一种钢丝绳的探伤修护装置的制作方法

1.本发明涉及钢丝绳的探伤和对断丝的修护装置。


背景技术：

2.在钢铁生产企业中，车间生产离不开钢材的吊装和移动，这就需要频繁地使用起吊设备，而钢丝绳是起吊设备的关键配件，也是安全起吊的核心零件。钢铁生产车间所使用的钢丝绳一般由多根钢丝股拧结而成，而每根钢丝股又由多根细钢丝拧结制成。
3.根据安全生产的要求：钢丝绳若是断股，则必须更换新钢丝绳；钢丝绳若只是少量断丝，则可以在经过处理后，短时间内仍可以降负载使用。需要注意的是，钢丝绳出现断丝情况后，需要及时对翘起的断丝处理，否则翘起的细丝会牵扯整条钢丝绳并加剧钢丝绳的继续损伤。
4.目前，相关研究大多仅聚焦于钢丝绳的探伤而缺少对轻微损伤(断丝)钢丝绳的修护研究。目前行业中对钢丝绳的探伤方法大多采用机器视觉法或磁感应法，这些方案在探伤成本上较高，在工程实践中也难以推广应用，造成目前对钢丝绳的探伤仍然依靠人工检查。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于设计一种钢丝绳的探伤与修护装置，能够检测出钢丝的损伤类型：“断股”或“断丝”。若检测为“断股”，则装置发出报警停机信号；若检测为“断丝”，则在发出预警信号的同时，能够对断丝进行“剪丝”修护。
6.本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种钢丝绳的探伤修护装置，包括：
7.检测机构：包括外环体和内环体，所述内环体包括分选盘，分选盘具有让钢丝绳穿过的检测通孔和让翘起的钢丝通过的缝隙，所述检测通孔与所述缝隙贯通，探测所述缝隙中是否有钢丝穿过来判断钢丝绳表面是否有翘起的钢丝断丝；所述内环体和外环体采用可脱卸的配合结构，翘起的钢丝股无法通过所述缝隙而被截留在所述分选盘表面并进一步挤压分选盘直至将内环体从外环体上挤脱，据此判断钢丝绳表面是否有翘起的钢丝股。
8.修护机构:包括圆环轨道和内轨道，内轨道上设置有第一切刀，第一切刀是由多瓣第一切刀片组成的，多瓣第一切刀片能够相对钢丝绳互相抱合或者互相打开，在互相抱合的状态下拼成完整的第一切刀并形成整形通孔，在互相打开的状态下钢丝绳以及翘起的钢丝一齐穿过多瓣第一切刀片围成的过道。
9.辅助机构：包括第二切刀，第二切刀具有让钢丝绳穿过的圆形通孔并截留翘起的钢丝，第二切刀和第一切刀刀口相对、在相对位移时将翘起的钢丝截断；所述第一切刀能够沿着钢丝绳旋转位移，利用所述整形通孔对钢丝截断位置整形，使留下的钢丝压入钢丝绳表面的螺旋空位内。
10.具体的，所述缝隙有多个，均匀的分布在所述检测通孔周围；所述缝隙的宽度大于单根钢丝的直径而小于钢丝股的直径，即所述缝隙只允许单根钢丝穿过而不允许钢丝股穿
过；所述缝隙内壁安装有金属感应器用于探测穿过的钢丝并激发报警。
11.具体的，所述分选盘表面设置有导向板，所述导向板位于检测通孔周围，所述导向板具有向所述缝隙延伸的导向边，翘起的钢丝顺着导向板的导向边滑入所述缝隙。
12.具体的，所述检测通孔内壁与钢丝绳存在间隙，检测通孔与钢丝绳的最大间隙小于单根钢丝的直径，即翘起的钢丝无法随钢丝绳一齐通过所述通孔。
13.具体的，所述分选盘位于外环体的圆环内，所述分选盘与所述外环体为可分离式弹性卡接：所述分选盘外周面具有径向容腔，内置金属球和弹簧，弹簧顶住金属球使金属球始终具有向外顶出的趋势，容腔出口设置有防止金属球完全脱出的限位结构，且限位结构允许金属球至少露出部分球面；所述外环体相对分选盘的内环面上设置有卡口，金属球外露的部分球面刚好卡入所述卡口内，当分选盘受到连续挤压时金属球克服弹簧的弹力滑出卡口，此时分选盘挣脱外环体。
14.具体的，所述外环体内设置有用于探测金属球的金属探测器，当分选盘挣脱外环体时，金属球从外环体的卡口中滑移，所述金属探测器探测不到金属球将激发报警。
15.具体的，所述内轨道上设置有注胶器用于向钢丝绳尤其是钢丝截断位置喷射胶水，所述内轨道上设置有贴膜器用于给钢丝绳尤其是钢丝截断位置贴膜。在内轨道旋转过程中，注胶器可以将强力胶喷涂到钢丝表面缝隙，同时将缠绕膜缠绕在钢丝绳表面。这种设计的特别效果是：第一切刀将钢丝绳限制为无凸起的平滑状态，以此确保剪掉断丝后不会出现新的钢丝凸起；同时喷胶的目的是将剪断后剩余的钢丝粘附在钢丝绳表面，进一步避免凸起；缠绕膜的作用是避免强力胶将钢丝绳与第一切刀粘附到一起，同时缠绕膜可以进一步避免剩余的钢丝凸起。特别的，缠绕膜可以在后续的钢丝绳运行过程中刮擦掉落，避免影响钢丝绳的直径。
16.具体的，所述圆环轨道能够沿着钢丝绳位移，所述内轨道能够相对所述圆环轨道偏转，所述内轨道上设置有一个或多个永磁体，所述圆环轨道上设置有多个电磁铁，电磁铁可以单独控制，所述电磁铁通电后的磁极方向与永磁铁的磁极方向一致，在磁引力的作用下实现内轨道绕圆环轨道旋转。
17.具体的，第一切刀是由两个第一切刀片组成的，两个第一切刀片安装在双向丝杠上，所述双向丝杆配置电机以驱动两个第一切刀片的离合动作；两个第一切刀片的相对面上分别开设有半槽，两半槽用于拼成所述整形通孔，所述整形通孔的口径大于钢丝绳直径，但小于钢丝绳直径和单根钢丝断丝的直径之和。
18.具体的，所述第一切刀和所述第二切刀分别具有圆锥形刀口，且刀口的口径一大一小以便实现交错而截断翘起的钢丝。
19.具体的，第二切刀表面设置绝缘面，所述绝缘面上再设置圆环导电板，所述圆环导电板和所述第二切刀通过所述绝缘面互相绝缘，第二切刀和圆环导电板连接在检测回路中，当翘起的钢丝被第二切刀截留到第二切刀表面并延伸到圆环导电板时，第二切刀和所述圆环导电板被翘起的钢丝临时导通，激发检测回路。
20.较好的设置是，检测机构、修护机构、辅助机构顺次设置，检测机构、修护机构、辅助机构安装在同一轨道上，分别能够沿着轨道相对位移。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：
22.(1)利用断丝和断股直径大小的区别，识别钢丝绳的损伤情况是“断股”还是“断
丝”；(2)实现了在线对断丝(翘起的钢丝)进行切断处理；(3)切断断丝后，第一切刀旋转利用整形通道捋顺断丝，将钢丝绳限制为平滑无凸起的状态，避免切除该断丝后该丝剩余段出现新的凸起；(4)增加了注胶器，对钢丝绳断丝位置进行喷胶，可以将剪断剩余的钢丝粘附在钢丝绳表面，避免继续翘起；(5)增加了贴膜器，对钢丝绳断丝位置缠绕膜，膜可以进一步避免钢丝凸起，同时避免强力胶将钢丝绳与第一切刀粘附到一起；(6)缠绕膜采用易碎材质，可以在后续的钢丝绳运行过程中刮擦掉落，避免影响钢丝绳的直径。本设计方案成本较低，工程应用性强。
附图说明
23.图1为本发明实施例中钢丝绳的探伤修改装置的整体示意图；
24.图2为本发明实施例中检测机构的示意图；
25.图3为本发明实施例中检测机构的分解图；
26.图4为本发明实施例中内环体的局部剖视图；
27.图5为本发明实施例中内环体的局部分解图；
28.图6为本发明实施例中内环体的局部放大图；
29.图7为本发明实施例中内环体的局部放大图；
30.图8为本发明实施例中内环体的局部放大图；
31.图9为本发明实施例中外环体的局部分解图；
32.图10为本发明实施例中检测机构的局部放大图；
33.图11为本发明实施例中内环体与外环体脱卸的状态图；
34.图12为本发明实施例中检测机构检测钢丝断丝的状态图；
35.图13为本发明实施例中修护机构的结构图；
36.图14为本发明实施例中修护机构的分解图；
37.图15为本发明实施例中旋转机构的局部剖视图；
38.图16为本发明实施例中上切刀打开状态图；
39.图17为本发明实施例中上切刀闭合状态图；
40.图18为本发明实施例中上切刀的结构图；
41.图19为本发明实施例中圆环轨道和内轨道装配的局部剖视图；
42.图20为本发明实施例中圆环轨道和内轨道相对偏转的原理图；
43.图21为图20所示结构的俯视图；
44.图22为本发明实施例中辅助机构的结构图；
45.图23为本发明实施例中辅助机构的局部剖视图；
46.图24为本发明实施例中上、下切刀配合剪断钢丝的作业状态图；
47.图25为本发明实施例装置的作业状态图一；
48.图26为本发明实施例装置的作业状态图二；
49.图27为本发明实施例装置的作业状态图三；
50.图28为本发明实施例装置的作业状态图四；
51.图29为本发明实施例装置的作业状态图五；
52.图30为本发明实施例装置的作业状态图六；
53.图31为本发明实施例装置的作业状态图七；
54.图32为本发明实施例装置的作业状态图八；
55.图33为本发明实施例装置的作业状态图九；
56.图34为本发明实施例装置的作业状态图十；
57.图35为本发明实施例装置的作业状态图十一；
58.图36为本发明实施例装置的作业状态图十二；
59.图37为本发明实施例装置的作业状态图十三；
60.图中，1检测机构、2修护机构、3辅助机构、4内环体、5外环体、6第一动力装置、7分选盘、8金属感应器、9弹簧、10金属球、11外环骨架、12金属探测器、13钢丝绳的断股、14钢丝绳的断丝、15圆环轨道、16第二动力装置、17旋转机构、18注胶器、19贴膜器、20电磁铁、21内轨道、22上切刀(第一切刀)、23丝杆、24永磁铁、25传动器、26电机、27下切刀(第二切刀)、28绝缘体、29圆环导电板、30第三动力装置、31竖直轨道。
具体实施方式
61.以下结合附图对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本实施例中的文字描述是与附图对应的，涉及方位的描述也是基于附图的描述，不应理解为是对本发明保护范围的限制。
62.本实施例涉及钢丝绳的探伤与临时修护装置，它包括检测机构1、修护机构2、辅助机构3(图1)。检测机构1、修护机构2、辅助机构3均安装在竖直轨道31上(图1)，检测机构1在最上部，修护机构2在中部，辅助机构3在最下部。钢丝绳依次穿过这三个机构。检测机构1的作用是自动检测钢丝绳的损伤程度属于“断股”还是“断丝”；修护机构2的作用是对钢丝绳凸起的断丝进行切除，并且对损伤位置进其行涂胶和贴膜，防止钢丝再次凸起；辅助机构3的作用是协助修护机构2对钢丝绳凸起的断丝进行切除。
63.具体的，检测结构1包括内环体4、外环体5、第一动力装置6(图3)。其中，内环体4包括分选盘7、金属感应器8、弹簧9、金属球10(图4、图5)；外环体5包括外环骨架11、金属探测器12(图9)。
64.其中，分选盘7是一个圆盘状结构(图6、图7)，分选盘7的中心线处有一个通孔，该通孔允许钢丝绳从中穿过并自由滑动；在分选盘7的内部设置有4个圆柱腔a(图6)，4个圆柱腔a分别置于分选盘中心线的四周均布，并且每个圆柱腔a的中心线均与分选盘中心线垂直，圆柱腔a的作用是容纳弹簧9和金属球10(图4、图5)；分选盘7在厚度方向设置有4个“一”字缝隙b，4个“一”字缝隙b组成“十”字型，缝隙b从上到下贯穿整个分选盘；缝隙b连通分选盘7的通孔(图6)，缝隙b的作用是允许钢丝绳的单根断丝通过；在分选盘缝隙b的侧壁设置有方形槽c(图6)，方形槽c的作用是安装金属感应器8(图5)；分选盘7的上表面沿着通孔的圆周线设置有4片导向板，导向板呈弧面三角形(图6),4片导向板之间的安装间隙允许钢丝绳的单根断丝通过，且4片导向板之间的安装间隙与缝隙b位置重合(图6)，导向板的作用是当钢丝绳运动时，将凸起的单根断丝导向至缝隙b中穿过分选盘7。
65.其中，金属感应器8安装在分选盘7的方形槽c内，金属感应器8的作用是检测是否有钢丝断丝通过缝隙b。
66.通孔的口径与钢丝绳存在间隙，通孔与钢丝绳的最大间隙小于一根断丝的直径，
有益效果是：不允许凸起的断股或断丝从圆孔通过。
67.圆柱腔a的出口处为缩口结构(图6)，有益效果是：当弹簧9和金属球10安装到圆柱腔a内时，缩口结构将金属球10限制在圆柱腔a内，铁球只有部分圆弧面外露(图4)。
68.特别的，当对金属球10进行挤压时，金属球10可以压缩弹簧9使金属球缩回到分选盘7的圆柱腔a内。当挤压力消失时，金属球可以复位(图8)。
69.缝隙b的宽度大于单根钢丝的直径，并且小于单股钢丝的直径。有益效果是：只允许钢丝绳的断丝穿过，不允许钢丝绳的断股穿过(图6)。
70.金属感应器8的外表面与缝隙b的表面齐平(图4)，有益效果是：避免阻碍钢丝绳的断丝穿过缝隙b。
71.特别的，导向板的最上端设置有圆弧角(图7)。
72.分选盘7的材质为塑料，有益效果是不会对钢丝绳产生刮伤。
73.其中，外环体5包括外环骨架11、金属探测器12(图9)。外环骨架11的一端为圆环状结构，在圆环状结构上均匀设置4个空腔d(图9)，空腔d的右侧为圆柱腔，用于安装金属探测器12,空腔d的中间为通孔段，空腔d的左端为小半球状腔(图9)，用于匹配金属球10的外露部分(图4)。
74.外环体5的4个空腔位置d的小半球状腔体与内环体4的球体10位置一一对应，并且容腔d的小半球状腔体与金属球10的直径一致。
75.安装方式：分选盘7、金属感应器8、弹簧9、金属球10安装组成内环体4(图4、图10)；内环体4通过金属球10卡入安装到外环体5中(图10)；外环体的外环骨架11安装到竖直轨道31中；第一动力装置6安装到外环骨架11上，并啮合到竖直轨道中。
76.修护机构2(图1、图13)包括圆环轨道15、第二动力装置16、旋转机构17、注胶器18、贴膜器19、电磁铁20(图14)。
77.其中，圆环轨道15的一端为圆环状结构，圆环外表面均布4个电磁铁20(图14)。圆环轨道15安装在竖直轨道31上；第二动力装置16安装到圆环轨道15上，并啮合到竖直轨道31中。第二动力装置16可以驱动修护机构2上下运行。
78.其中，旋转机构17包括内轨道21、上切刀22、丝杆23、永磁铁24、传动器25、电机26(图15、图16)。内轨道21为环形凹槽结构，凹槽尺寸与圆环轨道15的尺寸一致，且二者装配到一起，可以实现内轨道21相对圆环轨道15转动(图19)。丝杆23安装在内轨道21中间，丝杆的数量为2根(图15)，丝杆为双向丝杆，可以实现夹紧或放松。上切刀22上半部分为方形体开半圆槽结构，下部分为绕半圆槽的圆锥刀结构(图18)，切刀的数量为2个，两个切刀安装到丝杆23上，可以随着丝杆相向夹紧或背向释放(图16、图17)。电机26和传动器25为丝杆23提供驱动力。永磁铁24的数量为2个，对称安装在内轨道21的外环壁面上(图20)。注胶器18和贴膜器19安装在右侧的上切刀22的上表面(图19)，并随之运动(图16)。
79.特别地，丝杆为双向丝杆，可以实现上切刀的相向夹紧或背向释放(图16、图17)。上切刀22上半部分为方形体开半圆槽结构，下部分为绕半圆槽的圆锥刀结构(图18)。
80.上切刀22的数量为两个，当相向夹紧时，两个半圆槽组成一个圆孔槽(整形通孔)，圆孔槽的直径略微大于钢丝绳直径(图17)，但小于钢丝绳直径与凸起单根断丝直径之和，有益效果是允许完整的钢丝绳在内自由滑动，即该结构可以将钢丝绳限制为“无额外凸起的钢丝绳的平滑状态”。
81.安装在圆环轨道15外表面的电磁铁20通电后的磁极方向，与安装在内轨道21的外环壁面上的永磁铁24的磁极方向一致。
82.4个电磁铁20的通断电状态是单独控制的。
83.两片上切刀22闭合时，注胶器18的喷胶嘴对准钢丝绳(图17)。
84.两片上切刀22闭合时，贴膜器19将缠绕膜贴到钢丝绳表面(图17)。
85.旋转机构的旋转工作原理为：
86.对安装在圆环轨道15外表面的4个电磁铁按顺时针方向交替供电，由于电磁铁20通电后磁极方向与永磁铁24的磁极方向一致，因此在磁引力的作用下，内轨道21可以绕圆环轨道15进行顺时针转动。相应的，安装在圆环轨道15上的其他零件随之转动(图20、图21)。
87.辅助机构3(图1、图22)包括下切刀27、绝缘体28、圆环导电板29、第三动力装置30(图23)。
88.其中，下切刀27的一端为圆锥刀形(图23)，另一端安装在竖直轨道31上；下切刀具有圆形通孔。
89.其中，第三动力装置安装在下切刀27上，并与竖直轨道31啮合，可以驱动辅助机构3上下运行(图22)。
90.其中，绝缘体28为圆环形，嵌入安装在下切刀27上(图23)。
91.其中，圆环导电板安装在绝缘体上方，并与下切刀27同轴(图23)。
92.下切刀27的刀口处为圆锥刀形(图23)。
93.下切刀27的刀口口径略微大于两个上切刀22闭合后的刀口口径，上下切刀组成圆弧裁剪刀(图24)。有益效果是，上切刀22的刀口位置可以切入到下切刀27的刀口中，以此实现裁剪效果(图34)。
94.特别的，下切刀27与圆环导电板29连接到同一个检测回路中，当钢丝绳出现断丝时，断丝14经过下切刀27的圆锥刀结构进行导向延伸，延伸后的断丝14连通的圆环导电板29和下切刀27，随之发出信号给控制系统(图30)。
95.下切刀27的材质为导电材质。
96.本实施例探伤修护装置的工作原理：
97.(1)若钢丝绳出现“断股”问题，如图25所示，此时钢丝绳的断股13会发生凸起，随着钢丝绳的移动，钢丝绳的断股13会接触并挤压分选盘7(图27)，由于分选盘上的所有间隙均小于单股钢丝绳的直径，因此断股13无法穿过分选盘7。当钢丝绳继续移动时，钢丝绳的断股13对分选盘的挤压力逐渐增大，增大到一定程度时，金属球10脱离外环骨架11的容腔d，此时金属球10压缩弹簧9并是金属球自身缩回至分选盘7上的容腔a内。之后，在钢丝绳的断股13的继续挤压下，分选盘7下移，内环体4脱离外环体5的卡扣限制(图26)。此时，由于金属球10脱离了外环骨架11的容腔d，金属探测器12对金属球10的检测信号消失，该信号信息被传送至控制系统并进行报警处理。
98.(2)若钢丝绳出现“断丝”问题，如图27所示，此时钢丝绳的断丝14会发生凸起，随着钢丝绳的继续移动，钢丝绳的断丝14向下移动并接触分选盘7。由于钢丝绳的断丝14的直径小于分选盘7上的间隙b，因此当钢丝绳继续移动时，钢丝绳的断丝14会在分选盘7的导向板的作用下，顺入并通过分选盘7的四个间隙b中的一个，最终穿过该间隙。在此过程中，金
属感应器8可以检测到钢丝绳的断丝14的信号，并将该信号发送至控制系统。
99.(3)钢丝绳的断丝14经过检测机构1的分选检测后，继续随着钢丝绳下行(图27)，下行穿过修护机构2中未闭合的两个上切刀22之间的孔隙(图29)。
100.(4)钢丝绳的断丝14继续下移，最终接触到辅助机构3的下切刀27，具体是接触到下切刀27后沿着其圆锥面导向延伸(图30)，延伸后的断丝14会连通的圆环导电板29，由于下切刀27和圆环导电板29连接在同一个直流电路中，因此二者连通后会产生电信号，该电信号被发送至控制系统后，控制钢丝绳运行停止。该电信号表明钢丝绳的断丝14已经接触到下切刀27并被下切刀27进行了一定的扩伸，此时的钢丝绳断丝14正处于较佳的裁剪位置。
101.(5)修护机构2中的电机26和传动器25开始工作，驱动丝杆23，丝杆23带动2个上切刀22相向运行并闭合(图31、图32)，闭合后的上切刀22将钢丝绳限制在中心(图32)。之后，第二动力装置16驱动整个修护机构2下移(图33)，当下移到一定位置时，上切刀22与下切刀27形成圆弧形剪刀结构，将钢丝绳的断丝14剪断(图34)。
102.(6)之后，第三动力装置30驱动辅助机构3下移，目的是腾出空间(图35)。
103.(7)之后，第二动力装置16驱动整个修护机构2缓慢下移(图35)；与此同时，内轨道21在磁力作用下开始顺时针转动(图36)。由于闭合后的上切刀可以将钢丝绳限制为“无凸起的平滑状态”，因此被剪掉断丝后的钢丝被限制在原先应有的空间槽中；此时旋转驱动机构同时进行旋转和缓慢下移两个动作。
104.(8)由于“注胶器18的喷胶嘴对准钢丝绳，贴膜器19贴到钢丝绳的表面(图17)”，因此在旋转过程中，可以将强力胶喷涂到钢丝之间的缝隙，同时将缠绕膜缠绕在钢丝绳表面。这种设计的特别效果是：上切刀22将钢丝绳限制为无凸起的平滑状态，以此确保剪掉钢丝绳的断丝后不会出现新的凸起；同时喷胶可以将剪断后剩余的钢丝粘附住，进一步避免产生凸起；缠绕膜的作用是避免强力胶将钢丝绳与上切刀粘附到一起，同时缠绕膜可以进一步避免钢丝凸起。特别的，缠绕膜可以在后续的钢丝绳运行过程中刮擦掉落，避免加粗钢丝绳的直径而影响钢丝绳的运行。
105.除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。