一种用于绳轨式提升设备的可变径牵引轮的制作方法

[0001]
本实用新型属于特种提升设备技术领域，具体涉及一种用于绳轨式提升设备的可变径牵引轮。


背景技术：

[0002]
绳轨式提升设备(现有技术中也被称为爬绳/线机器人、攀爬机器人、爬绳式提升机等)属于特种提升设备，主要应用于狭小、高深、户外环境中人员物资运输，如城市高楼火灾的救援攀登与逃生、矿井救援、野外探险及救援等，可减少相应的人力与时间消耗。
[0003]
特殊的应用场景要求绳轨式提升设备在满足一定负载能力的前提下自身体积重量越小越好；而为了提高绳轨式提升设备在不同负载下的运行效率，需要其具备机械变速功能，采用传统变速箱会大大增加整体的重量与体积，不符合要求。基于改变与绳索接触半径的变速原理，本实用新型设计出一种可变接触半径的主动牵引轮，其可作为绳轨式提升设备的执行机构。现有相关技术分析如下：
[0004]
①
现有绝大多数绳轨式提升设备的执行机构为不可变径的摩擦轮，存在着负载能力低、提升效率低、传动比单一的缺点，影响了绳轨式提升设备的整体性能；
[0005]
②
现有采用变接触半径变速原理的机构与技术主要集中在带传动、链传动领域，其传动介质为v型带或者特殊的传动链条，且存在结构过于复杂，轴向空间大的问题。
[0006]
相关度最高的实用新型专利为本人之前的一项实用新型：一种用于攀爬装置的绳索传动的变径摩擦轮(专利号：cn109386586a)。涉及一种可用作绳轨式提升设备执行机构的变径摩擦轮，其结构组成与变径效果：其由定摩擦盘、动摩擦盘、止动螺母组成。动摩擦盘可沿定摩擦盘上的凹槽滑动，两摩擦盘之间的轴向距离随之改变，从而改变两摩擦盘工作面组成的绳槽深度，最终达到改变与绳索接触半径的效果，该机构主要存在以下不足：
[0007]
①
该变径摩擦轮与绳索接触面无表面织构，且在运行时仅有单侧摩擦轮与绳索接触作用，单位弧度的负载能力有限，需要绳索缠绕多圈才可提供一定的负载能力，导致机构的体积增加；
[0008]
②
摩擦传动提升的机理必然导致绳索相对摩擦轮发生弹性滑动，导致效率低下；
[0009]
③
该变径摩擦轮在变径时，其与绳索的接触中心面会相对安装基准面发生轴向位移。此时为了确保运行的可靠性，绳索压紧机构也需要随之调整位置，这种调整的手动操作繁琐且精度不高。


技术实现要素：

[0010]
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型旨在提供一种用于绳轨式提升设备的可变径牵引轮,本实用新型所提供轮式牵引装置负载能力强、效率高、体积小、可变径。
[0011]
为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：
[0012]
一种用于绳轨式提升设备的可变径牵引轮，包括轮弧块、连杆机构、轮毂、轴套和限位销。
[0013]
所述轮毂通过限位销设于轴套上，所述轮毂外周可转动的设置有若干组连杆机构。每组连杆机构上可转动的设置有轮弧块。所述连杆机构数量是轮弧块数量的两倍。所述各轮弧块可以拼成一个闭合的圆环。
[0014]
所述轮弧块外侧具有绳槽。所述轮弧块内径位置设有两个凹槽结构，轮弧块内径的凹槽结构与相应连杆机构一端铰接，连杆机构的另一端与轮毂外周铰接。
[0015]
所述轮毂包括外侧轮毂和内侧轮毂，所述内侧轮毂固定设于轴套内端，所述外侧轮毂可滑动的设于轴套外端，限位销可用于调整外侧轮毂的位置并定位。
[0016]
进一步的,所述所述连杆机构由异形螺钉和连杆组成，所述异形螺钉设于连杆两端。
[0017]
进一步的,所述所述连杆两端具有碗状外形，碗底中心开有圆孔，并具有一条末端封闭的滑槽。所述异形螺钉的一端为半球状，另一端为螺柱。所述轮弧块内径的凹槽结构内设有螺纹孔，所述连杆的一碗状末端通过螺柱紧固于轮弧块凹槽内的螺纹孔中，所述连杆的另一碗状末端通过异形螺钉铰接在轮毂外周的凹槽中，异形螺钉的螺柱可在连杆碗状末端的滑槽中滑动。
[0018]
进一步的,所述轮毂内径具有插齿结构，所述插齿结构与轴套外轮廓的凹槽形成间隙配合，并可沿轴套外轮廓的凹槽滑动，所述插齿数量与轴套外表面的凹槽结构数量一致。所述插齿数量为8-50个。
[0019]
进一步的,所述轴套的外表具有凹槽结构，该凹槽结构在轴套的一端具有拔模特征。
[0020]
进一步的,所述轴套在具有拔模特征的一端加工有孔结构。所述限位销与轴套一端的孔结构相配合。
[0021]
进一步的,所述轮弧块的数量记为n，n∈[5,12]，单个轮弧块对应的弧度为2π/n。
[0022]
进一步的,所述轮毂的外周具有n个凹槽结构，轮毂外周的凹槽结构与连杆机构一端的球头铰接。
[0023]
进一步的,所述连杆机构与轮弧块及轮毂之间的连接方式为球铰连接，所述连杆相对轮弧块和轮毂具有三个旋转自由度。
[0024]
进一步的,所述连杆机构的结构及其与轮弧块和轮毂连接方式可由球铰变成普通铰接方式。
[0025]
进一步的,所述绳槽表面均匀排列着规则的凸棱结构，凸棱高度(即凸棱顶端距离绳槽表面的高度)为2～3.5mm，单个轮弧块中凸棱数量为二到九个。
[0026]
进一步的,所述内侧轮毂与轴套之间的链可根据绳轨式提升设备的具体特征改变，可以为固定连接(可直接固连亦可共同固连于某一机构上)，也可以是非固定连接。
[0027]
进一步的,所述限位销固定在轴套上的形式可以改变，可以为螺纹连接、磁性连接、弹性连接等。
[0028]
本实用新型的有益效果为：
[0029]
①
与现有摩擦轮相比，本实用新型涉及的变径牵引轮的绳槽中具有凸棱状表面织构，具有更高的负载能力和效率；
[0030]
②
与现有摩擦轮相比，本实用新型涉及的变径牵引轮能够改变其与绳索的接触半径，进而使得采用本机构的绳轨式提升设备具有机械变速功能，从而更好地适应不同环境
下的运行；
[0031]
③
与现有变径传动机构相比，本实用新型在变径后所需要的轴向空间明显减小，特别适用于绳轨式提升设备等对体积或空间有严苛要求的场合；
[0032]
④
与现有的用于绳轨式提升设备的可变径摩擦轮相比，本实用新型的可变径牵引轮在变径后其与绳索的接触中心面不会相对安装基准面发生轴向位移，从而更易于保持空中姿态的稳定，同时其降低了对导向压紧机构的要求，减少了整体设备的调整操作时间。
附图说明
[0033]
图1为本实用新型结构示意图；
[0034]
图2为连杆机构结构示意图；
[0035]
图3为轴套结构示意图；
[0036]
图4为变径操作及效果图。
[0037]
附图标记：1-轮弧块，2-连杆机构，2-1-异形螺钉，2-2-连杆，3-轮毂，3-1-外侧轮毂，3-2-内侧轮毂，4-轴套，5-限位销，a-最小径状态,b-调整状态,c-中间径状态,d-最大径状态。
具体实施方式
[0038]
为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本实用新型技术方案作进一步具体描述：
[0039]
如图1-图4所示，一种用于绳轨式提升设备的可变径牵引轮，包括轮弧块1、连杆机构2、轮毂3、轴套4和限位销5。
[0040]
轮毂3通过限位销5设置在轴套4上。轮毂3的外周可转动的设置有若干组连杆机构2，每组连杆机构2包括两个连杆机构2，每组连杆机构2上可转动的设置有轮弧块1。连杆机构2数量是轮弧块1数量的两倍。各轮弧块1可以拼成一个闭合的圆环。
[0041]
轮弧块1的数量为n个；单个轮弧块1对应的弧度为2π/n，n个轮弧块1可以拼成一个闭合的圆环。
[0042]
轮弧块1外侧具有绳槽，绳槽表面均匀排列着规则的凸棱结构，凸棱高度(即凸棱顶端距离绳槽表面的高度)为2～3.5mm，单个轮弧块中凸棱数量为2～9个。
[0043]
轮弧块1内径位置具有两个凹槽结构，凹槽结构与连杆机构2一端的球头铰接，并且提供连杆机构2旋转及收纳所需的空间，不会产生运动干涉。
[0044]
连杆机构2的数量为轮弧块1的两倍，连杆机构2由异形螺钉2-1和连杆2-2组成。
[0045]
连杆2-2两端具有碗状外形，碗底中心开有圆孔，并具有一条末端封闭的滑槽。
[0046]
异形螺钉2-1的一端为半球状，另一端为螺柱。螺柱紧固于轮弧块1凹槽内的螺纹孔中，异形螺钉2-1的半球头与轮弧块1凹槽共同组成一个层状空间，该层状空间即为连杆2-2的碗状末端的活动区域。
[0047]
异形螺钉2-1的螺柱可在连杆2-2碗状末端的滑槽中滑动，从而确保连杆2-2具有三个旋转自由度。
[0048]
连杆2-2的另一碗状末端通过异形螺钉2-1铰接在轮毂3外周的凹槽中，情形与上述类似。
[0049]
轴套4的外表具有凹槽结构，数量为m，该凹槽结构在轴套4的一端具有拔模特征，拔模特征使得轮毂3在旋转一定角度后重新插入凹槽的操作难度降低。轴套4在具有拔模特征的一端加工有孔结构。
[0050]
轮毂3内径具有插齿结构，与轴套4外轮廓的凹槽形成间隙配合，并可沿轴套4外轮廓的凹槽滑动；插齿数量记为m，m值越大则本机构的接触半径调整越精细，但强度越低、加工越复杂，m∈[8,50]，本例中m＝24。
[0051]
轮毂3的外周具有n个凹槽结构，凹槽结构与连杆机构2一端的球头铰接，并且提供连杆机构旋转以及收纳所需的空间，不会产生运动干涉。
[0052]
轮毂3包括外侧轮毂3-1和内侧轮毂3-2，内侧轮毂3-2固定设置在轴套4上，外侧轮毂3-1可滑动的设置在轴套4上，可通过限位销5对外侧轮毂3-1调整位置和定位。
[0053]
连杆机构2与轮弧块1和轮毂3连接方式为球铰连接，连杆2-2相对轮弧块1和轮毂3具有三个旋转自由度。
[0054]
限位销5与轴套4一端的孔结构相配合，可以限制轮毂3在轴套4上的滑动，使其位置固定。
[0055]
连杆机构2的结构及其与轮弧块1和轮毂3连接方式可由球铰变成普通铰接方式，该情况下连杆2-2相对轮弧块1和轮毂3的旋转自由度降为一，变径操作时内侧轮毂随外侧轮毂一起滑动，但在旋转外侧轮毂时内侧轮毂保持静止。
[0056]
内侧轮毂3-2与轴套4之间的链也可以根据绳轨式提升设备的具体特征改变，可以为固定连接(可直接固连亦可共同固连于某一机构上)，也可以是非固定连接。
[0057]
限位销5固定在轴套4上的形式可以为螺纹连接、磁性连接、弹性连接等。
[0058]
变径操作过程如下：
[0059]
第一步：拔出限位销5；
[0060]
第二步：沿轴套向外拉出外侧轮毂3-1，内侧轮毂3-2则保持不动；旋转外侧轮毂3-1一定角度，使外侧轮毂3-1内孔插齿与轴套4的另一条凹槽对齐，沿凹槽将轮毂推入轴套对应位置；
[0061]
第三步：插入限位销5并使外侧轮毂3-1固定。
[0062]
外侧轮毂3-1相对内侧轮毂3-2(同时也是相对轴套)转过一定角度后，轮弧块1距离轴套4轴心的位置会发生改变，即轮弧块1轮廓线外接圆的半径会发生改变，如图4中a、b、c、d，与此相应，绳槽与绳索的接触半径随之发生改变。
[0063]
可用于绳轨式提升设备，且在变径后其与绳索的接触中心面不会相对安装基准面发生轴向位移，从而更易于保持空中姿态的稳定，同时其降低了对导向压紧机构的要求，减少了整体设备的调整操作时间。
[0064]
上述实施例只是对本实用新型技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本实用新型技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本实用新型进行各种修改和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些修改和变型在内。