一种升降套管结构的制作方法

本发明涉及一种升降套管结构。

背景技术：

在日常电站巡检时，巡检机器人巡检的对象有时在比较远的位置时，由于路径限制，而无法到达。因此通过伸缩机构将相机伸出去，减小与被巡检对象的距离。但是由于常规设计的螺旋伸缩机构复杂，结构偏大，不能有效快速的进行伸缩运动，同时伴随着故障率高等问题，导致巡检效率低下。

中国发明专利文献cn102235840a《一种举靶机器人升降系统》阐述了一种采用弹簧管制材料的升降系统，其定位方式为开关定位，推动杆和接力柱相互作用完成升降功能，此种装置适用与打靶过程中靶标要么升起，要么收起的应用场景，靶标质量较轻采用相互内嵌套的弹簧管制材可以满足相应需求。此种方案不适用于通过中央控制器控制连续升降的应用场景，同时在负载较重时难以保证升降机构的稳定性。

中国发明专利申请cn104942826a《一种机器人升降装置及升降方法》中公开了一种采用拉绳加多级滑轨的机器人升降方案，该装置升降时为逐级升降，对拉绳要求较高，非常实用于较大型的机器人，对于小型伸缩距离较大的机器人其稳定性会减小，此外，该发明专利申请采用拉绳升降，拉绳既作为提升动力传递使用，也是各滑臂的承重绳，在升降过程，拉绳容易晃动，使得机器人升降不够稳当。

技术实现要素：

为解决现有技术的问题，本发明提供一种升降套管结构，采用多级套管升降，能够在有限空间内伸长到需求的长度，实现有序伸缩，结构紧凑，体积小，传动平稳。

本发明提供的升降套管结构，包括套管组件，所述套管组件包括多个套管以及相应的连接套，所述连接套安装在套管的下端外壁上；所述连接套上具有台阶，或者，所述套管的内壁设置有台阶；所述套管的外壁设置有凸块；各套管逐层嵌套，内层套管可沿外层套管移动；伸长时，内层套管的凸块接触外层套管的连接套上的台阶后，或者接触外层套管内壁上的台阶后，带动外层套管移动；收缩时，内层套管的连接套接触外层套管的连接套后，带动外层套管移动。本发明结构简单，采用逐级嵌套结构，伸缩时，由内层套管带动外层套管移动，进行多级传动，能够在有限空间内伸长到需要的长度，实现有序伸缩，在小空间内具有较大的伸缩范围，结构紧凑、体积小。

为避免套管伸缩时晃动，确保套管之间按照规定路线相对滑动，内层套管的外壁上设置有限位块或线槽，外层套管的内壁上设置有与内层套管上的限位块或线槽匹配的线槽或限位块，所述限位块插在线槽中，确保套管沿线槽滑动。

本发明还提供一种升降套管结构，包括套管组件，所述套管组件包括多个套管以及相应的连接套，所述连接套安装在套管的下端外壁上；所述套管的外壁设置有凸块，套管的内壁上设置有限位块；各套管逐层嵌套，内层套管可沿外层套管移动；伸长时，内层套管的凸块接触外层套管上的限位块后，带动外层套管移动；收缩时，内层套管的连接套接触外层套管的连接套后，带动外层套管移动。该升降套管结构将限位块设置在套管内壁上，一方面可以利用限位块与凸块配合实现有序伸长，另一方面，在内层套管内层套管的外壁上设置有线槽，将限位块插在线槽中，就可以实现直线滑动，避免套管晃动，限位块应尽量设置在套管的下端。

为便于挂载机器人，增强升降的稳定性，本发明包括两组结构相同的套管组件，两组套管组件的各对应层级的套管共用一个连接套，即，连接套的两端分别安装在两组套管组件对应层级的套管的下端外壁上，利用连接套将两组套管组件对应层级的套管连接起来，大大增强套管组件的稳定性。可以是部分对应层级的套管共用一个连接套，也可以是全部对应层级的套管都用一个连接套。

两组套管组件由提升机构驱动，所述提升机构包括电机和两根拉带，两根拉带分别位于其中一组套管组件的最内层套管内，拉带的两端分别与电机输出轴、最内层套管连接，收缩时，电机将拉带卷在输出轴上，伸长时，电机逐步释放拉带，两根拉带共用一个电机，实现两组套管组件的同步升降，无需另设电机同步装置。

为避免套管组件超范围移动而导致机器人与支架等碰撞，损坏机器人，本发明所述提升机构还包括限位开关和开关触发件，所述限位开关安装在最内层套管的连接套上，当限位开关碰触开关触发件，电机停机。

本发明所述套管组件由提升机构驱动；所述提升机构包括电机和拉带，所述拉带位于最内层套管内，拉带的两端分别与电机输出轴、最内层套管连接。所述提升机构还包括限位开关和开关触发件，所述限位开关安装在最内层套管的连接套上，当限位开关碰触开关触发件，电机停机。

为方便设备布局，本发明所述提升机构还包括轴承，所述拉带绕轴承后与电机输出轴连接，利用轴承改变拉带的方向，可以灵活设置电机的安装位置。

本发明采用多级套管嵌套结构，实现有秩序地多级伸缩，使其在小空间内具有较大的伸缩范围，实现了在有限空间中完成满足需求的伸长。本发明结构紧凑，质量轻，逐级伸缩，满足具体产品应用中要求的伸缩机构具有结构紧凑、体积小、能够在有限空间内伸长到需求的长度的要求。通过设置限位块与线槽，实现直线移动，避免套管的晃动。本发明结构简单，故障率低，成本低；体积小，传动平稳。

附图说明

图1为本发明结构示意图一；

图2为本发明结构示意图二(未示出电机、轴承等)；

图3为本发明套管组件俯视图；

图4为第五套管与第四套管套接示意图；

图5为拉带与第一套管连接示意图；

图6为六层套管套接示意图。

图中：1-支架；2a-左上稳定套；2b-右上稳定套；3a-左下连接套；3b-右下连接套；4-第五连接套；5、第四连接套；6-第三连接套；7-第二连接套；8a-左支撑架连接套；8b-右支撑架连接套；9a-左固定套管；9b-右固定套管；10-左第五套管；10b-右第五套管；11-左第四套管；11b-右第四套管；12-左第三套管；13-左第二套管；14-左第一套管；15-第五凸块；16-第四凸块；17-第三凸块；18-第二凸块；19-第一凸块；20-第六限位块；21-第五限位块；22-第四限位块；23-第三限位块；24-第二限位块；25-第一限位块；26-电机；27-轴承；28a-左拉带；28b-右拉带；29-限位开关；30-开关触发件；31-加强板；32-拉带固定板；33-固定螺栓；34-轨道；33-左下连接套台阶；34-第五台阶；35-第四台阶；36-第三台阶；37-第二台阶。

具体实施方式

本发明提供的升降套管结构，包括多个套管，各套管逐层套在一起，最外层套管外套有固定套管。

如图1-2、6所示，图中示出的是六层套管结构(含最外层的固定套管)，并且包括左、右两个套管组件，左、右两个套管组件的对应的左、右套管的结构相同。结合图3、4、5，以图1、2中左侧套管组件为例，详细说明本发明的套管组件的结构。左固定套管9a安装在支架1上，为确保左固定套管9a的稳定性，左固定套管9a的上下两端分别通过左上稳定套2a、左下连接套3a安装在支架1上，左上稳定套2a、左下连接套3a分别套在左固定套管9a的上下两端。左固定套管9a的内壁上设置有凸出的第六限位块20，左下连接套3a的下端的内壁上设置有左下连接套台阶33，左下连接套3a套在左固定套管9a的下端，左下连接套3a的底面位于左固定套管9a的底面的下方，左下连接套3a上的左下连接套台阶33水平伸向左固定套管9a的轴线。

结合图2、3、4、6，左第五套管10、左第四套管11、左第三套管12、左第二套管13、左第一套管14结构基本相同。左第五套管10的外壁上设置有第五凸块15，外壁上还沿套管轴向设置的线槽(图中未示出)，该线槽与第六限位块20相适配，第六限位块20可沿左第五套管10上的线槽进行直线移动，左第五套管10的内部上设置有凸出的第五限位块21；左第五套管10的下端套有第五连接套4，第五连接套4的底面位于左第五套管10的底面的下方，第五连接套4的下端的内壁上设置有第五台阶34，该第五台阶34水平伸向左第五套管10的轴线。左第四套管11的外壁上设置有第四凸块16，外壁上还沿套管轴向设置的线槽(图中未示出)，左第四套管11的内壁上设置有凸出的第四限位块22；左第四套管11的下端套有第四连接套5，第四连接套5的底面位于左第四套管11的底面的下方，第四连接套5的下端的内壁上设置有第四台阶35，该第四台阶35水平伸向左第四套管11的轴线。左第三套管12的外壁上设置有第三凸块17，外壁上还沿套管轴向设置的线槽(图中未示出)，左第三套管12的内壁上设置有凸出的第三限位块23；左第三套管12的下端套有第三连接套6，第三连接套6的底面位于左第三套管12的底面的下方，第三连接套6的下端的内壁上设置有第三台阶36，该第三台阶36水平伸向左第三套管12的轴线。左第二套管13的外壁上设置有第二凸块18，外壁上还沿套管轴向设置的线槽(图中未示出)，左第二套管13的内壁上设置有凸出的第二限位块24；左第二套管13的下端套有第二连接套7，第二连接套7的底面位于左第二套管13的底面的下方，第二连接套7的下端的内壁上设置有第二台阶37，该第二台阶37水平伸向左第二套管13的轴线。左第一套管14的外壁上设置有第一凸块19，外壁上还沿套管轴向设置的线槽(图中未示出)，左第一套管14的内壁上设置有凸出的第一限位块25；由于限位块是用于与线槽配合，进行直线限位，由于左第一套管14内没有套设其他套管，因此，第一限位块25是多余的，可以去掉；左第一套管14的下端套有左支撑架连接套8a，左支撑架连接套8a的作用是用于挂接机器人。从图3可以看到，各套管上都设置有多个凸块，相应地，左下连接套、右下连接套、各连接套上的台阶也要做对应数量和位置的设置。各凸块应尽量设置在套管的上端，这样在下降时，套管可以更长地伸出。套管的形状可以是多样的，图中示出的形状是方形，也可以是圆形。

下面详细说明本发明的套管组件是如何嵌套的。左第一套管14套在左第二套管13中，左第二套管13内壁上的第二限位块24插在左第一套管14外壁的线槽中；左第二套管13套在左第三套管12中，左第三套管12内壁上的第三限位块23插在左第二套管13外壁的线槽中；左第三套管12套在左第四套管11中，左第四套管11内壁上的第四限位块22插在左第三套管外壁的线槽中；左第四套管11套在左第五套管10中，左第五套管10内壁上第五限位块21插在左第四套管11外壁的线槽中；左第五套管10套在左固定套管9a中，左固定套管9a内壁上的第六限位块20插在左第五套管10外壁的线槽中。由于限位块与线槽的配合，主要用于在套管升降时，使得相邻套管之间的升降时直线升降，因此，限位块与线槽的位置可以对换，以左第五套管10与左第四套管11为例，可以将限位块设置在左第四套管11的外壁上，在左第五套管10的内部上设置相应的线槽，同样可以实现直线升降控制，依此类推，各套管上的限位块、线槽都可以做相应调整。

为了实现机器人升降的稳定，本发明采用的双套管结构，如图1、2、6所示，在左固定套管9a、左第五套管10、左第四套管11、左第三套管12、左第二套管13、左第一套管14的对称位置设置右固定套管9b、右第五套管10b、右第四套管11b、右第三套管、右第二套管、右第一套管。从图中还可以看出，左固定套管9a、右固定套管9b的下端分别套接有左下连接套3a、右下连接套3b，右固定套管9b通过两端的右上稳定套2b、右下连接套3b安装在支架上，右下连接套3b的底面低于右固定套管9b的底面，右下连接套3b的内壁具有伸进右固定套管9b的台阶。左第一套管14、右第一套管上分别套接左支撑架连接套8a、右支撑架连接套8b(机器人挂载在左支撑架连接套8a、右支撑架连接套8b上)，左第五套管10、右第五套管共用第五连接套4，第五连接套4的两端分别套在左第五套管10、右第五套管的的下端，第五连接套4上具有伸进右第五套管的台阶。左第四套管11、右第四套管共用第四连接套5，第四连接套5的两端分别套在左第四套管11、右第四套管的的下端，第四连接套5上具有伸进右第四套管的台阶。左第三套管12、右第三套管共用第三连接套6，第三连接套6的两端分别套在左第三套管12、右第三套管的的下端，第三连接套6上具有伸进右第三套管的台阶。左第二套管13、右第二套管共用第二连接套7，第二连接套7的两端分别套在左第二套管13、右第二套管的的下端，第二连接套7上具有伸进右第二套管的台阶。

图1、2示出的是套管组件全部收在一起的结构，收缩后，左支撑架连接套8a、右支撑架连接套8b抵靠在第二连接套7上，第二连接套7抵靠在第三连接套6上，第三连接套6抵靠在第四连接套5上。

下面详细说明本发明提供的套管组件的升降方法，仍以左侧套管组件为例。(1)各套管收缩在一起，进行下降操作，驱动机构带动左第一套管14下降，当左第一套管14外壁上的第一凸块19接触到第二连接套7(套在左第二套管13外壁上)上的第二台阶37时，左第一套管带动左第二套管一同下降。当左第二套管13外壁上的第二凸块18接触到第三连接套6(套在左第三套管12上)上的第三台阶36时，左第二套管带动左第三套管一同下降。当左第三套管12外壁上的第三凸块17接触到第四连接套5(套在左第四套管11上)上的第四台阶35时，左第三套管带动左第四套管一同下降。当左第四套管11外壁上的第四凸块16接触到第五连接套4(套在左第五套管10上)上的第五台阶34时，左第四套管带动左第五套管一同下降。当左第五套管10外壁上的第五凸块15接触到左下连接套3a(套在左固定套管9a上)上的左下连接套台阶33时，由于左固定套管9a固定不动，左第五套管停止下降。(2)收缩时，驱动机构带动左第一套管14上升，左第一套管14逐渐收入左第二套管13中；当左支撑架连接8a接触到第二连接套7时，左第一套管14带动左第二套管13一同上升，左第二套管13逐渐收入左第三套管12中。当第二连接套7接触到第三连接套6时，左第二套管13带动左第三套管12一同上升，左第三套管12逐渐收入左第四套管11中；当第三连接套6接触到第四连接套5时，左第三套管12带动左第四套管11一同上升，左第四套管11逐渐收入左第五套管10中；当第四连接套5接触到第五连接套4时，左第四套管11带动左第五套管10一同上升，左第五套管10逐渐收入左固定套管9a中；当第五连接套4接触到左下连接套3a时，驱动机构停止工作，收缩完成。由于无需第五连接套带动左固定套管9a(左固定套管9a固定不动)上升，因此，可以通过对驱动机构进行设置，使得左第五套管10收缩到位时停止工作，这样，第五连接套4也可以不接触左下连接套3a。

由于设置台阶与凸块的目的在于，台阶与凸块配合，使得内层套管的凸块在碰到外层套管的台阶后，带动外层套管一同移动，因此，可以将台阶直接设置在外层套管的内壁上，台阶应尽可能设置在外层套管的下端，这样内层套管可以伸出更长。也可以不设置台阶，而是由限位块代替，限位块一方面起到限制内层套管移动，使得内层套管伸出到位后带动外层套管移动，另一方面与线槽配合，使得套管直线移动。

如图3所示，凸台与限位块位于不同垂直面上，这种设置方式，可以避免凸台、限位块、台阶之间产生不必要干扰。如果凸块、限位块、台阶三者设置在同一垂直面上，应避免将限位块设置在凸块与台阶之间，如果限位块设置在两者之间，将会导致凸块与台阶无法接触，此时就会变成前段所描述的结构，利用限位块代替了台阶或凸块，具体来说，如果限位块设置在外层套管的内壁上，则限位块代替了台阶，如果限位块设置在内层套管的外壁上，则限位块代替了凸台。

结合图1、5详细说明驱动套管组件伸缩的提升机构。提升机构包括电机26、左拉带28a、右拉带28b，左拉带、右拉带分别用于拉动左、右侧套管组件。电机26安装在支架1上。如图5所示，以左拉带28a的安装为例，说明拉带的安装方式。左第一套管14的下端安装有固定螺栓33，固定螺栓33水平插入左第一套管，左拉带28a位于左第一套管14中，其下端安装在固定螺栓33上，左拉带的两侧设置有拉带固定板32，固定螺栓33穿过拉带固定板，拉带固定板32有利于左拉带28a的稳固安装，同时避免左拉带28a单凭与固定螺栓的安装点受力而容易导致拉带损坏。左拉带28a的上端安装在电机26的输出轴上。为方便设备布局，支架1上还安装有两个轴承27，左拉带28a的上端经轴承27后与电机输出轴连接。右拉带28b的安装方式与左拉带28a相同，支架1上同样安装有两个用于改变右拉带方向的轴承(图中未示出)，右拉带28b也是安装在电机26的输出轴上，也就是说，左、右拉带共用一个电机。套管组件收缩时，电机26的输出轴将拉带回收并绕在输出轴上，套管被提升；伸长时，电机26的输出轴将拉带释放，套管被放下。

如图1所示，当套管组件收缩到位后，机器人(图中未示出)的行走机构与轨道34对齐，这样机器人可以自主行走到轨道34上。为避免套管组件收缩过度导致机器人碰撞损坏，左支撑架连接套8a上安装有限位开关29，支架1上具有加强板31，加强板31上安装有开关触发件30，该开关触发件与电机或控制装置连接，当机器人移动到位时，限位开关29碰到开关触发件30，电机直接停止运转，或者由控制装置控制电机停止运转。