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一种同步带爬杆装置
一种同步带爬杆装置
【申请公布号： CN107618823A；申请权利人： 电子科技大学;发明设计人： 骆德渊; 孙锐; 高世帆; 刘颖添; 张瑞; 张法典; 李晓林; 肖立杨; 骆彦澔;】
摘要：
本发明涉及一种爬杆装置，特别涉及一种同步带爬杆装置。包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。本发明通过两条同步带驱动爬杆装置，同步带与被爬升杆件外缘的接触面积大，二者表面接触点压强较小，同时能够提供更大的爬升摩擦力，能有效避免因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏以及整个爬杆装置负载小的问题。
主权项：
一种同步带爬杆装置，其特征在于，包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。
要求：
1.一种同步带爬杆装置，其特征在于，包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。
2.根据权利要求1所述的同步带爬杆装置，其特征在于，每组爬升模块设置的同步轮数量为3个，其中的两个同步轮分别与同步带的两端啮合，另一个同步轮与同步带的中间部位啮合。
3.根据权利要求2所述的同步带爬杆装置，其特征在于，每组爬升模块还包括用于与机架相连的爬升安装架，两端的同步轮分别与爬升安装架固定相连，中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，该同步轮能向靠近或远离被爬升杆件外缘的方向运动。
4.根据权利要求3所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述爬升安装架为铝合金材料制成。
5.根据权利要求4所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述驱动装置包括直流无刷电机。
6.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述夹紧模块包括与机架相连的驱动气缸和连杆机构，所述连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点分别连有夹紧轮，所述驱动气缸带动连杆机构运动实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开。
7.根据权利要求6所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述夹紧轮外圆表面为与被爬升杆件外缘相适应的弧形。
8.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述机架为横杆和纵杆所围成的长方体结构，与爬升模块相对的一侧设有用于将爬杆装置套入被爬升杆件的开口。
9.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述同步带外层采用橡胶制成。
10.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述机架为铝合金材料制成。
一种同步带爬杆装置
技术领域
本发明涉及一种爬杆装置，特别涉及一种同步带爬杆装置。
背景技术
随着我国科学技术的迅猛发展及经济建设步伐的加快，各种杆体结构应用越来越广泛，如路灯杆、电线杆、风力发电杆、广告杆等。各种杆体竖立起来后，给设备维修、杆体清洁、杆体涂漆等作业带来了不便，因此需要一种能够在杆体上爬行的装置，从而替代人工爬杆完成高空作业，把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。
现有的爬杆装置采用的爬杆技术种类较多，也有多种设计方案，如通过气动、液压和电动来提供爬杆动力，完成爬杆动作，但大多数爬杆方案均是使用圆形摩擦轮传递动力实现整个装置沿杆件外圆表面运动，而向上爬杆运动过程需要较大的摩擦力，摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，能提供的摩擦力较小，而二者表面接触点压强大，遇到摩擦轮或杆件材料强度不足的情况就容易损坏摩擦轮或杆件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的爬杆装置使用摩擦轮传递动力时因接触面积小，接触点压强较大，而造成摩擦轮和杆件易损坏以及因摩擦轮提供的摩擦力较小而导致整个爬杆装置负载小的问题，提供一种同步带爬杆装置，该装置通过同步带与杆件外圆表面接触，提供爬升摩擦力，从而实现整个装置爬杆动作，能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏以及整个爬杆装置负载小的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种同步带爬杆装置，包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。
该爬杆装置采用了同步带驱动方式，在所有爬升模块的同步带与被爬升杆件外缘表面接触后，两组夹紧模块将爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧，提供爬升摩擦力，驱动装置驱动同步轮转动带动同步带沿被爬升杆件移动，从而实现整个装置爬杆动作。由于该爬杆装置采用两条同步带与被爬升杆件外缘接触，这比以往使用摩擦轮传递动力时其接触面积更大，二者表面接触点压强较小，因此能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏的问题，同时采用同步带与被爬升杆件外面表面多点接触，能够提供更大的爬升摩擦力，因此能解决整个爬杆装置负载小的问题。
作为本发明的优选方案，每组爬升模块设置的同步轮数量为3个，其中的两个同步轮分别与同步带的两端啮合，另一个同步轮与同步带的中间部位啮合。
该爬杆装置通过采用3个同步轮来带动同步带运动，在任一同步轮作为受力点并遇到被爬升杆件外缘出现坑洼而正压力不足时，其他的同步轮仍然能作为驱动轮并同时在其他平坦柱面点提供足够正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。由于多轮面与柱面接触，爬升装置对柱面的压强相对较小，减小了对柱面的损坏，同时同步带转动过程中只提供纵向力，较大的侧向摩擦轮减小了爬杆过程中的自旋幅度。
作为本发明的优选方案，每组爬升模块还包括用于与机架相连的爬升安装架，两端的同步轮分别与爬升安装架固定相连，中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，该同步轮能向靠近或远离被爬升杆件外缘的方向运动。
当中间的同步轮遇到被爬升杆件外缘出现坑洼时，由于该同步轮与爬升安装架采用浮动方式相连接，同步轮的中心可以调整，使得同步轮可以向靠近被爬升杆件外缘运动，从而使同步带保持贴紧坑洼表面，保证爬升过程中同步带与被爬升杆件外缘接触面积足够大，该同步轮仍然能作为驱动轮并提供正压力，因而能在较恶劣的爬杆环境下实现整个爬杆装置的正常爬升。
作为本发明的优选方案，所述爬升安装架为铝合金材料制成。
由于铝合金材料密度低、强度高，其既满足爬升安装架使用的强度要求，又可以减轻爬升安装架的重量，有利于整个爬杆装置的轻量化设计，进而可以减少爬杆装置运动的能量消耗。
作为本发明的优选方案，所述驱动装置包括直流无刷电机。由于直流无刷电机具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构，其可靠性高，使用寿命长，运转噪音低，因而用来驱动整个爬杆装置效果更好。
作为本发明的优选方案，所述夹紧模块包括与机架相连的驱动气缸和连杆机构，所述连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点分别连有夹紧轮，所述驱动气缸带动连杆机构运动实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开。
通过驱动气缸的活塞杆伸缩带动连杆机构运动，使连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点处的夹紧轮贴紧或远离杆件外缘，从而实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开，使用气缸和连杆的传动结构，使气缸活塞杆运动传递到夹紧轮上的力由费力到省力，实现快速抱杆，同时连杆机构放大了气缸的推力，给同步带提供足够的正压力。
作为本发明的优选方案，所述夹紧轮外圆表面为与被爬升杆件外缘相适应的弧形。将夹紧轮外圆表面设计成与被爬升杆件外缘相适应的弧形，这样夹紧轮在与被爬升杆件外缘夹紧后，夹紧轮与杆件外圆表面为面接触，接触应力较小，可以减少夹紧轮和杆件出现损坏的现象。
作为本发明的优选方案，所述机架为横杆和纵杆所围成的长方体结构，与爬升模块相对的一侧设有用于将爬杆装置套入被爬升杆件的开口。
通过在机架上与爬升模块相对的侧面设置开口，在夹紧模块松开后，该开口便于将爬杆装置套在或者移开被爬升杆件的外圆。
作为本发明的优选方案，所述同步带外层采用橡胶制成。由于橡胶材料具有很好的耐磨性和很高的弹性，同步带的外层的橡胶与被爬升杆件的外圆接触后能提供更大的摩擦力，从而实现整个爬杆装置的正常爬升，同时橡胶具有减震效果，可以减少爬杆装置在爬升过程中的噪声与振动。
作为本发明的优选方案，所述机架为铝合金材料制成。
由于铝合金材料密度低、强度高，其既满足机架使用的强度要求，又可以减轻机架的重量，有利于整个爬杆装置的轻量化设计，进而可以减少爬杆装置运动的能量消耗。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、由于该爬杆装置采用两条同步带与被爬升杆件外缘接触，这比以往使用摩擦轮传递动力时其接触面积更大，二者表面接触点压强较小，因此能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏的问题，同时采用同步带与被爬升杆件外缘多点接触，能够提供更大的爬升摩擦力，因此能解决整个爬杆装置负载小的问题；
2、该爬杆装置通过采用3个同步轮来带动同步带运动，在任一同步轮作为受力点并遇到被爬升杆件外缘出现坑洼而正压力不足时，其他的同步轮仍然能作为驱动轮并同时在其他平坦柱面点提供足够正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。由于多轮面与柱面接触，爬升装置对柱面的压强相对较小，减小了对柱面的损坏，同时同步带转动过程中只提供纵向力，较大的侧向摩擦轮减小了爬杆过程中的自旋幅度；
3、中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，当中间的同步轮遇到被爬升杆件外缘出现坑洼时，由于该同步轮与爬升安装架采用浮动方式相连接，同步轮的中心可以调整，使得同步轮可以向靠近被爬升杆件外缘运动，从而使同步带保持贴紧坑洼表面，保证爬升过程中同步带与被爬升杆件外缘接触面积足够大，该同步轮仍然能作为驱动轮并提供正压力，因而能在较恶劣的爬杆环境下实现整个爬杆装置的正常爬升。
附图说明
图1为实施例1中的同步带爬杆装置的立体图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1中的机架立体图。
图4为图1中的夹紧模块立体图。
图5为图1中爬升模块立体图。
图6为图5中的中间的同步轮浮动安装结构立体图。
图7为图5中的爬升安装架立体图。
图中标记：1-机架，11-横杆，12-纵杆，2-爬升模块，21-驱动电机，22-爬升安装架，221-爬升安装杆，222-爬升安装架固定框，23-同步带，24-浮动机构，241-浮动座，242-浮动板，243-弹簧，244-T型轴，245-弹簧座，246-转轴，25-同步轮，26-同步轮轴，27-法兰轴承，28-同步轮固定座，29-驱动电机固定座，3-夹紧模块，31-驱动气缸，32-驱动气缸固定座，33-从动推杆支座，34-滑轨固定座，35-第一滑块，36-滑轨，37-第二滑块，38-连杆机构，381-滑块推杆，382-滑块联动杆，383-从动推杆，39-夹紧轮，4-被爬升杆件。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种同步带爬杆装置；
如图1-图5所示，本实施例中的同步带爬杆装置，包括机架1，所述机架1上设有两组爬升模块2和两组夹紧模块3，每组爬升模块2通过爬升安装架22上的爬升安装架固定框222与机架1的横杆11相连接，每组夹紧模块3通过驱动气缸固定座32、从动推杆支座33和滑轨固定座34与机架1的纵杆12相连接，所有爬升模块2和夹紧模块3所围成的腔体用于容纳被爬升杆件4，在两组爬升模块2的同步带23与被爬升杆件4外圆表面接触后，两组夹紧模块3将爬杆装置与被爬升杆件4外缘抱紧，提供爬升摩擦力，驱动电机29驱动同步轮25转动带动同步带23沿被爬升杆件4移动，从而实现整个装置爬杆动作。
该爬杆装置采用了同步带驱动方式，由于该爬杆装置采用两条同步带与被爬升杆件外缘接触，这比以往使用摩擦轮传递动力时其接触面积更大，二者表面接触点压强较小，因此能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏的问题，同时采用同步带与被爬升杆件外缘多点接触，能够提供更大的爬升摩擦力，因此能解决整个爬杆装置负载小的问题。
如图2、图5和图7所示，本实施例中的爬升模块2包括爬升安装架22和用于与被爬升杆件4外缘接触的同步带23，所述同步带23是环形结构，其内圈包裹着同步轮25，同步带23的内圈为同步齿槽，与所述同步带23的内圈同步齿槽相啮合的有三个同步轮25，其中的两个同步轮25分别与同步带23的两端啮合，另一个同步轮25与同步带23的中间部位啮合，所述爬升安装架22包括爬升安装杆221和爬升安装架固定框222，两端的同步轮25通过同步轮轴26、法兰轴承27和同步轮固定座28与爬升安装杆221固定相连，中间的同步轮25通过浮动机构24与爬升安装杆221相连，两端之一的同步轮25上连有用于驱动爬杆装置沿被爬升杆件4运动的驱动电机21。
该爬杆装置通过采用三个同步轮来带动同步带移动，中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，在任一同步轮作为受力点并遇到被爬升杆件外缘出现坑洼而正压力不足时，其他的同步轮仍然能作为驱动轮并同时在其他平坦柱面点提供足够正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。同时由于多轮面与柱面接触，爬升装置对柱面的压强相对较小，减小了对柱面的损坏，较大的侧向摩擦轮减小了爬杆的自旋幅度。
如图2、图3和图4所示，本实施例中的夹紧模块3包括驱动气缸31和连杆机构38，所述驱动气缸31通过驱动气缸固定座32与机架1上的纵杆12相连，所述夹紧模块3还包括与机架1上的纵杆12相连的滑轨固定座34和从动推杆支座33，所述滑轨固定座34上连有滑轨36，所述滑轨36上设有沿滑轨36运动的第一滑块35和第二滑块37，所述连杆机构38包括两块滑块推杆381和两块滑块联动杆382组成平行四边形，其中一块滑块联动杆382的两端分别与第一滑块35和第二滑块37铰接，并随第一滑块35和第二滑块37沿滑轨36做直线运动，另一块滑块联动杆382的两个铰点上分别连有夹紧轮39，所述连杆机构38还包括从动推杆383，所述从动推杆383一端与从动推杆支座33铰接，一端与夹紧轮39铰接，所述驱动气缸31带动连杆机构38运动实现夹紧轮39与被爬升杆件4外圆抱紧与松开。
通过驱动气缸的活塞杆伸缩带动第一滑块和第二滑块沿滑轨运动，进而带动连杆机构的两个铰点沿滑轨移动，而连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点处的夹紧轮贴紧或远离杆件外缘，从而实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开，使用气缸和连杆的传动结构，使气缸活塞杆运动传递到夹紧轮上的力由费力到省力，实现快速抱杆，同时连杆机构放大了气缸的推力，给同步带提供足够的正压力。
如图6和图7所示，本实施例中的浮动机构24包括与爬升安装架22中的爬升安装杆221相连的浮动座241和弹簧座245以及设于同步轮25两侧的两块浮动板242，两块浮动板242一端通过转轴246与浮动座241铰接，另一端连有T型轴244，所述T型轴244沿弹簧座245上的孔运动，所述T型轴244外还套有弹簧243。
当同步轮遇到被爬升杆件外缘出现坑洼时，在弹簧弹性恢复力的作用下，同步轮的中心将会绕浮动座的铰接中心转动，使得同步轮向靠近被爬升杆件外缘运动，从而使同步带保持贴紧坑洼表面，该同步轮仍然能作为驱动轮并提供正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。
如图3所示，本实施例中的机架1为横杆11和纵杆12所围成的长方体结构，与爬升模块2相对的一侧设有用于将爬杆装置套入被爬升杆件的开口。通过在机架上与爬升模块相对的侧面设置开口，在夹紧模块松开后，该开口便于将爬杆装置套在或者移开被爬升杆件的外圆。
本实施例中，所述同步带23外层采用橡胶制成。由于橡胶材料具有很好的耐磨性和很高的弹性，同步带的外层的橡胶与被爬升杆件的外圆接触后能提供更大的摩擦力，从而实现整个爬杆装置的正常爬升，同时橡胶具有减震效果，可以减少爬杆装置在爬升过程中的噪声与振动。
本实施例中，所述夹紧轮39外圆表面为与被爬升杆件外缘相适应的弧形。将夹紧轮外圆表面设计成与被爬升杆件外缘相适应的弧形，这样夹紧轮在与被爬升杆件外缘夹紧后，夹紧轮与杆件外圆表面为面接触，接触应力较小，可以减少夹紧轮和杆件出现损坏的现象。
本实施例中，所述机架1和爬升安装架22均为铝合金材料制成。由于铝合金材料密度低、强度高，其既满足机架和爬升安装架使用的强度要求，又可以减轻机架和爬升安装架的重量，有利于整个爬杆装置的轻量化设计，进而可以减少爬杆装置运动的能量消耗。
具体地，将两组爬升模块2通过爬升安装架22上的爬升安装架固定框222与机架1的横杆11相连接，将两组夹紧模块3通过驱动气缸固定座32、从动推杆支座33和滑轨固定座34与机架1的纵杆12相连接，将组装好的爬杆装置通过机架1上的开口套在被爬升杆件4的外圆后，所有爬升模块2和夹紧模块3所围成的腔体用于容纳被爬升杆件4，在两组爬升模块2的同步带23与被爬升杆件4外圆表面接触后，两组夹紧模块3中的驱动气缸31的活塞杆伸出带动与第一滑块35和第二滑块37相铰接的滑块联动杆382沿滑轨36向上做直线运动，再加上从动推杆383的配合动作，使夹紧轮39与被爬升杆件4外圆抱紧并提供足够正压力，然后驱动电机21驱动同步轮25旋转从而带动同步带23移动，进而带动整个爬杆装置沿被爬升杆件4向上爬升。
实施例2
本实施例中的同步带爬杆装置，包括机架1，所述机架1上设有三组爬升模块2和两组夹紧模块3，每组爬升模块2通过爬升安装架22上的爬升安装架固定框222与机架1的横杆11相连接，每组夹紧模块3通过驱动气缸固定座32、从动推杆支座33和滑轨固定座34与机架1的纵杆12相连接，所有爬升模块2和夹紧模块3所围成的腔体用于容纳被爬升杆件4，在三组爬升模块2的同步带23与被爬升杆件4外圆表面接触后，夹紧模块3将爬杆装置与被爬升杆件4外缘抱紧，提供爬升摩擦力，驱动电机29驱动同步轮25转动带动同步带23沿被爬升杆件4移动，从而实现整个装置爬杆动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【申请公布号： CN107618823A；申请权利人： 电子科技大学;发明设计人： 骆德渊; 孙锐; 高世帆; 刘颖添; 张瑞; 张法典; 李晓林; 肖立杨; 骆彦澔;】
摘要：
本发明涉及一种爬杆装置，特别涉及一种同步带爬杆装置。包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。本发明通过两条同步带驱动爬杆装置，同步带与被爬升杆件外缘的接触面积大，二者表面接触点压强较小，同时能够提供更大的爬升摩擦力，能有效避免因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏以及整个爬杆装置负载小的问题。
主权项：
一种同步带爬杆装置，其特征在于，包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。
要求：
1.一种同步带爬杆装置，其特征在于，包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。
2.根据权利要求1所述的同步带爬杆装置，其特征在于，每组爬升模块设置的同步轮数量为3个，其中的两个同步轮分别与同步带的两端啮合，另一个同步轮与同步带的中间部位啮合。
3.根据权利要求2所述的同步带爬杆装置，其特征在于，每组爬升模块还包括用于与机架相连的爬升安装架，两端的同步轮分别与爬升安装架固定相连，中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，该同步轮能向靠近或远离被爬升杆件外缘的方向运动。
4.根据权利要求3所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述爬升安装架为铝合金材料制成。
5.根据权利要求4所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述驱动装置包括直流无刷电机。
6.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述夹紧模块包括与机架相连的驱动气缸和连杆机构，所述连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点分别连有夹紧轮，所述驱动气缸带动连杆机构运动实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开。
7.根据权利要求6所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述夹紧轮外圆表面为与被爬升杆件外缘相适应的弧形。
8.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述机架为横杆和纵杆所围成的长方体结构，与爬升模块相对的一侧设有用于将爬杆装置套入被爬升杆件的开口。
9.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述同步带外层采用橡胶制成。
10.根据权利要求1-5之一所述的同步带爬杆装置，其特征在于，所述机架为铝合金材料制成。
一种同步带爬杆装置
技术领域
本发明涉及一种爬杆装置，特别涉及一种同步带爬杆装置。
背景技术
随着我国科学技术的迅猛发展及经济建设步伐的加快，各种杆体结构应用越来越广泛，如路灯杆、电线杆、风力发电杆、广告杆等。各种杆体竖立起来后，给设备维修、杆体清洁、杆体涂漆等作业带来了不便，因此需要一种能够在杆体上爬行的装置，从而替代人工爬杆完成高空作业，把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。
现有的爬杆装置采用的爬杆技术种类较多，也有多种设计方案，如通过气动、液压和电动来提供爬杆动力，完成爬杆动作，但大多数爬杆方案均是使用圆形摩擦轮传递动力实现整个装置沿杆件外圆表面运动，而向上爬杆运动过程需要较大的摩擦力，摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，能提供的摩擦力较小，而二者表面接触点压强大，遇到摩擦轮或杆件材料强度不足的情况就容易损坏摩擦轮或杆件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的爬杆装置使用摩擦轮传递动力时因接触面积小，接触点压强较大，而造成摩擦轮和杆件易损坏以及因摩擦轮提供的摩擦力较小而导致整个爬杆装置负载小的问题，提供一种同步带爬杆装置，该装置通过同步带与杆件外圆表面接触，提供爬升摩擦力，从而实现整个装置爬杆动作，能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏以及整个爬杆装置负载小的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种同步带爬杆装置，包括机架，所述机架内设有至少两组爬升模块，每组所述爬升模块包括用于与被爬升杆件外缘接触的同步带以及至少两个与所述同步带相啮合的同步轮，所述同步轮上连有用于驱动同步带沿被爬升杆件运动的驱动装置，所述机架上还对应设有用于将所述爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧的夹紧模块。
该爬杆装置采用了同步带驱动方式，在所有爬升模块的同步带与被爬升杆件外缘表面接触后，两组夹紧模块将爬杆装置与被爬升杆件外缘抱紧，提供爬升摩擦力，驱动装置驱动同步轮转动带动同步带沿被爬升杆件移动，从而实现整个装置爬杆动作。由于该爬杆装置采用两条同步带与被爬升杆件外缘接触，这比以往使用摩擦轮传递动力时其接触面积更大，二者表面接触点压强较小，因此能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏的问题，同时采用同步带与被爬升杆件外面表面多点接触，能够提供更大的爬升摩擦力，因此能解决整个爬杆装置负载小的问题。
作为本发明的优选方案，每组爬升模块设置的同步轮数量为3个，其中的两个同步轮分别与同步带的两端啮合，另一个同步轮与同步带的中间部位啮合。
该爬杆装置通过采用3个同步轮来带动同步带运动，在任一同步轮作为受力点并遇到被爬升杆件外缘出现坑洼而正压力不足时，其他的同步轮仍然能作为驱动轮并同时在其他平坦柱面点提供足够正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。由于多轮面与柱面接触，爬升装置对柱面的压强相对较小，减小了对柱面的损坏，同时同步带转动过程中只提供纵向力，较大的侧向摩擦轮减小了爬杆过程中的自旋幅度。
作为本发明的优选方案，每组爬升模块还包括用于与机架相连的爬升安装架，两端的同步轮分别与爬升安装架固定相连，中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，该同步轮能向靠近或远离被爬升杆件外缘的方向运动。
当中间的同步轮遇到被爬升杆件外缘出现坑洼时，由于该同步轮与爬升安装架采用浮动方式相连接，同步轮的中心可以调整，使得同步轮可以向靠近被爬升杆件外缘运动，从而使同步带保持贴紧坑洼表面，保证爬升过程中同步带与被爬升杆件外缘接触面积足够大，该同步轮仍然能作为驱动轮并提供正压力，因而能在较恶劣的爬杆环境下实现整个爬杆装置的正常爬升。
作为本发明的优选方案，所述爬升安装架为铝合金材料制成。
由于铝合金材料密度低、强度高，其既满足爬升安装架使用的强度要求，又可以减轻爬升安装架的重量，有利于整个爬杆装置的轻量化设计，进而可以减少爬杆装置运动的能量消耗。
作为本发明的优选方案，所述驱动装置包括直流无刷电机。由于直流无刷电机具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构，其可靠性高，使用寿命长，运转噪音低，因而用来驱动整个爬杆装置效果更好。
作为本发明的优选方案，所述夹紧模块包括与机架相连的驱动气缸和连杆机构，所述连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点分别连有夹紧轮，所述驱动气缸带动连杆机构运动实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开。
通过驱动气缸的活塞杆伸缩带动连杆机构运动，使连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点处的夹紧轮贴紧或远离杆件外缘，从而实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开，使用气缸和连杆的传动结构，使气缸活塞杆运动传递到夹紧轮上的力由费力到省力，实现快速抱杆，同时连杆机构放大了气缸的推力，给同步带提供足够的正压力。
作为本发明的优选方案，所述夹紧轮外圆表面为与被爬升杆件外缘相适应的弧形。将夹紧轮外圆表面设计成与被爬升杆件外缘相适应的弧形，这样夹紧轮在与被爬升杆件外缘夹紧后，夹紧轮与杆件外圆表面为面接触，接触应力较小，可以减少夹紧轮和杆件出现损坏的现象。
作为本发明的优选方案，所述机架为横杆和纵杆所围成的长方体结构，与爬升模块相对的一侧设有用于将爬杆装置套入被爬升杆件的开口。
通过在机架上与爬升模块相对的侧面设置开口，在夹紧模块松开后，该开口便于将爬杆装置套在或者移开被爬升杆件的外圆。
作为本发明的优选方案，所述同步带外层采用橡胶制成。由于橡胶材料具有很好的耐磨性和很高的弹性，同步带的外层的橡胶与被爬升杆件的外圆接触后能提供更大的摩擦力，从而实现整个爬杆装置的正常爬升，同时橡胶具有减震效果，可以减少爬杆装置在爬升过程中的噪声与振动。
作为本发明的优选方案，所述机架为铝合金材料制成。
由于铝合金材料密度低、强度高，其既满足机架使用的强度要求，又可以减轻机架的重量，有利于整个爬杆装置的轻量化设计，进而可以减少爬杆装置运动的能量消耗。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、由于该爬杆装置采用两条同步带与被爬升杆件外缘接触，这比以往使用摩擦轮传递动力时其接触面积更大，二者表面接触点压强较小，因此能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏的问题，同时采用同步带与被爬升杆件外缘多点接触，能够提供更大的爬升摩擦力，因此能解决整个爬杆装置负载小的问题；
2、该爬杆装置通过采用3个同步轮来带动同步带运动，在任一同步轮作为受力点并遇到被爬升杆件外缘出现坑洼而正压力不足时，其他的同步轮仍然能作为驱动轮并同时在其他平坦柱面点提供足够正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。由于多轮面与柱面接触，爬升装置对柱面的压强相对较小，减小了对柱面的损坏，同时同步带转动过程中只提供纵向力，较大的侧向摩擦轮减小了爬杆过程中的自旋幅度；
3、中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，当中间的同步轮遇到被爬升杆件外缘出现坑洼时，由于该同步轮与爬升安装架采用浮动方式相连接，同步轮的中心可以调整，使得同步轮可以向靠近被爬升杆件外缘运动，从而使同步带保持贴紧坑洼表面，保证爬升过程中同步带与被爬升杆件外缘接触面积足够大，该同步轮仍然能作为驱动轮并提供正压力，因而能在较恶劣的爬杆环境下实现整个爬杆装置的正常爬升。
附图说明
图1为实施例1中的同步带爬杆装置的立体图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1中的机架立体图。
图4为图1中的夹紧模块立体图。
图5为图1中爬升模块立体图。
图6为图5中的中间的同步轮浮动安装结构立体图。
图7为图5中的爬升安装架立体图。
图中标记：1-机架，11-横杆，12-纵杆，2-爬升模块，21-驱动电机，22-爬升安装架，221-爬升安装杆，222-爬升安装架固定框，23-同步带，24-浮动机构，241-浮动座，242-浮动板，243-弹簧，244-T型轴，245-弹簧座，246-转轴，25-同步轮，26-同步轮轴，27-法兰轴承，28-同步轮固定座，29-驱动电机固定座，3-夹紧模块，31-驱动气缸，32-驱动气缸固定座，33-从动推杆支座，34-滑轨固定座，35-第一滑块，36-滑轨，37-第二滑块，38-连杆机构，381-滑块推杆，382-滑块联动杆，383-从动推杆，39-夹紧轮，4-被爬升杆件。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种同步带爬杆装置；
如图1-图5所示，本实施例中的同步带爬杆装置，包括机架1，所述机架1上设有两组爬升模块2和两组夹紧模块3，每组爬升模块2通过爬升安装架22上的爬升安装架固定框222与机架1的横杆11相连接，每组夹紧模块3通过驱动气缸固定座32、从动推杆支座33和滑轨固定座34与机架1的纵杆12相连接，所有爬升模块2和夹紧模块3所围成的腔体用于容纳被爬升杆件4，在两组爬升模块2的同步带23与被爬升杆件4外圆表面接触后，两组夹紧模块3将爬杆装置与被爬升杆件4外缘抱紧，提供爬升摩擦力，驱动电机29驱动同步轮25转动带动同步带23沿被爬升杆件4移动，从而实现整个装置爬杆动作。
该爬杆装置采用了同步带驱动方式，由于该爬杆装置采用两条同步带与被爬升杆件外缘接触，这比以往使用摩擦轮传递动力时其接触面积更大，二者表面接触点压强较小，因此能有效解决因摩擦轮与杆件外圆表面接触面积小，而造成摩擦轮和杆件易损坏的问题，同时采用同步带与被爬升杆件外缘多点接触，能够提供更大的爬升摩擦力，因此能解决整个爬杆装置负载小的问题。
如图2、图5和图7所示，本实施例中的爬升模块2包括爬升安装架22和用于与被爬升杆件4外缘接触的同步带23，所述同步带23是环形结构，其内圈包裹着同步轮25，同步带23的内圈为同步齿槽，与所述同步带23的内圈同步齿槽相啮合的有三个同步轮25，其中的两个同步轮25分别与同步带23的两端啮合，另一个同步轮25与同步带23的中间部位啮合，所述爬升安装架22包括爬升安装杆221和爬升安装架固定框222，两端的同步轮25通过同步轮轴26、法兰轴承27和同步轮固定座28与爬升安装杆221固定相连，中间的同步轮25通过浮动机构24与爬升安装杆221相连，两端之一的同步轮25上连有用于驱动爬杆装置沿被爬升杆件4运动的驱动电机21。
该爬杆装置通过采用三个同步轮来带动同步带移动，中间的同步轮与爬升安装架浮动相连，在任一同步轮作为受力点并遇到被爬升杆件外缘出现坑洼而正压力不足时，其他的同步轮仍然能作为驱动轮并同时在其他平坦柱面点提供足够正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。同时由于多轮面与柱面接触，爬升装置对柱面的压强相对较小，减小了对柱面的损坏，较大的侧向摩擦轮减小了爬杆的自旋幅度。
如图2、图3和图4所示，本实施例中的夹紧模块3包括驱动气缸31和连杆机构38，所述驱动气缸31通过驱动气缸固定座32与机架1上的纵杆12相连，所述夹紧模块3还包括与机架1上的纵杆12相连的滑轨固定座34和从动推杆支座33，所述滑轨固定座34上连有滑轨36，所述滑轨36上设有沿滑轨36运动的第一滑块35和第二滑块37，所述连杆机构38包括两块滑块推杆381和两块滑块联动杆382组成平行四边形，其中一块滑块联动杆382的两端分别与第一滑块35和第二滑块37铰接，并随第一滑块35和第二滑块37沿滑轨36做直线运动，另一块滑块联动杆382的两个铰点上分别连有夹紧轮39，所述连杆机构38还包括从动推杆383，所述从动推杆383一端与从动推杆支座33铰接，一端与夹紧轮39铰接，所述驱动气缸31带动连杆机构38运动实现夹紧轮39与被爬升杆件4外圆抱紧与松开。
通过驱动气缸的活塞杆伸缩带动第一滑块和第二滑块沿滑轨运动，进而带动连杆机构的两个铰点沿滑轨移动，而连杆机构上靠近被爬升杆件外缘的两个铰点处的夹紧轮贴紧或远离杆件外缘，从而实现夹紧轮与被爬升杆件外缘抱紧与松开，使用气缸和连杆的传动结构，使气缸活塞杆运动传递到夹紧轮上的力由费力到省力，实现快速抱杆，同时连杆机构放大了气缸的推力，给同步带提供足够的正压力。
如图6和图7所示，本实施例中的浮动机构24包括与爬升安装架22中的爬升安装杆221相连的浮动座241和弹簧座245以及设于同步轮25两侧的两块浮动板242，两块浮动板242一端通过转轴246与浮动座241铰接，另一端连有T型轴244，所述T型轴244沿弹簧座245上的孔运动，所述T型轴244外还套有弹簧243。
当同步轮遇到被爬升杆件外缘出现坑洼时，在弹簧弹性恢复力的作用下，同步轮的中心将会绕浮动座的铰接中心转动，使得同步轮向靠近被爬升杆件外缘运动，从而使同步带保持贴紧坑洼表面，该同步轮仍然能作为驱动轮并提供正压力从而实现整个爬杆装置的正常爬升。
如图3所示，本实施例中的机架1为横杆11和纵杆12所围成的长方体结构，与爬升模块2相对的一侧设有用于将爬杆装置套入被爬升杆件的开口。通过在机架上与爬升模块相对的侧面设置开口，在夹紧模块松开后，该开口便于将爬杆装置套在或者移开被爬升杆件的外圆。
本实施例中，所述同步带23外层采用橡胶制成。由于橡胶材料具有很好的耐磨性和很高的弹性，同步带的外层的橡胶与被爬升杆件的外圆接触后能提供更大的摩擦力，从而实现整个爬杆装置的正常爬升，同时橡胶具有减震效果，可以减少爬杆装置在爬升过程中的噪声与振动。
本实施例中，所述夹紧轮39外圆表面为与被爬升杆件外缘相适应的弧形。将夹紧轮外圆表面设计成与被爬升杆件外缘相适应的弧形，这样夹紧轮在与被爬升杆件外缘夹紧后，夹紧轮与杆件外圆表面为面接触，接触应力较小，可以减少夹紧轮和杆件出现损坏的现象。
本实施例中，所述机架1和爬升安装架22均为铝合金材料制成。由于铝合金材料密度低、强度高，其既满足机架和爬升安装架使用的强度要求，又可以减轻机架和爬升安装架的重量，有利于整个爬杆装置的轻量化设计，进而可以减少爬杆装置运动的能量消耗。
具体地，将两组爬升模块2通过爬升安装架22上的爬升安装架固定框222与机架1的横杆11相连接，将两组夹紧模块3通过驱动气缸固定座32、从动推杆支座33和滑轨固定座34与机架1的纵杆12相连接，将组装好的爬杆装置通过机架1上的开口套在被爬升杆件4的外圆后，所有爬升模块2和夹紧模块3所围成的腔体用于容纳被爬升杆件4，在两组爬升模块2的同步带23与被爬升杆件4外圆表面接触后，两组夹紧模块3中的驱动气缸31的活塞杆伸出带动与第一滑块35和第二滑块37相铰接的滑块联动杆382沿滑轨36向上做直线运动，再加上从动推杆383的配合动作，使夹紧轮39与被爬升杆件4外圆抱紧并提供足够正压力，然后驱动电机21驱动同步轮25旋转从而带动同步带23移动，进而带动整个爬杆装置沿被爬升杆件4向上爬升。
实施例2
本实施例中的同步带爬杆装置，包括机架1，所述机架1上设有三组爬升模块2和两组夹紧模块3，每组爬升模块2通过爬升安装架22上的爬升安装架固定框222与机架1的横杆11相连接，每组夹紧模块3通过驱动气缸固定座32、从动推杆支座33和滑轨固定座34与机架1的纵杆12相连接，所有爬升模块2和夹紧模块3所围成的腔体用于容纳被爬升杆件4，在三组爬升模块2的同步带23与被爬升杆件4外圆表面接触后，夹紧模块3将爬杆装置与被爬升杆件4外缘抱紧，提供爬升摩擦力，驱动电机29驱动同步轮25转动带动同步带23沿被爬升杆件4移动，从而实现整个装置爬杆动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
