用于桥梁的悬吊夹紧装置及应用其的悬吊滚轮设备的制作方法

本实用新型涉及自动化机械设备领域，特别涉及用于桥梁的悬吊夹紧装置、悬吊滚轮设备。

背景技术：

目前已经有的桥梁巡视设备大致有以下几种类型：小型的桥面智能检测遥控车、起重机式的桥梁检测和维修设备、检测桥底的抢险救援车、无人机巡检机器人。目前这四种应用的比较普遍。

目前应用于桥底的大型桥梁巡视检测设备还比较少，现有桥梁巡视机器人均采用以下结构：在桥面上架设轨道和悬吊装置，一直延伸到桥底，悬吊装置能够在轨道上进行自动移动。

以上的巡视检测设备的支撑方式比较稳定，桥梁巡视机器人在桥底开展工作时，运行比较平稳，定位也比较准确，不会发生滑移。但是这种方案会增加桥梁的横向跨度，需要在桥梁两侧留出专门的间隙来架设轨道，不仅会增加桥梁的承重，而且设备较为复杂，只能运用于专门的桥梁。这种设备成本也相对较高，相当于重型设备，而且对于桥梁的两侧受力比较大，具有一定的风险。

技术实现要素：

根据本实用新型的一个方面，提供了用于桥梁的悬吊夹紧装置，包括夹紧机构和伸缩机构，夹紧机构包括支撑板、第一驱动件以及两个对向设置的抓手组件，支撑板设于伸缩机构的驱动端，支撑板的端面上设有滑轨，两个抓手组件均通过滑块设于滑轨上，第一驱动件的一端与其中一个抓手组件连接，第一驱动件的另一端与另外一个抓手组件连接。

本实用新型提供能够用于桥梁的悬吊夹紧装置，本装置由夹紧机构、伸缩机构的相互作用实现抓紧、调节功能，伸缩机构能够对夹紧机构、装置驱动端之间进行调节，使本装置适用于多种结构不同的桥梁。夹紧机构的对桥梁的夹紧由第二驱动件进行驱动控制，第二驱动件驱动两个抓手组件靠近或远离以实现对桥梁进行夹紧或松开。本装置中，伸缩机构的驱动端能够安装各种工作装置，例如运输装置、焊接装置、信息采集装置等，本实用新型提供的不受桥梁底部结构的局限性影响较小；本实用新型可以进行批量使用，于现在或未来都具有优良的发展前景。

在一些实施方式中，抓手组件包括第一支撑臂、第二驱动件、连接合件以及卡手，第二驱动件的固定端安装在第一支撑臂的一侧面，卡手位于第一支撑臂的另一侧面，卡手通过连接合件与第二驱动件的驱动端连接。

由此，抓手组件中，第二驱动件能够驱动卡手进行转动，使得抓手组件能够适应不同角度设计的桥梁。

在一些实施方式中，连接合件包括第一轴承组、安装框、连接板以及连接轴，安装框设于连接板上，连接板固定在第一支撑臂上，第二驱动件安装在安装框上，第一轴承组设于安装框、连接板之间，连接轴设于第一轴承组上且与第二驱动件驱动连接。

由此，由连接合件对第二驱动件进行安装，使其能够与卡手驱动连接。

在一些实施方式中，支撑板的两端均设有传感器，两端的传感器分别对应两个抓手组件。

由此，传感器在夹紧机构的开合过程中，传感器实时检测距离，开合到指定位置就停止，即抓手组件碰到触碰传感器，就自动停止推动。

在一些实施方式中，伸缩机构包括箱体、第三驱动件、第二支撑臂以及摆动组件，第三驱动件的固定端设于箱体内，第三驱动件的驱动端与第二支撑臂连接，摆动组件设于第二支撑臂上远离第三驱动件的一端。

由此，伸缩机构的驱动过程由第三驱动件进行控制，第三驱动件驱动第二支撑臂进行升降运动，从而使得摆动组件升降运动，从而带动夹紧机构进行升降运动。

在一些实施方式中，摆动组件包括第四驱动件和摆动块，第二支撑臂的远离第三驱动件的一端设有摆动槽，第四驱动件固定在摆动槽的一侧外壁，摆动块位于摆动槽内且与第四驱动件驱动连接，摆动块与支撑板连接。

由此，摆动组件能够驱动夹紧机构进行摆动，使得夹紧机构能够适应不同角度的桥梁。

根据本实用新型的一个方面，还提供了悬吊滚轮设备，包括悬吊夹紧装置，还包括驱动装置，驱动装置包括安装架、若干驱动组件以及若干限位组件，安装架的上端面设有用于安装伸缩机构的安装平台，安装架的中部设有用于连接导轨/管件的卡槽，若干驱动组件阵列设于安装架的侧面并穿过卡槽，若干限位组件阵列在安装架上且位于卡槽的下方；若干驱动组件与导轨/管件进行驱动配合，若干限位组件与导轨/管件进行限位配合。

本实用新型还提供能够应用于桥梁的悬吊滚轮设备，本设备由夹紧机构、驱动装置、伸缩机构的相互作用实现抓紧、移动、调节功能，伸缩机构作夹紧机构、驱动装置之间的调节，使本设备适用于多种结构不同的桥梁。本设备中，驱动装置与机架的导轨/管件驱动连接，使得机架能够稳定的悬吊和移动；伸缩机构主要负责伸缩的功能，还要能够支撑夹紧机构的重量；夹紧机构可实现开合和夹紧的功能。本设备具有多种应用方式，例如运输、自行走等。

在一些实施方式中，驱动组件包括第五驱动件、安装合件以及第一滚轮，第五驱动件通过安装合件设于安装架的一侧，第一滚轮位于卡槽内且与第五驱动件驱动连接，第一滚轮与导轨/管件配合连接。

由此，第五驱动件驱动第一滚轮进行旋转，从而与导轨/管件发生相对位移。

在一些实施方式中，安装合件包括联轴器、第二轴承组、转轴，转轴通过第二轴承组设于安装架上，转轴通过联轴器与第五驱动件驱动连接。

由此，由安装合件对第五驱动件进行安装，使其能够与第一滚轮驱动连接。

在一些实施方式中，限位组件包括若干第六驱动件、连接杆以及若干第二滚轮，若干第六驱动件的固定端设于安装架上，若干第六驱动件的驱动端均与连接杆连接，若干第二滚轮阵列在连接杆上，第二滚轮与导轨/管件配合连接。

由此，第六驱动件驱动第二滚轮进行升降，能够调节驱动装置与导轨/管件之间的摩擦力。

附图说明

图1为图1发明一实施方式的悬吊滚轮设备的立体结构示意图。

图2为图1所示悬吊滚轮设备中悬吊夹紧装置的夹紧机构的立体结构示意图。

图3为图1所示悬吊滚轮设备中悬吊夹紧装置的伸缩机构的立体结构示意图。

图4为图1所示悬吊滚轮设备中驱动装置的立体结构示意图。

图5为本发明的悬吊滚轮设备的应用一：桥梁悬吊行走设备的立体结构示意图。

图6为图5所示桥梁悬吊行走设备的俯视结构示意。

图7为图5所示桥梁悬吊行走设备的一状态的侧视结构示意。

图8为图5所示桥梁悬吊行走设备的另一状态的侧视结构示意。

图9为图5所示桥梁悬吊行走设备的控制流程图。

图10为图5所示桥梁悬吊行走设备的运动部件顺序图。

图11为本发明的悬吊滚轮设备的应用二：桥梁悬吊运输设备的立体结构示意图。

图中标号：0-桥梁、1-机架、11-导轨、12-横梁、2-悬吊滚轮设备、21-夹紧机构、211-支撑板、212-第一驱动件、213-抓手组件、214-滑块、215-滑轨、2131-第一支撑臂、2132-第二驱动件、2133-连接合件、21331-第一轴承组、21332-安装框、21333-连接板、21334-连接轴、2134-卡手、2135-连接支架、2136-过渡挡板、22-伸缩机构、221-箱体、222-第三驱动件、223-第二支撑臂、2231-摆动槽、224-摆动组件、2241-第四驱动件、2242-摆动块、23-驱动装置、231-安装架、2311-卡槽、2312-安装平台、2313-支柱、232-驱动组件、2321-第五驱动件、2322-安装合件、23221-联轴器、23222-第二轴承组、23223-转轴、2323-第一滚轮、233-限位组件、2331-第六驱动件、2332-连接杆、2333-第二滚轮、24-蓄电池、3-支撑装置、31-支撑杆、32-第七驱动件、33-第三滚轮、4-工作仪器或工作平台、5-管件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的用于桥梁的悬吊滚轮设备2，包括由夹紧机构21、伸缩机构22组成的悬吊夹紧装置以及驱动装置23，夹紧机构21设于伸缩机构22的驱动端，伸缩机构22的固定端与驱动装置23的一端连接；

夹紧机构21配置为使悬吊悬吊滚轮设备2固定或浮动；

伸缩机构22配置为驱动夹紧机构21进行升降；

驱动装置23配置为与导轨11/管件5连接，并驱动悬吊悬吊滚轮设备2与导轨11/管件5之间进行相对运动。

本实用新型提供能够应用于桥梁的悬吊滚轮设备2，本设备由夹紧机构21、驱动装置23、伸缩机构22的相互作用实现抓紧、移动、调节功能，伸缩机构22作夹紧机构21、驱动装置23之间的调节，使本设备适用于多种结构不同的桥梁0。本设备中，驱动装置23与机架1的导轨11/管件5驱动连接，使得机架1能够稳定的悬吊和移动；伸缩机构22主要负责伸缩的功能，还要能够支撑夹紧机构21的重量；夹紧机构21可实现开合和夹紧的功能。本设备具有多种应用方式，例如运输、自行走等。

结合图1和2，夹紧机构21包括支撑板211、第一驱动件212以及两个对向设置的抓手组件213。支撑板211的端面上设有两个相互平行分布的滑轨215，两个抓手组件213均通过两个滑块214设于两个滑轨215上；第一驱动件212的一端与其中一个抓手组件213铰链连接，第一驱动件212的另一端与另外一个抓手组件213铰链连接；第一驱动件212可以为伸缩气缸，但不限于伸缩气缸，还可以是其他驱动件。夹紧机构21的对桥梁0的夹紧由第二驱动件2132进行驱动控制，第二驱动件2132驱动两个抓手组件213靠近或远离以实现对桥梁0进行夹紧或松开。

结合图1-2，支撑板211的两端均设有传感器，两端的传感器分别对应两个抓手组件213。传感器在夹紧机构21的开合过程中，传感器实时检测距离，开合到指定位置就停止，即抓手组件213碰到触碰传感器，就自动停止推动。

第一驱动件212推动抓手组件213进行移动。通过比较分析选择了型号为sulb-50×25s的标准气缸作为第一驱动件212，此气缸带有自锁功能。为了更好的安装气缸，选用配套的双耳环和单耳环配合使用。当第一驱动件212推动的时候，当抓手组件213碰到触碰传感器，就自动停止推动。

结合图1和2，抓手组件213包括第一支撑臂2131、第二驱动件2132、连接合件2133以及卡手2134。第一驱动件212可以为旋转气缸，但不限于旋转气缸，还可以是其他驱动件。第二驱动件2132的固定端安装在第一支撑臂2131的一侧面，卡手2134位于第一支撑臂2131的另一侧面，卡手2134通过连接合件2133与第二驱动件2132的驱动端连接；抓手组件213中，第二驱动件2132能够驱动卡手2134进行转动，使得抓手组件213能够适应不同角度设计的桥梁0。

连接合件2133包括第一轴承组21331、安装框21332、连接板21333以及连接轴21334，安装框21332设于连接板21333上，连接板21333固定在第一支撑臂2131上，第二驱动件2132安装在安装框21332上，第一轴承组21331设于安装框21332、连接板21333之间，连接轴21334设于第一轴承组21331上且与第二驱动件2132驱动连接。由连接合件2133对第二驱动件2132进行安装，使其能够与卡手2134驱动连接。

第二驱动件2132选择了回转气缸，控制精度高，通过比较选择了型号hrq20气缸作为第二驱动件2132，这种气缸的缸体采用铝合金，强度非常高。整个气缸的密封性非常好，采用抗氧化处理，表面抗磨损性能和抗腐蚀性能都非常好。为了安装回转气缸，专门设计了用于第二驱动件2132的连接支架2135和过渡挡板2136将第二驱动件2132、卡手2134进行连接固定。

结合图1和3，伸缩机构22包括箱体221、第三驱动件222、第二支撑臂223以及摆动组件224。第三驱动件222可以为电动缸，但不限于电动缸，还可以是其他驱动件。第三驱动件222的固定端设于箱体221内，第三驱动件222的驱动端与第二支撑臂223连接，摆动组件224设于第二支撑臂223上远离第三驱动件222的一端。伸缩机构22的驱动过程由第三驱动件222进行控制，第三驱动件222驱动第二支撑臂223进行升降运动，从而使得摆动组件224升降运动，从而带动夹紧机构21进行升降运动。

结合图2和4，箱体221顶部设有箱盖，箱盖可以打开。由于整个设备处于悬吊的状态，因此箱盖主要承受竖直方向的力，因此，在箱盖的四周设计了弯钩的结构，便于更好地固定。箱体221上面装有摄像头，可以检测伸缩机构22的上升下降，如果出现故障，工作人员可以按下停止按钮。

结合图1和3，第二支撑臂223主要受到竖直方向的拉力和下部分的重力。因此对于第二支撑臂223的抗拉强度有一定的要求，通过综合比较选择了q235钢作为伸第二支撑臂223的材料。q235钢的综合性能比较好，比如它的强度、塑性和焊接性能比较好。为了与第三驱动件222连接，并具有一定的支撑作用，专门为第二支撑臂223设置了底座，在底座的上方连接了整个第二支撑臂223。底座不仅便于支撑，维修和拆卸也非常方便。

结合图1和3，摆动组件224包括第四驱动件2241和摆动块2242。第四驱动件2241可以为回旋缸，但不限于回旋缸，还可以是其他驱动件。第二支撑臂223的远离第三驱动件222的一端设有摆动槽2231，第四驱动件2241固定在摆动槽2231的一侧外壁，摆动块2242位于摆动槽2231内且与第四驱动件2241驱动连接；摆动槽2231内设有防撞垫，摆动槽2231自带限位作用，旋转角度为15°；摆动块2242与夹紧机构21连接。摆动组件224能够驱动夹紧机构21进行摆动，使得夹紧机构21能够适应不同角度的桥梁0。

结合图1和4，驱动装置23包括安装架231、若干驱动组件232以及若干限位组件233，安装架231的上端面设有用于安装伸缩机构22的安装平台2312，安装架231的中部设有用于连接导轨11/管件5的卡槽2311，若干驱动组件232阵列设于安装架231的侧面并穿过卡槽2311，若干限位组件233阵列在安装架231上且位于卡槽2311的下方；若干驱动组件232与导轨11/管件5进行驱动配合，若干限位组件233与导轨11/管件5进行限位配合。

本驱动装置23的驱动过程如下：当悬吊滚轮设备2处于固定状态时，即夹紧装置对桥梁0进行夹紧，驱动装置23对导轨11/管件5进行驱动，导轨11/管件5进行正反移动；当悬吊滚轮设备2处于浮动状态时，即夹紧装置松开时，驱动装置23驱动自身在导轨11/管件5上进行滑动。

结合图1和4，驱动组件232包括第五驱动件2321、安装合件2322以及第一滚轮2323。第五驱动件2321可以为伺服电机，但不限于伺服电机，还可以是其他驱动件。本实施例中，驱动组件232设有两个，两个驱动组件232阵列在安装架231的一侧。第五驱动件2321通过安装合件2322设于安装架231的一侧，第一滚轮2323位于卡槽2311内且通过连接杆2332与第五驱动件2321驱动连接，第一滚轮2323与导轨11/管件5配合连接。第五驱动件2321驱动第一滚轮2323进行旋转，从而与导轨11/管件5发生相对位移。安装合件2322包括联轴器23221、第二轴承组23222、转轴23223，转轴23223通过第二轴承组23222设于安装架231上，转轴23223通过联轴器23221与第五驱动件2321驱动连接。由安装合件2322对第五驱动件2321进行安装，使其能够与第一滚轮2323驱动连接。

结合图1和4，限位组件233包括若干第六驱动件2331、连接杆2332以及若干第二滚轮2333。本实施例中，限位组件233设有两个，每个限位组件233中含有两个第六驱动件2331、两个第二滚轮2333。安装架231的下端设有四个支柱2313，并且最底部带有支撑横梁来支撑整个安装架231，四个支柱2313分为两组，分别固定两个限位组件233。两个第六驱动件2331的固定端分别设于安装架231的两个支柱2313上，两个第六驱动件2331的驱动端均与连接杆2332连接，两个第二滚轮2333第二滚轮2333阵列在连接杆2332上，第二滚轮2333与导轨11/管件5配合连接。第六驱动件2331驱动第二滚轮2333进行升降，能够调节驱动装置23与导轨11/管件5之间的摩擦力。

结合图1和4，悬吊滚轮设备2还包括蓄电池24，蓄电池24设于安装平台2312上。

本悬吊滚轮设备的应用一：

结合图6-8，应用一提供了桥梁悬吊行走系统，包括若干用于桥梁的悬吊滚轮设备2，还包括机架1，机架1上设有若干导轨11，若干悬吊滚轮设备2的一端分别与若干导轨11可滑动配合，若干用于桥梁的悬吊滚轮设备2方型阵列分布。

结合图6-8，机架1和悬吊滚轮设备2分布如下：机架1上设有四个导轨11，机架1上还设有三个横梁12，三个横梁12位于导轨11的两端和中端且与导轨11呈垂直分布，四个导轨11平行分布，悬吊滚轮设备2设有八个，每个导轨11分别与两个悬吊滚轮设备2驱动连接。此为本系统的一个优选方案，但不限于其他的数量。在其他的实施例中可以根据强梁的大小进行适量设置。

结合图6-8，机架1的一侧还设有若干支撑装置3，支撑装置3包括支撑杆31、第七驱动件32和第三滚轮33。第七驱动件32可以为伸缩气缸，但不限于伸缩气缸，还可以是其他驱动件。第七驱动件32的固定端通过支撑杆31安装在机架1上，第三滚轮33设于第七驱动件32的驱动端，第三滚轮33用于与桥梁0的侧面实行接触，增加本系统的稳定性。

结合图6，桥梁悬吊行走系统，上还可以设有一个或多个工作仪器或工作平台4，工作仪器或工作平台4设于机架1上，工作仪器可以是焊接机器人、风速仪等各种自动或手动工作系统，工作平台可以是救援平台、运输平台等各种载人或不载人平台。

结合图6-9，为了更好地阐述本系统/系统的工作过程，本阐述过程以罗马数字对八个悬吊滚轮设备2进行区分。参照图6，一、四、五、八号轮组分别分布在机架1的前后两端，二、三、六和七号轮组布置在机架1的中间位置。本系统主要以下几种运动状态进行位移，具体为(参照图9)：

(1)此时八个夹紧机构21全部抓紧，此时处于静止状态，安装架231上的工作仪器或工作平台4可以进行工作。

(2)此时一号悬吊滚轮设备2和四号悬吊滚轮设备2夹紧机构21松开，且伸缩机构22下降，其余夹紧机构21全部抓紧桥梁0。驱动装置23启动，一号悬吊滚轮设备2和四号悬吊滚轮设备2开始向前移动，移至中间位置，一号悬吊滚轮设备2、四号悬吊滚轮设备2与二号悬吊滚轮设备2和三号悬吊滚轮设备2平齐时，驱动装置23停止工作。

(3)一号悬吊滚轮设备2和四号悬吊滚轮设备2重新抓紧桥梁0，这时六号悬吊滚轮设备2和七号悬吊滚轮设备2的夹紧机构21松开，伸缩机构22驱动器夹紧机构21下降，驱动装置23驱动自身并向前移动。移动到机架1最前面，与五号悬吊滚轮设备2和八号悬吊滚轮设备2平齐时，停止移动。

(4)六号悬吊滚轮设备2和七号悬吊滚轮设备2重新抓紧，此时八个夹紧机构21全部抓紧。全部的驱动装置23驱动反转，通过摩擦力带动机架1向前移动。当一～四号悬吊滚轮设备2移动到机架1的最后面时停止移动。此时五～八号悬吊滚轮设备2处于机架1的中间位置。

(5)二号悬吊滚轮设备2和三号悬吊滚轮设备2夹紧机构21松开，并移动到机架1中间位置。再重新抓紧。

(6)五号悬吊滚轮设备2和八号悬吊滚轮设备2夹紧机构21松开，并向前移动，当移动到机架1最前端停止移动，并重现抓紧，此时一个周期的运动完成，八个轮组回到初始位置。

从运动部件顺序图(参照图10)中可以分析完成一套工作所需要的时间。本系统的整个运动过程是从启动开关开始，默认状态下，一、四、五、八号轮组分别分布在机架1的前后两端，二、三、六和七号轮组布置在机架1的中间位置。运动开始时，先检测各个驱动装置23的第一滚轮2323的所处位置，感应时间为t1，设t1＝2s。此时运动开始，一号和四号伸缩机构22驱动上升，其余夹紧机构21仍然抓紧，驱动上升时间为t2＝1s；此时一号和四号夹紧机构21松开，松开时间t3＝1s；之后一号和四号伸缩机构22开始驱动下降，驱动下降时间t4＝1s；此时驱动装置23开始驱动移动，移动时间为t5，轮组移动速度为0.2m/s，跨度为2.895m，轮组长度为0.3m，计算可得t5＝12.98s。移动到指定位置，夹紧机构21驱动上升，上身时间t6＝1s；此时一号和四号夹紧机构21抓紧，抓紧时间t7＝1s；最后夹紧机构21夹紧，夹紧时间t8＝1s。两个轮组伸缩机构22一次运动作用总时间为t＝18.98s。

八个驱动装置23总共的作用时间t1＝4t＝75.92s。

机架1的移动时间为t16，机架1的移动速度为0.2m/s，跨度为2.895m，轮组长度为0.3m，计算可得t16＝12.98s。

桥梁悬吊行走系统完整运动一组动作的总时间t＝t1+t1+t16＝90.9s。一套动作结束后，将返回最初程序，继续往复执行。

本悬吊滚轮设备的应用二：

结合图11，应用二提供了桥梁悬吊输送系统，包括若干用于桥梁的悬吊滚轮设备2，若干用于桥梁的悬吊滚轮设备2的夹紧机构21夹紧在桥梁0底部，若干用于桥梁的悬吊滚轮设备2直线排列分布。悬吊滚轮设备2的数量依桥梁0的长度分配，若桥梁0较长则分布较多的悬吊滚轮设备2，管件5能够防止在若干用于桥梁的悬吊滚轮设备2的驱动装置上进行23输送。

该系统的具体移动过程为：若干用于桥梁的悬吊滚轮设备2的夹紧机构21夹紧在桥梁0底部且直线排列分布；将管件5直接放置在驱动装置23的驱动端进行输送，管件在多个驱动装置23的作用下，在桥梁0的下方进行输送，不会占用桥梁0的路面通行。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。