專利名稱：斜拉橋纜索的攀爬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種斜拉橋纜索的攀爬裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，斜拉橋建設(shè)飛速發(fā)展，因其外觀優(yōu)美及良好的抗震性能，得到了廣泛的應(yīng)用。斜拉橋的拉索作為主要的支撐構(gòu)件，其自身的安全性和耐久性對(duì)橋梁的整體性能有很大影響。但是，斜拉橋的纜索卻因?yàn)槠涮厥馇闆r如纜索太高，人工難以到達(dá)，即使到達(dá)對(duì)工作人員造成的潛在危險(xiǎn)也比較大而難以檢測(cè)，因此國(guó)內(nèi)的檢測(cè)和修復(fù)等維護(hù)作業(yè)很少全面展開(kāi)，基本使用人工吊籃作業(yè)的方式，效率低、安全性差、成本高、可靠性差。采用機(jī)器人自動(dòng)檢測(cè)的方式可以消除上述人工檢測(cè)所帶來(lái)的弊端，其關(guān)鍵在于一種能夠自動(dòng)攀爬纜索的攀爬裝置，并要求其高效、可靠。該裝置工作在高空大風(fēng)環(huán)境下，因此要求其機(jī)構(gòu)牢固；每座橋上纜索眾多，且各斜拉橋纜索直徑不同，要求裝置針對(duì)不同直徑的纜索都能安裝方便；裝置在高空工作，要求其能夠可靠抓緊纜索，即使再斷電等突發(fā)情況下也能夠自鎖，而不會(huì)落下造成危險(xiǎn)；此外纜索表面因破損或凸包凹凸不平，要求爬升裝置能夠克服一定程度的纜索表面不平整，而不會(huì)在纜索上卡死；最后要求爬升裝置效率高、成本低、壽命長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)已有部分用于攀爬纜索的攀爬裝置，多為蠕動(dòng)式(例如游濱、呂恬所著《斜拉橋智能機(jī)器人健康維護(hù)系統(tǒng)》中提到的液壓驅(qū)動(dòng)斜拉橋機(jī)器人，以及張家梁、呂恬生、羅均所著《大斜度纜索機(jī)器人的研制》中提到的氣動(dòng)蠕動(dòng)式機(jī)器人等)，但蠕動(dòng)式爬升效率低、速度慢且不均勻，而且動(dòng)作復(fù)雜不易控制。而現(xiàn)有的連續(xù)爬升機(jī)器人普遍存在著對(duì)纜索凹凸表面適應(yīng)性不佳，鎖緊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜(例如王亞斌、周憶所著《一種輕型斜拉橋纜索檢測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析》中提到的機(jī)器人結(jié)構(gòu))，整機(jī)質(zhì)量大(例如余朝陽(yáng)所著《利用機(jī)器人檢查斜拉索初探》中提到的機(jī)器人)、成本聞等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠而成本低廉的斜拉索攀爬裝置， 其能彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足，能夠針對(duì)不同直徑的纜索方便安裝，運(yùn)行中自適應(yīng)纜索凹凸，勻速高效攀爬纜索。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種斜拉橋纜索的攀爬裝置，包括主動(dòng)側(cè)、從動(dòng)側(cè)和多個(gè)彈性連接桿，主動(dòng)側(cè)通過(guò)彈性連接桿與從動(dòng)側(cè)相連，主動(dòng)側(cè)為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并包括主動(dòng)側(cè)上半部分、主動(dòng)側(cè)下半部分、一對(duì)第一支撐桿，主動(dòng)側(cè)上半部分和主動(dòng)側(cè)下半部分分別與第一支撐桿相連，從動(dòng)側(cè)包括從動(dòng)側(cè)上半部分、從動(dòng)側(cè)下半部分、從動(dòng)側(cè)板、一對(duì)第二支撐桿，從動(dòng)側(cè)板與第二支撐桿相連，主動(dòng)側(cè)上半部分包括電機(jī)、減速盒、電機(jī)支座、聯(lián)軸器、主動(dòng)輪、一對(duì)第一軸承座、一對(duì)第一滾動(dòng)軸承以及主動(dòng)側(cè)板，電機(jī)和減速盒與電機(jī)支座相連，電機(jī)與主動(dòng)側(cè)板通過(guò)電機(jī)支座固定連接，主動(dòng)輪的輪軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)的電機(jī)軸相連，第一滾動(dòng)軸承設(shè)置于輪軸的兩端，第一滾動(dòng)軸承是通過(guò)第一軸承座支承，第一軸承座與主動(dòng)側(cè)板固定連接，從動(dòng)側(cè)上半部分包括從動(dòng)輪、第二軸承座、第二滾動(dòng)軸承，從動(dòng)輪的輪軸兩端由第二滾動(dòng)軸承支承，第二軸承座固定在從動(dòng)側(cè)板上，彈性連接桿包括套筒、主連接桿、壓縮彈簧、直線軸承、墊片、 軸套、調(diào)節(jié)螺母、法蘭、緊定螺釘，主動(dòng)側(cè)板與套筒連接，從動(dòng)側(cè)板與法蘭連接，主連接桿的活塞端和壓縮彈簧插入套筒中，壓縮彈簧一端頂在主連接桿上，另一端頂在直線軸承上，直線軸承與套筒的法蘭連接，調(diào)節(jié)螺母位于主連接桿的中部螺紋段，墊片和軸套通過(guò)調(diào)節(jié)螺母與直線軸承緊貼，主連接桿的末端開(kāi)有多個(gè)環(huán)形槽，緊定螺釘可根據(jù)纜索直徑固定于不同的環(huán)形槽中。主動(dòng)側(cè)上半部分和主動(dòng)側(cè)下半部分分別通過(guò)第一螺釘與第一支撐桿相連，第一螺釘是MX 30型螺釘。從動(dòng)側(cè)板通過(guò)第二螺釘與第二支撐桿相連，第二螺釘是MX 30型螺釘。電機(jī)和減速盒通過(guò)第三螺釘與電機(jī)支座相連，第一軸承座與主動(dòng)側(cè)板通過(guò)第四螺釘固定連接，第三螺釘是M4X8型螺釘，第四螺釘是M4X16型螺釘。主動(dòng)側(cè)下半部分與主動(dòng)側(cè)上半部分的結(jié)構(gòu)完全相同，從動(dòng)側(cè)下半部分與從動(dòng)側(cè)上半部分的結(jié)構(gòu)完全相同。第二軸承座通過(guò)第五螺釘固定在從動(dòng)側(cè)板上，主動(dòng)側(cè)板通過(guò)第六螺釘與套筒連接，直線軸承通過(guò)第七螺釘與套筒的法蘭連接，從動(dòng)側(cè)板通過(guò)第八螺釘與法蘭連接，第五螺釘是MX 16型螺釘，第六螺釘和第七螺釘是MX 12型螺釘，第八螺釘是MXlO型螺釘。主動(dòng)輪和從動(dòng)輪均為橡膠包裹鋁制輪軸的V形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果I、本發(fā)明采用分體式結(jié)構(gòu)，從動(dòng)側(cè)可方便的拆卸以便于攀爬裝置安裝，主動(dòng)板與從動(dòng)側(cè)板通過(guò)支撐桿加固，整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度滿足要求；2、電機(jī)采用蝸輪蝸桿減速，在機(jī)器人停止攀升或意外斷電時(shí)可有效自鎖，在彈簧壓緊力作用下，攀爬裝置會(huì)停留在纜索上，而不會(huì)快速下滑造成危險(xiǎn)；3、調(diào)節(jié)螺母用于在安裝中壓縮彈簧時(shí)進(jìn)行螺紋增力，安裝完成后調(diào)節(jié)螺母即松開(kāi)，避免在攀升過(guò)程中螺紋因長(zhǎng)期受力而損壞；4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效可靠，采用輪式連續(xù)爬升的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索的攀爬；5、本發(fā)明整機(jī)質(zhì)量輕、成本低、實(shí)用性強(qiáng)。
圖I為本發(fā)明斜拉橋纜索的攀爬裝置的示意圖。圖2為本發(fā)明斜拉橋纜索的攀爬裝置中主動(dòng)側(cè)的示意圖。圖3為本發(fā)明斜拉橋纜索的攀爬裝置中從動(dòng)側(cè)的示意圖。圖4為本發(fā)明斜拉橋纜索的攀爬裝置中主動(dòng)側(cè)上半部分的示意圖。圖5為本發(fā)明斜拉橋纜索的攀爬裝置中從動(dòng)側(cè)上半部分的示意圖。圖6為本發(fā)明斜拉橋纜索的攀爬裝置中彈性連接桿的分解示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
如圖I所示，本發(fā)明的斜拉橋纜索的攀爬裝置主要包括主動(dòng)側(cè)I、從動(dòng)側(cè)2和多個(gè)彈性連接桿3，其中主動(dòng)側(cè)I處于上方，從動(dòng)側(cè)2處于下方，彈性連接桿3處于二者之間。在使用中，主動(dòng)側(cè)I垂直朝上放置，從動(dòng)側(cè)2垂直朝下放置。如圖2所示，主動(dòng)側(cè)I為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其包括主動(dòng)側(cè)上半部分U、主動(dòng)側(cè)下半部分12、一對(duì)第一支撐桿13，主動(dòng)側(cè)上半部分11和主動(dòng)側(cè)下半部分12分別通過(guò)第一螺釘14 與第一支撐桿13相連。在本實(shí)施方式中,第一螺釘14是M3X30型螺釘。如圖3所示，從動(dòng)側(cè)2包括從動(dòng)側(cè)上半部分21、從動(dòng)側(cè)下半部分23、從動(dòng)側(cè)板22、 一對(duì)第二支撐桿24，從動(dòng)側(cè)板22與第二支撐桿24通過(guò)第二螺釘25相連。在本實(shí)施方式中，第二螺釘25是M3 X 30型螺釘。在本實(shí)施方式中，彈性連接桿3的數(shù)量為4個(gè)，但應(yīng)該理解的是彈性連接桿3的數(shù)量并不局限于此。如圖4所示，主動(dòng)側(cè)上半部分11包括電機(jī)1101、減速盒1102、電機(jī)支座1103、聯(lián)軸器1105、主動(dòng)輪1106、一對(duì)第一軸承座1108、一對(duì)第一滾動(dòng)軸承1109以及主動(dòng)側(cè)板1110。 電機(jī)1101、減速盒1102通過(guò)四個(gè)第三螺釘1104與電機(jī)支座1103相連，電機(jī)1101與主動(dòng)側(cè)板1110通過(guò)電機(jī)支座1103固定連接。主動(dòng)輪1106為橡膠包裹鋁制輪軸的V形結(jié)構(gòu)，其輪軸通過(guò)聯(lián)軸器1105與電機(jī)1101的電機(jī)軸相連并傳遞動(dòng)力，輪軸兩端各裝有一個(gè)第一滾動(dòng)軸承1109，第一滾動(dòng)軸承1109是通過(guò)第一軸承座1108支承。第一軸承座1108與主動(dòng)側(cè)板1110通過(guò)四個(gè)第四螺釘1107固定連接。在本實(shí)施方式中，第三螺釘1104是M4X8型螺釘，第四螺釘1107是M4X 16型螺釘。主動(dòng)側(cè)下半部分12與主動(dòng)側(cè)上半部分11的結(jié)構(gòu)完全相同，此處不再贅述。如圖5所示，從動(dòng)側(cè)2與主動(dòng)側(cè)I結(jié)構(gòu)相似，只是少了電機(jī)，因此不能提供上升動(dòng)力。從動(dòng)側(cè)上半部分21包括從動(dòng)輪2101、第二軸承座2102、第二滾動(dòng)軸承2103。從動(dòng)輪2101采用橡膠包裹鋁制輪軸的V形結(jié)構(gòu)，其輪軸兩端由第二滾動(dòng)軸承2103支承。第二軸承座2102通過(guò)第五螺釘2104固定在從動(dòng)側(cè)板上。在本實(shí)施方式中，第五螺釘2104是 M4X16型螺釘。從動(dòng)側(cè)下半部分23與從動(dòng)側(cè)上半部分21的結(jié)構(gòu)完全相同，此處不再贅述。如圖6所示，彈性連接桿3包括套筒302、主連接桿303、壓縮彈簧304、直線軸承 306、墊片307、軸套308、調(diào)節(jié)螺母309、法蘭311、緊定螺釘312。主動(dòng)側(cè)板1110通過(guò)第六螺釘301與套筒302連接，從動(dòng)側(cè)板22通過(guò)第八螺釘310 與法蘭311連接，主連接桿303的活塞端和壓縮彈簧304插入套筒302中，壓縮彈簧304 — 端頂在主連接桿303上，另一端頂在直線軸承306上，直線軸承306通過(guò)第七螺釘305與套筒302的法蘭連接。調(diào)節(jié)螺母309位于主連接桿303的中部螺紋段，墊片307和軸套308 通過(guò)調(diào)節(jié)螺母308與直線軸承306緊貼，軸套308可避免直線軸承306與主連接桿303的螺紋接觸。主連接桿303末端開(kāi)有多個(gè)環(huán)形槽，緊定螺釘312可根據(jù)纜索直徑固定于不同的環(huán)形槽中。直線軸承306用于主連接桿303的支承與運(yùn)動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向，套筒302用于防止壓縮彈簧304受到側(cè)向力而發(fā)生彎曲變形，同時(shí)對(duì)主連接桿303 —端的活塞也起到導(dǎo)向作用。在本實(shí)施方式中，第六螺釘301和第七螺釘305是M4X 12型螺釘，第八螺釘310是M4X10型螺釘。本發(fā)明的工作原理如下在纜索檢測(cè)時(shí)，先將從動(dòng)側(cè)2拆下，將主動(dòng)側(cè)I和連接桿3置于纜索上，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母309，使主連接桿303反向伸出并壓緊壓縮彈簧304，整個(gè)連接桿部分伸長(zhǎng)，再將從動(dòng)側(cè)2裝上，根據(jù)纜索直徑選擇一個(gè)合適的環(huán)形槽以固定緊定螺釘312，然后松開(kāi)調(diào)節(jié)螺母 309，壓縮彈簧304在彈力作用下回復(fù)，使主動(dòng)輪1106和從動(dòng)輪2101壓住纜索，壓縮彈簧
304保留一定壓縮量。安裝完畢后，本發(fā)明的斜拉橋纜索的攀爬裝置即可在運(yùn)動(dòng)控制電路下實(shí)現(xiàn)上升、 下降、停止和調(diào)速。在行進(jìn)過(guò)程中，壓縮彈簧304的剩余壓縮量可以提供主動(dòng)輪1106對(duì)纜索的壓緊力，使得主動(dòng)輪1106有足夠的摩擦力用于爬升。行進(jìn)中遇到纜索凹凸時(shí)，當(dāng)纜索表面因起泡或破損而凹凸不平時(shí)，由套筒302、主連接桿303的活塞端、壓縮彈簧304和直線軸承306組成的彈性連接部分可提供一定的自適應(yīng)性。如在遇到纜索表面突起時(shí)，主動(dòng)輪 1106(或從動(dòng)輪2101)貼著纜索表面抬升，主動(dòng)側(cè)I與從動(dòng)側(cè)2相對(duì)遠(yuǎn)離，在壓縮彈簧304 的彈性空間內(nèi)連接桿部分3伸長(zhǎng)，避免了攀爬裝置在纜索上卡死，同時(shí)彈性連接桿3起到了一定的緩沖作用。
權(quán)利要求
1.一種斜拉橋纜索的攀爬裝置，包括主動(dòng)側(cè)、從動(dòng)側(cè)和多個(gè)彈性連接桿，所述主動(dòng)側(cè)通過(guò)所述彈性連接桿與所述從動(dòng)側(cè)相連，其特征在于，所述主動(dòng)側(cè)為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并包括主動(dòng)側(cè)上半部分、主動(dòng)側(cè)下半部分、一對(duì)第一支撐桿；所述主動(dòng)側(cè)上半部分和所述主動(dòng)側(cè)下半部分分別與所述第一支撐桿相連；所述從動(dòng)側(cè)包括從動(dòng)側(cè)上半部分、從動(dòng)側(cè)下半部分、從動(dòng)側(cè)板、一對(duì)第二支撐桿；所述從動(dòng)側(cè)板與所述第二支撐桿相連；所述主動(dòng)側(cè)上半部分包括電機(jī)、減速盒、電機(jī)支座、聯(lián)軸器、主動(dòng)輪、一對(duì)第一軸承座、 一對(duì)第一滾動(dòng)軸承以及主動(dòng)側(cè)板；所述電機(jī)和所述減速盒與所述電機(jī)支座相連；所述電機(jī)與所述主動(dòng)側(cè)板通過(guò)所述電機(jī)支座固定連接；所述主動(dòng)輪的輪軸通過(guò)聯(lián)軸器與所述電機(jī)的電機(jī)軸相連；所述第一滾動(dòng)軸承設(shè)置于所述輪軸的兩端；所述第一滾動(dòng)軸承是通過(guò)第一軸承座支承；所述第一軸承座與所述主動(dòng)側(cè)板固定連接；所述從動(dòng)側(cè)上半部分包括從動(dòng)輪、第二軸承座、第二滾動(dòng)軸承；所述從動(dòng)輪的輪軸兩端由所述第二滾動(dòng)軸承支承；所述第二軸承座固定在所述從動(dòng)側(cè)板上；所述彈性連接桿包括套筒、主連接桿、壓縮彈簧、直線軸承、墊片、軸套、調(diào)節(jié)螺母、法蘭、緊定螺釘；所述主動(dòng)側(cè)板與所述套筒連接；所述從動(dòng)側(cè)板與所述法蘭連接；所述主連接桿的活塞端和壓縮彈簧插入所述套筒中；所述壓縮彈簧一端頂在所述主連接桿上，另一端頂在所述直線軸承上；所述直線軸承與所述套筒的法蘭連接；所述調(diào)節(jié)螺母位于所述主連接桿的中部螺紋段；所述墊片和所述軸套通過(guò)所述調(diào)節(jié)螺母與所述直線軸承緊貼；所述主連接桿的末端開(kāi)有多個(gè)環(huán)形槽，所述緊定螺釘可根據(jù)纜索直徑固定于不同的環(huán)形槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攀爬裝置，其特征在于，所述主動(dòng)側(cè)上半部分和所述主動(dòng)側(cè)下半部分分別通過(guò)所述第一螺釘與所述第一支撐桿相連；所述第一螺釘是MX 30型螺釘。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攀爬裝置，其特征在于，所述從動(dòng)側(cè)板通過(guò)第二螺釘與所述第二支撐桿相連；第二螺釘是MX 30型螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攀爬裝置，其特征在于，所述電機(jī)和所述減速盒通過(guò)第三螺釘與所述電機(jī)支座相連；所述第一軸承座與所述主動(dòng)側(cè)板通過(guò)第四螺釘固定連接；所述第三螺釘是M4X8型螺釘；所述第四螺釘是M4X 16型螺釘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攀爬裝置，其特征在于，所述主動(dòng)側(cè)下半部分與所述主動(dòng)側(cè)上半部分的結(jié)構(gòu)完全相同；所述從動(dòng)側(cè)下半部分與所述從動(dòng)側(cè)上半部分的結(jié)構(gòu)完全相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攀爬裝置，其特征在于，所述第二軸承座通過(guò)第五螺釘固定在所述從動(dòng)側(cè)板上；所述主動(dòng)側(cè)板通過(guò)第六螺釘與所述套筒連接；所述直線軸承通過(guò)第七螺釘與所述套筒的法蘭連接；所述從動(dòng)側(cè)板通過(guò)第八螺釘與所述法蘭連接；所述第五螺釘是MX 16型螺釘；所述第六螺釘和所述第七螺釘是MX 12型螺釘；所述第八螺釘是MX 10型螺釘。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攀爬裝置，其特征在于，所述主動(dòng)輪和所述從動(dòng)輪均為橡膠包裹鋁制輪軸的V形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種斜拉橋纜索的攀爬裝置，包括主動(dòng)側(cè)、從動(dòng)側(cè)和多個(gè)彈性連接桿，主動(dòng)側(cè)通過(guò)彈性連接桿與從動(dòng)側(cè)相連，主動(dòng)側(cè)為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并包括主動(dòng)側(cè)上半部分、主動(dòng)側(cè)下半部分、一對(duì)第一支撐桿，主動(dòng)側(cè)上半部分和主動(dòng)側(cè)下半部分分別與第一支撐桿相連，從動(dòng)側(cè)包括從動(dòng)側(cè)上半部分、從動(dòng)側(cè)下半部分、從動(dòng)側(cè)板、一對(duì)第二支撐桿，從動(dòng)側(cè)板與第二支撐桿相連，主動(dòng)側(cè)上半部分包括電機(jī)、減速盒、電機(jī)支座、聯(lián)軸器、主動(dòng)輪、一對(duì)第一軸承座、一對(duì)第一滾動(dòng)軸承以及主動(dòng)側(cè)板。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，成本低廉，能夠針對(duì)不同直徑的纜索方便安裝，運(yùn)行中自適應(yīng)纜索凹凸，勻速高效攀爬纜索。
文檔編號(hào)E01D19/16GK102587270SQ20121004974
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者尹周平, 朱欽淼, 楊杰, 牛牧青, 田濤, 程小明, 苗峰 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)