一种输电铁塔自动攀爬装置及其攀爬方法与流程

本发明涉及电力运行用设备，特别是涉及一种输电铁塔自动攀爬装置及其攀爬方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、电力是当下社会应用最广泛的清洁能源之一，为经济发展和社会稳定提供了坚强保障。输电铁塔作为电力传输系统的关键支柱，其自身服役性能将直接或间接地影响输电线路的安全稳定运行，因此，要确保电力供应的可靠性与安全性，就要及时对输电铁塔进行定期或者不定期的检修维护，比如紧固螺栓、焊接加固修复、除锈及喷涂修复等。

3、目前，输电铁塔的检修维护往往是由人工攀爬完成，检修人员一般需要携带安全绳进行攀爬，通过挂接安全绳等作为安全保障措施。这种方式不仅具有一定的危险性，而且也存在效率低下、人工成本高昂等问题。而且受天气影响较大。因此，亟需一种自动化程度高、稳定性强、灵活性高的自动攀爬输电铁塔的装置及方法。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种输电铁塔自动攀爬装置及其攀爬方法，能够实现输电角钢塔和特高压钢管塔的自动攀爬，自动化程度高，可携带不同设备进行相应的检修维护作业，灵活性高，应用范围广，提高了作业效率高，降低了人工成本。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种输电铁塔自动攀爬装置，包括主体结构和夹持组件，主体结构的顶部安装有第一滑轨，第一滑轨与滑轨底座滑动连接；

4、主体结构的前后两侧安装有第二滑轨，夹持组件通过第二滑轨与主体结构滑动连接；

5、夹持组件有多组，每组夹持组件均包括爪形夹紧机构和气动夹紧机构。

6、作为进一步的实现方式，主体结构的一端设有多个伺服电机，每个伺服电机的输出端均与第一传动丝杠相连接，第一传动丝杠与固定连接在夹持组件顶部的丝杠螺母螺纹连接。

7、作为进一步的实现方式，夹持组件和伺服电机一一对应，均有三个，三个夹持组件分别为上夹持组件、中夹持组件和下夹持组件。

8、作为进一步的实现方式，爪形夹紧机构包括驱动控制板，驱动控制板的底部与爪形连杆机构铰接，爪形连杆机构由多个连杆组成，每个连杆均由多个杆状体以特定的形态铰接而成。

9、作为进一步的实现方式，驱动控制板上设有多个螺纹孔，螺纹孔内均螺纹连接有第二传动丝杠，第二传动丝杠与驱动爪形夹紧机构的电机的输出端固定连接。

10、作为进一步的实现方式，多个螺纹孔的中间部位设有一孔洞，孔洞与气动夹紧机构的驱动气缸外表面滑动连接。

11、作为进一步的实现方式，气动夹紧机构包括驱动气缸，驱动气缸的活塞杆末端与直角夹具固定连接；

12、驱动气缸的活塞杆上缠绕有控制弹簧；

13、直角夹具用来夹持的一侧设有凹槽以及多个多功能传感器和吸附电磁铁。

14、作为进一步的实现方式，夹持组件还包括滑轨框架，爪形夹紧机构和气动夹紧机构均安装在滑轨框架上，滑轨框架的顶部设有丝杠螺母、内嵌滚动体和润滑油槽，内嵌滚动体和润滑油槽与第二滑轨相互匹配。

15、作为进一步的实现方式，主体结构上还安装有多个限位传感器，分别对多个夹持组件的滑动位置进行限定。

16、本发明的第二个方面，提供了一种输电铁塔自动攀爬装置的攀爬方法，包括：

17、s1将本装置安装在输电铁塔下方，将各个夹持组件滑动到各自的上限位点，启动驱动气缸用的电机和驱动爪形夹紧机构的电机，使各个夹持组件的爪形夹紧机构和气动夹紧机构夹紧输电铁塔；

18、s2启动伺服电机，通过第一丝杠与各个夹持组件顶部的丝杠螺母将伺服电机输出端的旋转运动转化为主体结构与各个夹持组件之间的直线运动，使主体结构相对于各个夹紧的夹持组件向上滑动直到各个夹持组件处于各自的下限位点；

19、s3上夹持组件的爪形夹紧机构和气动夹紧机构松开，对应的驱动上夹持组件的伺服电机启动带动对应的第一丝杠旋转，丝杠螺母通过第一丝杠传递的动力带动上夹持组件滑动至其上限位点，而后爪形夹紧机构和气动夹紧机构同时作用夹紧，在此期间，中夹持组件和下夹持组件始终保持夹紧状态；

20、s4在上夹持组件的爪形夹紧机构和气动夹紧机构夹紧后，利用同样的方式，依次将中夹持组件和下夹持组件滑动到其上限位点后夹紧，然后重复执行步骤s1到s4，直至攀爬装置到达作业地点；

21、s5步进电机驱动滑轨底座进行运动，灵活调整设备的作业范围。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、(1)本发明的输电铁塔自动攀爬装置，利用多个夹持组件夹紧输电铁塔，每个夹持组件均由单独的伺服电机控制，可以单独沿着主体结构的第二滑轨滑动，避免出现误动作的严重问题。基于“仿生学”原理，通过主体结构和多个夹持组件的相对滑动设计，可实现输电角钢塔和特高压钢管塔的自动攀爬。主体结构顶部的滑轨底座可携带不同设备进行相应的检修维护作业，应用范围广，且通过润滑油槽和内嵌滚动体，滑轨底座在步进电机的驱动下沿第一滑轨在主体结构顶部滑动，可以灵活调整设备的作业范围，同时实现稳定控制。第一滑轨和第二滑轨采用机械轨道分离式设计，简化控制方法，避免产生干涉，保证控制准确性。

24、(2)本发明的输电铁塔自动攀爬装置，夹持组件采用爪形夹紧机构和气动夹紧机构相结合的“双夹紧”设计方案，实现安全双冗余设计，充分保障安全。夹持组件具有“死点”位置设计，依靠精密传感器实时检测夹持组件的位置，设计闭环控制系统，能够实现安全限位保护，保证稳定性和安全性，其中，气动夹紧机构应用断气保压和电磁吸附力断电保持技术，即便在突发气源泄漏与突然断电时，仍能保持一定压力，保证夹紧安全性。另外，夹持组件与滑轨底座的内嵌滚动体使其与滑轨的面接触变为线接触，可大幅减小摩擦，降低阻力，提升运动效率。

技术特征：

1.一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，包括主体结构和夹持组件，所述主体结构的顶部安装有第一滑轨，所述第一滑轨与滑轨底座滑动连接；

2.如权利要求1所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，所述主体结构的一端设有多个伺服电机，每个所述伺服电机的输出端均与第一传动丝杠相连接，所述第一传动丝杠与固定连接在夹持组件顶部的丝杠螺母螺纹连接。

3.如权利要求2所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，所述夹持组件和伺服电机一一对应，均有三个，三个所述夹持组件分别为上夹持组件、中夹持组件和下夹持组件。

4.如权利要求1所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，所述爪形夹紧机构包括驱动控制板，所述驱动控制板的底部与爪形连杆机构铰接，所述爪形连杆机构由多个连杆组成，每个所述连杆均由多个杆状体以特定的形态铰接而成。

5.如权利要求4所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，所述驱动控制板上设有多个螺纹孔，所述螺纹孔内均螺纹连接有第二传动丝杠，所述第二传动丝杠与驱动爪形夹紧机构的电机的输出端固定连接。

6.如权利要求5所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，多个所述螺纹孔的中间部位设有一孔洞，所述孔洞与气动夹紧机构的驱动气缸外表面滑动连接。

7.如权利要求1所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，所述气动夹紧机构包括驱动气缸，所述驱动气缸的活塞杆末端与直角夹具固定连接；

8.如权利要求1所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，所述夹持组件还包括滑轨框架，所述爪形夹紧机构和气动夹紧机构均安装在滑轨框架上，所述滑轨框架的顶部设有丝杠螺母和润滑油槽，所述润滑油槽与第二滑轨相互匹配。

9.如权利要求1所述的一种输电铁塔自动攀爬装置，其特征在于，所述主体结构上还安装有多个限位传感器，分别对多个夹持组件的滑动位置进行限定。

10.一种输电铁塔自动攀爬装置的攀爬方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种输电铁塔自动攀爬装置及其攀爬方法，属于电力运行用设备技术领域，包括主体结构和夹持组件，主体结构的顶部安装有第一滑轨，第一滑轨与滑轨底座滑动连接，主体结构的前后两侧安装有第二滑轨，夹持组件通过第二滑轨与主体结构滑动连接，夹持组件有多组，每组夹持组件均包括爪形夹紧机构和气动夹紧机构。本发明能够实现输电角钢塔和特高压钢管塔的自动攀爬，自动化程度高，可携带不同设备进行相应的检修维护作业，灵活性高，应用范围广，提高了作业效率高，降低了人工成本。技术研发人员：薛天祥,李新梅,张忠文,索帅,李文,杜宝帅,王广川,谢清宽,张鲁宁,步衍江,严黔,李志明受保护的技术使用者：国网山东省电力公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/23