一種橋梁索纜檢測車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橋梁索纜檢測車，包括車架組件、懸掛組件、動力組件及電源組件；所述車架組件包括車架上部和車架下部；所述懸掛組件安裝在所述車架上部上，所述懸掛組件包括懸掛輪、緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件、懸掛輪支架和懸掛組件大梁，所述懸掛組件大梁與車架上部通過緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件連接；所述動力組件安裝在所述車架下部，所述動力組件包括驅(qū)動輪、驅(qū)動電機、變頻器和導向輪；所述懸掛輪和所述驅(qū)動輪分設(shè)于所述懸索的兩側(cè)。采用本發(fā)明，所述檢測車結(jié)構(gòu)簡單、有良好的操縱性、省力安全、可實現(xiàn)微動、懸停及巡航。
【專利說明】一種橋梁索纜檢測車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁檢測車領(lǐng)域，尤其涉及一種用于對高空斜拉橋的懸索進行檢測的橋梁索纜檢測車。

【背景技術(shù)】
[0002]斜拉橋是大跨度橋梁的主要樣式，因其具有觀賞性好、承載能力強、跨越能力大、抗風穩(wěn)定性高等優(yōu)點在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。目前我國對斜拉橋的索纜的檢測和維護主要有以下幾種:
[0003]斜拉橋的索纜的檢測和維護通過人工進行，即在斜拉橋的塔頂設(shè)置滑輪，通過卷揚機拉動鋼絲繩從而提升載人及設(shè)備的吊籃。這種方法效率低下，安全性差，成本高。2002年8月12日，海印橋維修斜拉索時用來向上運送熒光漆的工具鋼索斷裂，擊中一輛正在行駛的油罐車。
[0004]針對鋼索提升吊籃的人工模式的成本高、安全性差等無法克服的缺點，國內(nèi)有多家大學及研究機構(gòu)進行了線纜檢測車的研究開發(fā)，從已發(fā)表的文獻來看，相關(guān)研究成果并未進入到商品化階段投入實際使用中，例如:
[0005]專利CN 101538830A公開了一種橋梁索纜健康檢測機器人，其結(jié)構(gòu)如下:它包括橋梁索纜、從動小車、彈簧、連接板、連接桿、主動小車、齒形帶輪、電機和減速器、導向桿。主動小車和從動小車車輪相對并通過連接裝置連接，兩車車輪夾緊橋梁索纜；主動小車通過導向裝置牽引從動小車移動；控制裝置設(shè)置在主動小車上。此方案中，主動小車的兩個輪為驅(qū)動輪。同時，這兩個驅(qū)動輪作為懸掛系統(tǒng)的一部分，連同從動小車、彈簧、連接板、連接桿、導向桿等組件一起組成懸掛系統(tǒng)，即驅(qū)動與懸掛組件聯(lián)合。為實現(xiàn)該方案，必須通過彈簧、連接板、連接桿、導向桿將車架鎖死在索纜上，以使得懸掛系統(tǒng)與索纜接觸從而支撐車架。由于驅(qū)動與懸掛組件聯(lián)合的機械結(jié)構(gòu)，使得懸掛系統(tǒng)為了支撐車架而緊固在索纜上，當該機器人運動時，所需的動力除了必須抵消正常摩擦力及重力等影響的同時，還需要浪費消耗在懸掛系統(tǒng)與索纜的緊固力(即靜摩擦力)上。而且，此方案中，懸掛系統(tǒng)為了支撐車架而緊固在索纜上。在電機未工作的情況下，小車有向下運動的趨勢，懸掛系統(tǒng)的緊固力(靜摩擦力)轉(zhuǎn)化成沿索纜向上的阻力，重力與阻力在索纜方向上實現(xiàn)力的平衡，即小車在無電機作用力的情況下靜止在索纜上。
[0006]文獻《氣動蠕動式纜索維護機器人的研制》(文章編號1002-0446 (2000) 05-0397-06機器人第22卷第5期2000年9月)公布了一種用于斜拉橋索纜的檢測、清洗和涂裝等維護作業(yè)的氣動蠕動式索纜機器人，該機器人分上體和下體兩部分，由氣缸實現(xiàn)移動、加緊和導向功能。其結(jié)構(gòu)如下:上體、下體、支撐機構(gòu)、移動機構(gòu)、小車、氣閥、導向機構(gòu)、夾緊機構(gòu)。該機器人采用蠕動方式上升或下降。其上升過程動作節(jié)拍為:(I)下體夾緊缸夾緊；(2)上體夾緊缸松開；(3)移動氣缸活塞桿伸出，上體上升；(4)上體夾緊缸夾緊；(5)下體夾緊缸松開；(6)移動氣缸活塞桿縮回(缸體上升)，下體上升，如此重復(fù)，實現(xiàn)連續(xù)的蠕動爬升。
[0007]文獻《新型索纜機器人爬升機構(gòu)力學分析及試驗》(文獻編號:1671-7872 (2008) 02-0147-04安徽工業(yè)大學學報第25卷第2期2008年4月)提出了一種錐面自鎖夾緊機構(gòu)，爬升時利用機器人之中實施夾緊從而蠕動爬升。其結(jié)構(gòu)如下:驅(qū)動電機、下板、主絲桿螺母副、上板、纜索、外錐套、內(nèi)椎體、夾爪、導向桿、壓下斜塊、步進電機、預(yù)緊彈簧、復(fù)位彈簧、安全擋板。驅(qū)動電機通過主絲桿螺母副正、反轉(zhuǎn)帶動上、下辦往復(fù)平移，夾爪一端和索纜接觸利用機構(gòu)重力產(chǎn)生初始摩擦力，另一端沿外錐套的內(nèi)錐面滑動，當兩端的摩擦系數(shù)選取適當時，夾爪就能隨上、下板的運動產(chǎn)生相對索纜的夾緊、松開動作，實現(xiàn)夾緊蠕動爬升。
[0008]由上可知，現(xiàn)有的爬纜機構(gòu)的運動方式主要有兩種:摩擦輪滾動和夾緊蠕動形式運動。
[0009]其中，專利號CN 101538830A采用的摩擦輪滾動的方式。該方式結(jié)構(gòu)簡單，但是能耗較大。一般需攜帶較大的電機，驅(qū)動能力弱，無法攜帶更多的檢測設(shè)備。摩擦輪形式結(jié)構(gòu)相對簡單，開發(fā)難度相對較小的優(yōu)點。但摩擦輪的預(yù)緊力較難精確調(diào)整，多數(shù)情況下為了提高可靠性只能犧牲能耗比。
[0010]文獻《氣動蠕動式索纜維護機器人的研制》、《新型索纜機器人爬升機構(gòu)力學分析及試驗》都采用的是夾緊蠕動式爬升。對于截面尺寸突然變化、表面情況惡劣的索纜具有良好的適應(yīng)性，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，運動速度慢，不適合長索纜的檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種適用于懸索檢測的橋梁索纜檢測車，所述檢測車結(jié)構(gòu)簡單、有良好的操縱性、省力安全、可實現(xiàn)微動、懸停及巡航。
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種橋梁索纜檢測車，用于檢測橋梁的懸索，包括車架組件、懸掛組件、動力組件及電源組件；
[0013]所述車架組件包括車架上部和車架下部；
[0014]所述懸掛組件安裝在所述車架上部上，所述懸掛組件包括懸掛輪、緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件、懸掛輪支架和懸掛組件大梁，所述懸掛組件大梁與車架上部通過緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件連接；
[0015]所述動力組件安裝在所述車架下部，所述動力組件包括驅(qū)動輪、驅(qū)動電機、變頻器和導向輪，所述變頻器驅(qū)動所述驅(qū)動電機；
[0016]所述懸掛輪和所述驅(qū)動輪分設(shè)于所述懸索的兩側(cè)。
[0017]作為上述方案的改進，所述橋梁索纜檢測車通過所述緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件，使所述懸掛輪和所述驅(qū)動輪與所述懸索保持接觸面。
[0018]作為上述方案的改進，所述懸掛組件大梁安裝有一組或多組懸掛輪，每組懸掛輪由兩個互成角度的懸掛輪組成。
[0019]作為上述方案的改進，所述懸掛組件大梁安裝有偶數(shù)組懸掛輪。
[0020]作為上述方案的改進，所述每組懸掛輪呈V型排布。
[0021]作為上述方案的改進，所述驅(qū)動輪包括前驅(qū)動輪和后驅(qū)動輪，所述前驅(qū)動輪和后驅(qū)動輪沿著所述懸索的軸線方向排列設(shè)置；
[0022]所述前驅(qū)動輪和后驅(qū)動輪上均設(shè)有與所述懸索相適配的曲面。
[0023]作為上述方案的改進，所述動力組件還包括皮帶和同步輪，所述變頻器驅(qū)動所述驅(qū)動電機，通過所述皮帶和所述同步輪帶動所述前驅(qū)動輪和所述后驅(qū)動輪。
[0024]作為上述方案的改進，所述導向輪包括前導向輪組和后導向輪組，所述后導向輪組設(shè)有阻尼機構(gòu)。
[0025]作為上述方案的改進，所述阻尼機構(gòu)為后向電子制動機構(gòu)。
[0026]作為上述方案的改進，所述車架上部與車架下部之間通過車架連接固定螺桿連接固定。
[0027]實施本發(fā)明，具有如下有益效果:
[0028]本發(fā)明橋梁索纜檢測車對待檢懸索進行檢測時，先松開車架連接固定螺桿、將車架上部、車架下部分離開，把待檢懸索嵌入車架上部、車架下部之中，然后通過車架連接固定螺桿將車架上部、車架下部組裝在橋梁的懸索上，再通過調(diào)節(jié)緩沖氣彈簧及支撐螺桿，使懸掛輪和驅(qū)動輪與懸索保持一定的接觸面。本發(fā)明利用懸掛輪和導向輪，可實現(xiàn)將檢測車懸掛在懸索上。電機啟動后，驅(qū)動輪在驅(qū)動電機等組件的帶動下，通過驅(qū)動輪的曲面與懸索摩擦，使小車獲得運動的動力。
[0029]所述懸掛組件大梁安裝有一組或多組呈V型排布的懸掛輪，懸掛輪安裝在車架上部，并通過緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件與車架上部連接，而動力組件安裝在所述車架下部，懸掛輪和驅(qū)動輪安裝在待檢懸索的兩側(cè)，實現(xiàn)懸掛-驅(qū)動分離。本發(fā)明通過“懸掛-驅(qū)動分離”的結(jié)構(gòu)，使檢測車于工作時具有以下優(yōu)點:(1)省力:本發(fā)明的驅(qū)動功率為其它同行的樣車的四分之一以下；(2)安全:當動力不足(動力少于重力)時，機器人爬升機構(gòu)自動下滑，不會在機器發(fā)生故障時懸停在高處；(3)良好的操縱性:動力組件采用變頻器控制驅(qū)動電機，可以保證重力-驅(qū)動力平衡，能真正實現(xiàn)微動與受控懸停，上升速度巡航鎖定等功能；(4)靈活的組合性能:本發(fā)明可以根據(jù)作業(yè)的要求，改變懸掛輪組的配置組合，即可以以直線平移或繞索螺旋上升運動。
[0030]并且，本發(fā)明通過“懸掛-驅(qū)動分離”的結(jié)構(gòu)，使動力組件的驅(qū)動輪在不加載時，懸掛輪及導向輪仍能保持車體的穩(wěn)定。
[0031]進一步，動力組件的后導向輪組中設(shè)有阻尼機構(gòu)，可以實現(xiàn)后向制動，解決因機障時無動力引起的下沖風險，并改善后退動作的操縱性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明一種橋梁索纜檢測車的主視圖；
[0033]圖2是圖1所示橋梁索纜檢測車的側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。僅此聲明，本發(fā)明在文中出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的上、下、左、右、前、后、內(nèi)、外等方位用詞，僅以本發(fā)明的附圖為基準，其并不是對本發(fā)明的具體限定。
[0035]參見圖1和圖2，本發(fā)明提供了一種橋梁索纜檢測車，用于檢測橋梁的懸索2000，包括車架組件、懸掛組件、動力組件及電源組件。
[0036]其中，所述車架組件包括車架上部I和車架下部2，所述車架上部I與車架下部2之間通過車架連接固定螺桿3連接固定。
[0037]所述懸掛組件安裝在所述車架上部I上，所述懸掛組件包括懸掛輪4、緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件5、懸掛輪支架6和懸掛組件大梁7，所述懸掛組件大梁7安裝有一組或多組懸掛輪4，每組懸掛輪由兩個互成角度的懸掛輪4組成，所述懸掛組件大梁7與車架上部I通過緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件5連接。
[0038]所述動力組件安裝在所述車架下部2，所述動力組件包括驅(qū)動輪8、驅(qū)動電機9、變頻器和導向輪10，所述變頻器驅(qū)動所述驅(qū)動電機9 ;
[0039]所述懸掛輪4和所述驅(qū)動輪8分設(shè)于所述懸索2000的兩側(cè)。
[0040]所述橋梁索纜檢測車檢測橋梁的懸索2000時，所述懸索2000嵌入所述車架上部I和車架下部2之中，所述橋梁索纜檢測車通過所述緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件5，使所述懸掛輪4和所述驅(qū)動輪8與所述懸索2000保持一定的接觸面。
[0041]具體的，懸掛輪4采用耐磨高強度塑膠輪，根據(jù)力學軟件模擬的結(jié)果，優(yōu)選分偶數(shù)組裝在車架上部I的懸掛組件大梁7上，每組懸掛輪4由兩個塑膠輪按一定的角度組成。更佳的，所述每組懸掛輪呈V型排布。
[0042]作為懸掛輪4 一較佳的實施方式，所述懸掛組件大梁7安裝有四組懸掛輪4。
[0043]所述動力組件包括驅(qū)動輪8、驅(qū)動電機9、皮帶、同步輪、變頻器和導向輪10。其中，所述驅(qū)動輪8包括前驅(qū)動輪8A和后驅(qū)動輪8B，前驅(qū)動輪8A和后驅(qū)動輪8B沿著懸索2000的軸線方向排列設(shè)置；前驅(qū)動輪8A和后驅(qū)動輪SB上均設(shè)有與懸索2000相適配的曲面，以使驅(qū)動輪與懸索2000可形成一定的接觸面。所述變頻器驅(qū)動所述驅(qū)動電機9，通過皮帶和同步輪帶動前驅(qū)動輪8A和后驅(qū)動輪SB，作摩擦行走。
[0044]所述導向輪10包括前導向輪組1A和后導向輪組10B，后導向輪組1B設(shè)有阻尼機構(gòu)，可以實現(xiàn)后向制動，解決因機障時無動力引起的下沖風險，并改善后退動作的操縱性能。優(yōu)選的，所述阻尼機構(gòu)為后向電子制動機構(gòu)。
[0045]本發(fā)明橋梁索纜檢測車對待檢懸索2000進行檢測時，先松開車架連接固定螺桿3，將車架上部1、車架下部2分離開，把待檢懸索2000嵌入車架上部1、車架下部2之中，然后通過車架連接固定螺桿3將車架上部1、車架下部2組裝在橋梁的懸索2000上，再通過調(diào)節(jié)緩沖氣彈簧及支撐螺桿5，使懸掛輪4和驅(qū)動輪8與懸索2000保持一定的接觸面。本發(fā)明利用懸掛輪4和導向輪10,可實現(xiàn)將檢測車懸掛在懸索2000上。電機啟動后,驅(qū)動輪8在驅(qū)動電機9等組件的帶動下，通過驅(qū)動輪8的曲面與懸索2000摩擦，使小車獲得運動的動力。
[0046]所述懸掛組件大梁7安裝有一組或多組呈V型排布的懸掛輪4，懸掛輪4安裝在車架上部I，并通過緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件5與車架上部I連接，而動力組件安裝在所述車架下部2，懸掛輪4和驅(qū)動輪8安裝在待檢懸索2000的兩側(cè)，實現(xiàn)懸掛-驅(qū)動分離。
[0047]車架是機器人爬升機構(gòu)的總成，通過機器人爬升機構(gòu)懸掛把索纜作用于驅(qū)動輪上的垂直反作用力(即支撐力)、縱向反作用力(即牽引力和制動力)以及這些反作用力所形成的力矩與電機的動力形成合力矢量平衡，再傳遞到車架上，完成懸掛及運動功能。該裝置還緩和了機器人爬升機構(gòu)駛過不平索纜時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證在索纜上爬行平順性。
[0048]本發(fā)明懸掛可以看作是由懸掛質(zhì)量(即簧載質(zhì)量)、非懸掛質(zhì)量(即非簧載質(zhì)量)和彈簧(彈性元件)組成的振動系統(tǒng)，承受來自索纜的不平表面、空氣動力及動力電機的激勵。
[0049]本發(fā)明與以往方案比較，本發(fā)明的懸掛組件、動力組件之間沒有連接桿、導向桿等傳力結(jié)構(gòu)，車架未緊固在索纜上。當其向上爬升時，運動的阻力主要源于重力的作用以及懸掛輪與索纜正常的摩擦力；當其向下爬行時，阻力主要源于索纜正常的摩擦力，重力成為爬行的動力的一部分。這樣，就可以把消耗在懸掛系統(tǒng)與索纜的緊固力(即靜摩擦力)的能量節(jié)省下來。
[0050]而且，本發(fā)明還具有獨特的“靜不穩(wěn)定”的特性，即如電機不作用或驅(qū)動力較小時，機器人爬升機構(gòu)不會靜止在索纜上，而會在重力的驅(qū)動下，沿索纜向下運動。在重力的作用下，機器人爬升機構(gòu)的速度越來越快，本發(fā)明還設(shè)有阻尼機構(gòu)，在下落速度超過設(shè)定值時，阻尼機構(gòu)接入，加大反向阻力，控制機器人爬升機構(gòu)的下落速度。
[0051]綜上，本發(fā)明通過“懸掛-驅(qū)動分離”的結(jié)構(gòu)，使檢測車于工作時實現(xiàn)以下優(yōu)點:
(I)省力:本發(fā)明的驅(qū)動功率為其它同行的樣車的四分之一以下；(2)安全:當動力不足(動力少于重力)時，機器人爬升機構(gòu)自動下滑，不會在機器發(fā)生故障時懸停在高處；(3)良好的操縱性:動力組件采用變頻器控制驅(qū)動電機，可以保證重力-驅(qū)動力平衡，能真正實現(xiàn)微動與受控懸停，上升速度巡航鎖定等功能；(4)靈活的組合性能:本發(fā)明可以根據(jù)作業(yè)的要求，改變懸掛輪組的配置組合，即可以以直線平移或繞索螺旋上升運動。
[0052]并且，本發(fā)明通過“懸掛-驅(qū)動分離”的結(jié)構(gòu)，使動力組件的驅(qū)動輪8在不加載時，懸掛輪4及導向輪10仍能保持車體的穩(wěn)定。
[0053]需要說明的是，本發(fā)明的懸索2000即為索纜。
[0054]以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選方式而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，或在不脫離本發(fā)明原理的前提下所做的若干改進和潤飾，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種橋梁索纜檢測車，用于檢測橋梁的懸索，其特征在于，包括車架組件、懸掛組件、動力組件及電源組件； 所述車架組件包括車架上部和車架下部； 所述懸掛組件安裝在所述車架上部上，所述懸掛組件包括懸掛輪、緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件、懸掛輪支架和懸掛組件大梁，所述懸掛組件大梁與車架上部通過緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件連接； 所述動力組件安裝在所述車架下部，所述動力組件包括驅(qū)動輪、驅(qū)動電機、變頻器和導向輪，所述變頻器驅(qū)動所述驅(qū)動電機； 所述懸掛輪和所述驅(qū)動輪分設(shè)于所述懸索的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述橋梁索纜檢測車通過所述緩沖氣彈簧及支撐螺桿組件，使所述懸掛輪和所述驅(qū)動輪與所述懸索保持接觸面。
3.如權(quán)利要求1所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述懸掛組件大梁安裝有一組或多組懸掛輪，每組懸掛輪由兩個互成角度的懸掛輪組成。
4.如權(quán)利要求1所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述懸掛組件大梁安裝有偶數(shù)組懸掛輪。
5.如權(quán)利要求3或4所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述每組懸掛輪呈V型排布。
6.如權(quán)利要求1所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述驅(qū)動輪包括前驅(qū)動輪和后驅(qū)動輪，所述前驅(qū)動輪和后驅(qū)動輪沿著所述懸索的軸線方向排列設(shè)置； 所述前驅(qū)動輪和后驅(qū)動輪上均設(shè)有與所述懸索相適配的曲面。
7.如權(quán)利要求6所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述動力組件還包括皮帶和同步輪，所述變頻器驅(qū)動所述驅(qū)動電機，通過所述皮帶和所述同步輪帶動所述前驅(qū)動輪和所述后驅(qū)動輪。
8.如權(quán)利要求1所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述導向輪包括前導向輪組和后導向輪組，所述后導向輪組設(shè)有阻尼機構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述阻尼機構(gòu)為后向電子制動機構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的橋梁索纜檢測車，其特征在于，所述車架上部與車架下部之間通過車架連接固定螺桿連接固定。
【文檔編號】E01D19/10GK104074134SQ201410287069
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】劉嘉, 黃文清, 劉鋮偉, 黃源 申請人:廣州誠泰交通機電工程有限公司