安装板（39）上；一个夹爪安装板（38）设置于左右旋丝杠（35）的左旋段，另一个夹爪安装板（38）设置于左右旋丝杠（35）的右旋段，夹爪（37）连接于夹爪安装板（38）上，夹爪安装板（38）内设有与左右旋丝杠（35）配合的螺纹槽，夹爪安装板（38）底部设有滑槽，夹爪安装板（38）通过滑槽与直线导轨（36）滑动连接。

8.根据权利要求1所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：所述V型环形轨道（47）的形状为280°的优弧。

9.根据权利要求2所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备，其特征在于：所述底部框架（11）、机架连接板（12）和机架立柱的表面（13）均进行了烤漆处理。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的一种悬索桥主缆入鞍扭转设备使用方法，其特征在于：

步骤（1）：将索股分别放置于V型环形轨道（47）上的多个通槽中；

步骤（2）：夹持机构（3）由升降机构（2）顶升至V型环形轨道（47）中心位置，将多根索股共同放置于两个夹爪（37）之间；

步骤（3）：开启第一伺服电机（31），两个夹爪（37）相对移动，将索股多根固定于两个夹爪（37）之间；

步骤（4）：开启第二伺服电机（42），第二伺服电机（42）带动主动齿轮（45）转动，主动齿轮（45）带动V型环形轨道（47）转动，实现对索股的扭转；

步骤（5）：索股达到扭转要求，形成主缆，夹爪（37）松开，升降机构（2）下降，主缆可从扭转设备中顺利取出；达到对主缆整形的目的，扭转后的主缆可有效避免入鞍过程中的散丝、鼓丝等问题，后续入鞍前可通过夹具对主缆进行捆扎防止变形。

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