CN108839723A - 一种爬杆装置及其爬杆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爬杆装置，包括有环状框架和紧固连杆机构，环状框架为两个，之间设置有多根滚珠丝杠，相邻的滚珠丝杠之间连接有同步传动带，滚珠丝杠上匹配设置有滚珠滑块，环状框架上设置有用以驱动滚珠丝杠转动的主驱动机构；每个紧固连杆机构均包括有曲柄、连杆和两根摇杆，两根摇杆指向环状框架内侧的端部上设置有攀爬轮以及用以驱动攀爬轮转动的攀爬轮驱动电机。本发明能够适用于多种直径的杆件，对于直径一致的杆件仅需要一次夹紧，爬杆效率高；本发明结构简单、新颖，操作简单、自动化程度高，动作灵活，易于实现。本发明还提供一种基于上述爬杆装置的爬杆方法，该方法步骤简单，配合爬杆装置能够实现高效的爬杆操作。

Description

一种爬杆装置及其爬杆方法

技术领域

本发明涉及维护检修设备技术领域，尤其涉及一种爬杆装置及其爬杆方法。

背景技术

大型杆、轴类零部件多应用于重工业领域，这类零件多用铸造方式加工，使用时间一旦较长，很容易遭受锈蚀、点蚀、裂纹、磨损等破坏，导致的后果轻则影响生产，重则危及工人的生命安全。因此，在工业生产领域，及时检测并排除轴类零件的表面破坏变得至关重要。

现有的检测主要有两种，一是依靠扶梯、登高车等将工作人员送至杆件（包括有杆类、轴类等零部件）检测位置，工作人员直接或者使用检测装置（包括有探伤探头、摄像机等）进行检测，另一种是通过伸缩杆或者一些爬杆机器人等装置将一些检测装置送至杆件检测位置，再通过检测装置检测。第一种方式需要工作人员登高作业，具有一定的危险性，且需要一定的空间；第二种方式对辅助装置的要求，受作业环境、承载能力和被测杆件尺寸的限制较大，难以达到预期的效果。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种爬杆装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种爬杆装置，包括有环状框架和紧固连杆机构，所述环状框架为两个，上下设置，两个所述环状框架之间设置有多根滚珠丝杠，相邻的所述滚珠丝杠之间连接有同步传动带，所述滚珠丝杠上匹配设置有滚珠滑块，所述环状框架上设置有用以驱动所述滚珠丝杠转动的主驱动机构；所述紧固连杆机构的数量与所述滚珠丝杠的数量相同，每个所述紧固连杆机构均包括有曲柄、连杆和两根摇杆，同一个所述紧固连杆机构中，两根摇杆的中部分别与所述环状框架转动连接，所述连杆的两端分别与两根所述摇杆指向所述环状框架外侧的端部铰接，所述曲柄一端与所述滚珠滑块铰接，另一端与其中一根所述摇杆铰接，两根所述摇杆指向所述环状框架内侧的端部上设置有攀爬轮以及用以驱动所述攀爬轮转动的攀爬轮驱动电机。

进一步地，所述主驱动机构包括有主驱动电机和驱动传动带，所述主驱动电机固定设置于所述环状框架上，所述主驱动电机的输出轴通过所述驱动传动带与其中一根所述滚珠丝杠相连接。

进一步地，两个所述环状框架的周向上开设有缺口。

进一步地，每根所述滚珠丝杠上设置有两个减震滑块，两个所述减震滑块分别位于所述滚珠滑块的上下两侧，并通过弹簧与所述滚珠滑块相连。

进一步地，所述环状框架上设置有检测装置。

进一步地，所述环状框架上设置有转动部件，所述转动部件包括有转动电机、转动齿轮、弧形齿条和限位支撑部，所述限位支撑部固定设置于所述环状框架上，所述弧形齿条所在圆周的圆心与所述环状框架所在圆周的圆心重叠，所述弧形齿条设置于所述限位支撑部，所述弧形齿条设置于所述限位支撑部上并可在所述限位支撑部上转动，所述转动齿轮设置于所述转动电机的输出轴上，所述转动齿轮与所述弧形齿条啮合连接，所述检测装置设置于所述弧形齿条上。

本发明还提供一种上述的爬杆装置的爬杆方法，包括以下步骤：

1）将所述爬杆装置放置在待爬杆件***，此时各所述摇杆处于松开状态；

2）控制所述主驱动机构使各所述摇杆及各所述摇杆上的所述攀爬轮夹紧待爬杆件；

3）控制所述攀爬轮驱动电机驱动所述攀爬轮转动以使得所述爬杆装置在待爬杆件的轴向上移动；

4）待所述爬杆装置攀爬到预定位置时，关闭所述攀爬轮驱动电机，此时所述攀爬轮停止转动，所述爬杆装置停留在杆件上；当攀爬结束时，控制所述主驱动机构使各所述摇杆及各所述摇杆上的所述攀爬轮松开杆件，此时可取下所述爬杆装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种爬杆装置，能够适用于多种直径的杆件；本发明的爬杆装置对于直径一致的杆件仅需要一次夹紧，爬杆效率高；本发明的爬杆装置结构简单、新颖，操作简单、自动化程度高，动作灵活，易于实现。本发明还提供一种基于上述爬杆装置的爬杆方法，该方法步骤简单，配合爬杆装置能够实现高效的爬杆操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明中整体结构示意图；

图2为本发明中主驱动装置结构和安装示意图；

图3为本发明中紧固连杆机构示意图；

图4为本发明中转动部件结构和安装示意图（部分）。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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。

请参照图1至图4，本发明优选的实施例提供一种爬杆装置，包括有环状框架1和紧固连杆机构12，环状框架1为两个，上下设置，两个环状框架1之间设置有五根滚珠丝杠4，滚珠丝杠4两端通过轴承与环状框架1转动连接，相邻的滚珠丝杠4之间连接有同步传动带11，滚珠丝杠4上匹配设置有滚珠滑块3，环状框架1上设置有用以驱动滚珠丝杠4转动的主驱动机构6；紧固连杆机构12的数量与滚珠丝杠4的数量相同，每个紧固连杆机构12均包括有曲柄1202、连杆1203和两根摇杆1201，同一个紧固连杆机构12中，两根摇杆1201的中部分别通过销轴的方式与环状框架1上的凸块17转动连接，连杆1203的两端分别与两根摇杆1201指向环状框架1外侧的端部铰接，曲柄1202一端与滚珠滑块3铰接，另一端与其中一根摇杆1201铰接，两根摇杆1201指向环状框架1内侧的端部上设置有攀爬轮5以及用以驱动攀爬轮5转动的攀爬轮驱动电机9。

实施时，主驱动机构6驱动一根滚珠丝杠4转动，其余四根滚珠丝杠4在同步传动带11的作用下一同转动，滚珠丝杠4转动，滚珠滑块3随之沿滚珠丝杠4的轴向移动（移动方向视滚珠丝杠4的转动方向以及滚珠滑块3的设置有关），此时摇杆1201绕环状框架1上的凸块17转动，使得摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5做聚拢或者散开的运动，当摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5做聚拢运动时，可以用来夹紧杆件，当摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5做散开运动时，可以用来松开杆件，具体为，参照图1所示的本优选实施例，当主驱动机构6驱动滚珠丝杠4转动使得滚珠滑块3运动，带动曲柄1202，曲柄1202运动带动摇杆1201转动，当曲柄1202转动为做趋近水平状态的转动时，则摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5做聚拢运动，当曲柄1202转动为做渐离水平状态的转动时，则摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5做散开运动，通过摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5的聚拢或散开运动可以实现对杆件的夹紧或松开。两根摇杆1201指向环状框架1外侧的端部分别与连杆1203的两端铰接，因此，在同步传动带11以及连杆1203的作用下，摇杆1201的转动是一致的。通过上述方式，则可以通过紧固连杆机构12来实现爬杆装置对杆件的夹紧或松开。

当紧固连杆机构12夹紧杆件后，启动攀爬轮驱动电机9，带动攀爬轮5转动，攀爬轮5转动则可实现攀爬装置在杆件的轴向上的攀爬。攀爬轮5不同的转向可实现攀爬装置的不同爬向。

作为一种优选的实施例，请参照图2，主驱动机构6包括有主驱动电机61和驱动传动带62，主驱动电机61通过电机座63固定设置于环状框架1上，主驱动电机61的输出轴通过驱动传动带62与其中一根滚珠丝杠4相连接。主驱动电机61运转，通过驱动传动带62带动一根滚珠丝杠4转动，在同步传动带11的作用下，其余四根滚珠丝杠4同步转动，以实现爬杆装置对杆件的夹紧或松开。值得注意的是，本优选的实施例中，滚珠丝杠4总共为五根，在其他优选的实施例中，滚珠丝杠4的根数可以为其他数量，以在能够实现对杆件夹紧的前提下，越少越好。

进一步地，两个环状框架1的周向上同一侧开设有缺口，以方便通过缺口将爬杆装置放置在杆件的***。

请参照图1，每根所述滚珠丝杠4上设置有两个减震滑块2，两个减震滑块2分别位于滚珠滑块3的上下两侧，并通过弹簧14与滚珠滑块3相连。启动主驱动电机61，控制滚珠丝杠4转动，滚珠滑块3在滚珠丝杠4上滑动，滚珠滑块3两端通过弹簧14与减震滑块2相连，减震滑块2也随之滑动，以避免滚珠滑块3受力集中，弹簧14起到缓冲吸震的作用。减震滑块2和弹簧14的设置，使得滚珠滑块3紧固连杆机构12运转使攀爬轮5夹紧爬杆，多个攀爬轮5形成的圆周的半径与爬杆的半径一致后，关闭主驱动电机61，可以确保不发生打滑且能提供对杆件足够的夹紧力。

爬杆装置还包括检测装置10，检测装置10设置于环状框架1上。检测装置10为超声波传感器、工业摄像机或探伤探头等常用检测装置，用以对杆件的检测。实施时，待爬杆装置攀爬到杆件上的待检测位置时，可以通过检测装置10来实现对杆件的检测。优选的，请参照图4，环状框架1上设置有转动部件，转动部件包括有转动电机15、转动齿轮8、弧形齿条7和限位支撑部16，限位支撑部16为弧形导轨，固定设置于环状框架1上，弧形齿条7所在圆周的圆心与环状框架1所在圆周的圆心重叠，弧形齿条7的底部开设有滑槽，弧形齿条7通过滑槽匹配安装在限位支撑部16上，并可绕限位支撑部16转动，转动电机15固定设置于环状框架1上，转动齿轮8设置于转动电机15的输出轴上，转动齿轮8与弧形齿条7啮合连接，检测装置10设置于弧形齿条7上。转动电机15驱动转动齿轮8带动弧形齿条7，弧形齿条7做周向转动，此时设置于弧形齿条7上的检测装置10做环绕杆件的运动，可实现对杆件的周向检测。爬杆装置在杆件上的攀爬以及弧形齿条7的转动互不干扰，也即检测装置10能够同时实现对杆件的轴向和周向的检测，检测效率高。

本发明还提供一种上述的爬杆装置的爬杆方法，包括以下步骤：

1）将爬杆装置放置在待爬杆件***，此时各摇杆1201处于松开状态；本发明中所说的各摇杆1201处于松开状态指各摇杆1201上的攀爬轮5所形成的圆周的半径大于待爬杆件的半径，以使得爬杆装置能够放置在带爬杆件的***；

2）控制主驱动机构6使各摇杆1201及各摇杆1201上的攀爬轮5夹紧待爬杆件；具体为：主驱动机构6驱动滚珠丝杠4转动使得滚珠滑块3运动，带动曲柄1202，曲柄1202运动带动摇杆1201转动，使曲柄1202转动为做趋近水平状态的转动，则摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5做聚拢运动，当多个攀爬轮5形成的圆周的半径（指内圈圆周的半径）与爬杆的半径一致后，实现对待爬杆件的夹紧，此时关闭主驱动机构6；

3）控制攀爬轮驱动电机9驱动攀爬轮5转动以使得爬杆装置在待爬杆件的轴向上移动；

4）待爬杆装置攀爬到预定位置时，关闭攀爬轮驱动电机9，此时攀爬轮5停止转动，爬杆装置停留在杆件上；当攀爬结束时，控制主驱动机构6使各摇杆1201及各摇杆1201上的攀爬轮5松开杆件，具体为：主驱动机构6驱动滚珠丝杠4转动使得滚珠滑块3运动，带动曲柄1202，曲柄1202运动带动摇杆1201转动，使曲柄1202转动为做渐离水平状态的转动，则摇杆1201指向环状框架1内侧的端部以及攀爬轮5做散开运动，攀爬轮5从杆件上松开，此时可取下爬杆装置。

本发明公开的爬杆装置，能够适用于多种直径的杆件；对于直径一致的杆件仅需要一次夹紧，爬杆效率高；爬杆装置结构简单、新颖，操作简单、自动化程度高，动作灵活，易于实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种爬杆装置，包括有环状框架（1）和紧固连杆机构（12），其特征在于：所述环状框架（1）为两个，上下设置，两个所述环状框架（1）之间设置有多根滚珠丝杠（4），相邻的所述滚珠丝杠（4）之间连接有同步传动带（11），所述滚珠丝杠（4）上匹配设置有滚珠滑块（3），所述环状框架（1）上设置有用以驱动所述滚珠丝杠（4）转动的主驱动机构（6）；所述紧固连杆机构（12）的数量与所述滚珠丝杠（4）的数量相同，每个所述紧固连杆机构（12）均包括有曲柄（1202）、连杆（1203）和两根摇杆（1201），同一个所述紧固连杆机构（12）中，两根摇杆（1201）的中部分别与所述环状框架（1）转动连接，所述连杆（1203）的两端分别与两根所述摇杆（1201）指向所述环状框架（1）外侧的端部铰接，所述曲柄（1202）一端与所述滚珠滑块（3）铰接，另一端与其中一根所述摇杆（1201）铰接，两根所述摇杆（1201）指向所述环状框架（1）内侧的端部上设置有攀爬轮（5）以及用以驱动所述攀爬轮（5）转动的攀爬轮驱动电机（9）。

2.根据权利要求1所述的爬杆装置，其特征在于：所述主驱动机构（6）包括有主驱动电机（61）和驱动传动带（62），所述主驱动电机（61）固定设置于所述环状框架（1）上，所述主驱动电机（61）的输出轴通过所述驱动传动带（62）与其中一根所述滚珠丝杠（4）相连接。

3.根据权利要求1所述的爬杆装置，其特征在于：两个所述环状框架（1）的周向上开设有缺口。

4.根据权利要求1所述的爬杆装置，其特征在于：每根所述滚珠丝杠（4）上设置有两个减震滑块（2），两个所述减震滑块（2）分别位于所述滚珠滑块（3）的上下两侧，并通过弹簧（14）与所述滚珠滑块（3）相连。

5.根据权利要求1所述的爬杆装置，其特征在于：所述环状框架（1）上设置有检测装置（10）。

6.根据权利要求5所述的爬杆装置，其特征在于：所述环状框架（1）上设置有转动部件，所述转动部件包括有转动电机（15）、转动齿轮（8）、弧形齿条（7）和限位支撑部（16），所述限位支撑部（16）固定设置于所述环状框架（1）上，所述弧形齿条（7）所在圆周的圆心与所述环状框架（1）所在圆周的圆心重叠，所述弧形齿条（7）设置于所述限位支撑部（16）上并可在所述限位支撑部（16）上转动，所述转动电机（15）固定设置于所述环状框架（1）上，所述转动齿轮（8）设置于所述转动电机（15）的输出轴上，所述转动齿轮（8）与所述弧形齿条（7）啮合连接，所述检测装置（10）设置于所述弧形齿条（7）上。

7.一种权利要求1至6所述的爬杆装置的爬杆方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将所述爬杆装置放置在待爬杆件***，此时各所述摇杆（1201）处于松开状态；

2）控制所述主驱动机构（6）使各所述摇杆（1201）及各所述摇杆（1201）上的所述攀爬轮（5）夹紧待爬杆件；

3）控制所述攀爬轮驱动电机（9）驱动所述攀爬轮（5）转动以使得所述爬杆装置在待爬杆件的轴向上移动；

4）待所述爬杆装置攀爬到预定位置时，关闭所述攀爬轮驱动电机（9），此时所述攀爬轮（5）停止转动，所述爬杆装置停留在杆件上；当攀爬结束时，控制所述主驱动机构（6）使各所述摇杆（1201）及各所述摇杆（1201）上的所述攀爬轮（5）松开杆件，此时可取下所述爬杆装置。