CN114019970B - 一种超速锁止机构及轨道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超速锁止机构及轨道巡检机器人，锁止器本体的一端通过端盖密封，锁止器本体内部设有轴承以及与之相配的转动轴转动轴，轴承固定于锁止器本体内壁，转动轴的两端分别伸出锁止器本体和端盖后连接于对应驱动轮相连；转动轴上设有四个舌片和两个簧片，通过簧片分别对舌片限位；驱动轮转速为每秒4转以下时，簧片限制舌片使其不与锁止器本体接触，驱动轮速度大于每秒4转时，行走方向的一对舌片克服簧片的弹力后张开与锁止器本体接触，发生摩擦并在摩擦力的作用下进一步张开直到完全锁止，使得转动轴和驱动轮不再运动。

Description

一种超速锁止机构及轨道巡检机器人

技术领域

本发明属于轨道机器人技术，具体涉及一种超速锁止机构及轨道巡检机器人。

背景技术

轨道巡检机器人常用于各种管廊，隧道以及输煤栈桥等需要长期定点巡检的场景。在运行过程中，机器人免不了需要经历上下爬坡的工况，特别是输煤栈桥，几乎90%的时间机器的都处于坡道上。

坡道工作为轨道机器人带来一个风险点，就是预防机器人失电溜坡的问题。失电的原因可能多种多样，但是结果都是造成机器人失控，失去动力，又加上处于坡道上，因此回造成整个机器人从坡道冲下，对沿途的设备和人员造成威胁。

最初预防这种风险是采用电机失电抱闸的方案，即安装失电阻尼器，在机器人断电的情况下锁止转动轴，但是这个方案所带来的弊端在于，如果不给机器人供电将无法手动移动机器人，对机器人安装，检修和维护造成极大的困难。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种超速锁止机构及轨道巡检机器人，本发明的超速锁止机构能够迅速装配到驱动轮上，实现超速锁止，结构简单，安全高效。

技术方案：本发明的一种超速锁止机构，包括锁止器本体和端盖，锁止器本体的一端通过端盖密封，锁止器本体内部设有轴承以及与之相配的转动轴，轴承固定于锁止器本体内壁，转动轴的两端分别伸出锁止器本体和端盖后连接于对应驱动轮相连；所述转动轴上设有两对舌片和两个簧片，两对舌片均固定于转动轴的轴体且每一对舌片均沿转动轴轴对称分布，所述两个簧片固定于转动轴且位于舌片外侧用于对两对舌片限位；驱动轮带动转动轴转动后，四个舌片和两个簧片随动；当驱动轮转速小于预设值时，舌片的弹性和离心力均为未超出簧片的压力，簧片限制舌片使其不与锁止器本体接触；当驱动轮转动大于或等于预设值时，舌片的弹性和离心力超出簧片的压力，其中一对舌片张开接触到锁止器本体内壁，最终锁死转动轴。

其中两对舌片和簧片均可随着转动轴转动而转动，并通过轴承固定于锁止器本体内。

进一步地，所述舌片一共有四片，依次包括第一舌片，第二舌片、第三舌片和第四舌片，第一舌片和第二舌片沿转动轴轴对称，第三舌片和第四舌片沿转动轴轴对称；所述两个簧片分别为第一簧片和第二簧片，第一簧片限制第一舌片和第四舌片，第二簧片限制第二舌片和第三舌片。

进一步地，所述驱动轮转速为每秒4转以下时，簧片限制舌片使其不与锁止器本体内壁接触，驱动轮速度大于或者等于每秒4转时，所有舌片克服簧片的弹力后张开与锁止器本体内壁接触，且行走方向的一对舌片与锁止器本期内壁发生摩擦后在摩擦力的作用下进一步张开直到完全锁止，使得转动轴和驱动轮被卡住锁死，不再运动。

进一步地，所述舌片包括依次连接的头部、中部和根部，根部固定于转动轴，头部远离转动轴且其边缘呈弧形。通过该结构和形状的设计，使得当转动轴速度过快（即离心力较大时），舌片会突破簧片的压制且头部边缘抵触到锁止器本体内部。

其中，当驱动轮转速小于预设值时，舌片头部的整个弧形部位均不与锁止器本体内壁接触；当驱动轮转动大于或等于预设值时，舌片头部弧形部位一端与锁止器本体内壁充分接触，使转动轴锁死，且此处该舌片头部弧形部位另一端与锁止器本体内壁留有一定间隙，便于反转转动轴解锁。

进一步地，为了快速恢复工作状态，每当转动轴锁死后，只需要反向转动低速转动转动轴，锁紧的一对舌片脱离锁止器本体内壁，进而解锁。

进一步地，为提高本发明的应用范围，所述锁止器本体外周与驱动轮相适配，固定于驱动轮的轴承架即可，装配简单。

进一步，所述舌片由碳钢制成，所述簧片由铜片制成，这样能够延长整个机构的使用寿命，且能够在转速过大时，舌片刚好突破簧片的压制和限位，进而抵住锁止器本体内壁。

本发明还公开了一种具有超速锁止功能的轨道巡检机器人，包括机器人本体和超速锁止机构，所述超速锁止机构包括锁止器本体和端盖，锁止器本体固定于机器人本体的驱动轮轴承架上，端盖密封于锁止器本体一端，锁止器本体内配置有轴承和转动轴，所述转动轴上设有两对舌片和两个簧片，两对舌片均固定于转动轴的轴体且每一对舌片均沿转动轴轴对称分布，所述两个簧片固定于转动轴且位于舌片外侧用于对两对舌片限位；驱动轮带动转动轴转动后，四个舌片和两个簧片随动；当机器人本体的驱动轮转速小于预设值时，舌片的弹性和离心力均为未超出簧片的压力，簧片限制舌片使其不与锁止器本体接触，此时机器人本体正常沿轨道行走；当机器人本体的驱动轮转动大于或等于预设值时，舌片的弹性和离心力超出簧片的压力，其中一对舌片张开接触到锁止器本体内壁，最终锁死转动轴，进而驱动轮也锁止，迫使机器人本停在轨道的当前位置处不动。

进一步地，当机器人本体的驱动轮转速为每秒4转以下时，簧片限制舌片使其不与锁止器本体内壁接触，当机器人本体的驱动轮速度大于或者等于每秒4转时，所有舌片克服簧片的弹力后张开与锁止器本体内壁接触，且行走方向的一对舌片与锁止器本期内壁发生摩擦后在摩擦力的作用下进一步张开直到完全锁止，使得转动轴和驱动轮被卡住锁死，机器人本体不再沿轨道运动。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明能够根据转速迅速锁定轮轴，防止超速以及溜坡等。

（2）本发明中反向推动机器人则使得锁紧的舌片松开，恢复工作状态。

（3）本发明中的超速锁止机构能够快速拆卸和安装到机器人本体，使用方便，更换维修容易。

附图说明

图1为本发明中超速锁止机构结构示意图；

图2为本发明中锁止器本体和端盖安装后示意图；

图3为本发明中舌片和簧片安装示意图；

图4为本发明锁止示意图；

图5为本发明中的轨道巡检机器人示意图；

图6为本发明中超速锁止机构与机器人本体安装示意图；

图7为图6中沿B-B方向的剖视图；

图8为本发明中舌片与锁止器本体内壁位置示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

如图1和图2，本实施例的的一种超速锁止机构，包括锁止器本体1和端盖3，锁止器本体1的一端通过端盖3密封，锁止器本体1内部设有轴承4以及与之相配的转动轴5，轴承固定于锁止器本体1内壁，转动轴5的两端分别伸出锁止器本体1和端盖3后连接于对应驱动轮8相连；转动轴5上设有两对舌片2和两个簧片6，两对舌片2均固定于转动轴5的轴体且每一对舌片2均沿转动轴5轴对称分布，两个簧片6固定于转动轴5且位于舌片2外侧用于对两对舌片2限位；驱动轮8带动转动轴5转动后，四个舌片2和两个簧片6随动；当驱动轮8转速小于预设值时，舌片2的弹性和离心力均为未超出簧片6的压力，簧片6限制舌片2使其不与锁止器本体1接触；当驱动轮8转动大于或等于预设值时，舌片2的弹性和离心力超出簧片6的压力，其中一对舌片2张开接触到锁止器本体1内壁，最终锁死转动轴5。其中两对舌片2和簧片6均可随着转动轴5转动而转动，并通过轴承固定于锁止器本体1内。

上述舌片2包括依次连接的头部、中部和根部，根部固定于转动轴5，头部远离转动轴5且其边缘呈弧形。通过该结构和形状的设计，使得当转动轴5速度过快（即离心力较大时），舌片2会突破簧片6的压制且头部边缘抵触到锁止器本体1内部。

本实施例中，所有舌片2静止以及未被锁死时，以及在簧片6的作用下，舌片2头部边缘均离锁止器本体1内壁一定距离，此处锁止器本体1内壁整体呈圆形，因此，低速转动时，舌片2不会抵住锁止器本体1内壁；只有转动轴5转速过高时，舌片2在离心下会突破簧片6限制，抵住锁止器本体1内壁。

实施例2：

如图3和图4所示，本实施的舌片2一共有四片依次包括第一舌片2-1，第二舌片2-2、第三舌片2-3和第四舌片2-4，第一舌片2-1和第二舌片2-2沿转动轴5轴对称，第三舌片2-3和第四舌片2-4沿转动轴5轴对称；两个簧片6分别为第一簧片6-1和第二簧片6-2，第一簧片6-1限制第一舌片2-1和第四舌片2-4，第二簧片6-2限制第二舌片2-2和第三舌片2-3。

当驱动轮8转速为每秒4转以下时，簧片6限制舌片2使其不与锁止器本体1内壁接触，驱动轮8速度大于或者等于每秒4转时，所有舌片2克服簧片6的弹力后张开与锁止器本体1内壁接触，且行走方向的一对舌片2（例如第三舌片2-3和第四舌片2-4）与锁止器本本体1内壁发生摩擦后在摩擦力的作用下进一步张开直到完全锁止，使得转动轴5和驱动轮8被卡住锁死，不再运动。

如图8所示，当驱动轮8转速小于预设值时，舌片2头部的整个弧形部位均不与锁止器本体1内壁接触；当驱动轮8转动大于或等于预设值时，舌片2头部弧形部位一端与锁止器本体1内壁充分接触，使转动轴5锁死，且此处该舌片2头部弧形部位另一端与锁止器本体1内壁留有一定间隙，便于反转转动轴5解锁。（图8中圆形虚线代表舌片2与锁止器本体1内壁相接触时的位置关系）。

实施例3：

本实施例中的超速锁止机构与上述实施例结构相同。

如图5至图7所示，本实施例的具有超速锁止功能的轨道巡检机器人，包括机器人本体和超速锁止机构，超速锁止机构包括锁止器本体1和端盖3，锁止器本体1固定于机器人本体的驱动轮8轴承架上，端盖3密封于锁止器本体1一端，锁止器本体1内配置有轴承5和转动轴5，转动轴5上设有两对舌片2和两个簧片6，两对舌片2均固定于转动轴5的轴体且每一对舌片2均沿转动轴5轴对称分布，两个簧片6固定于转动轴5且位于舌片2外侧用于对两对舌片2限位；驱动轮8带动转动轴5转动后，四个舌片2和两个簧片6随动；当机器人本体的驱动轮8转速小于预设值时，舌片2的弹性和离心力均为未超出簧片6的压力，簧片6限制舌片2使其不与锁止器本体1接触，此时机器人本体正常沿轨道7行走；当机器人本体的驱动轮8转动大于或等于预设值时，舌片2的弹性和离心力超出簧片6的压力，其中一对舌片2张开接触到锁止器本体1内壁，最终锁死转动轴5，进而驱动轮8也锁止，迫使机器人本停在轨道7的当前位置处不动。

如图5和图3所示，本实施例的超速锁止机构通过锁止器本体11外周固定于机器人本体，不会转动，当机器人本体开始运动时，超速锁止机构内部的转动轴5带着舌片22（第一舌片2-1，第二舌片2-2、第三舌片2-3和第四舌片2-4）和簧片6（第一簧片6-1、第二簧片6-2）跟随驱动轮8转动。

在正常工作速度下，由于第一簧片6-1和第二簧片6-2的限制作用，第一舌片2-1，第二舌片2-2、第三舌片2-3和第四舌片2-4）将被限制在图示位置（图4），不会和外圈的锁止器本体1内壁接触，此处机器人处于正常行走状态。

但是一旦发生电机9失电，机器人本体将沿着轨道7开始做溜坡动作，此时机器人的驱动轮8在溜坡作用下转速急剧加快，带动锁止机构的转轴加速旋转（驱动轮8速度超过每秒4转），在离心力的作用下，四个舌片2均在离心力作用下张开接触到锁止器本体11的内壁，但是行走方向的一对舌片2（第三舌片2-3和第四舌片2-4）克服相应簧片6的弹力张开与锁止器本体1接触，发生摩擦，并在摩擦力的作用下进一步张开直到完全锁止，阻止机器人进一步溜坡。

而此时，另外两个舌片2（第一舌片2-1和第二舌片2-2）在力的作用下向内收，因此不会继续压紧锁止器本体1的内壁。

如果转动轴5转动方向与上述转动方向相反，那么锁紧的将会是第一舌片2-1和第二舌片2-2。

当需要解锁的时候，只需要将转动轴5与原来转动方向相反的方向低速转动，卡住两个舌片2在转动的作用下会脱离锁止器本体1内壁，随后在簧片6的作用下回收，恢复原始状态。

Claims (7)

1.一种超速锁止机构，其特征在于：包括锁止器本体和端盖，锁止器本体的一端通过端盖密封，锁止器本体内部设有轴承以及与之相配的转动轴，轴承固定于锁止器本体内壁，转动轴的两端分别伸出锁止器本体和端盖后连接于对应驱动轮相连；

所述转动轴上设有两对舌片和两个簧片，两对舌片均固定于转动轴的轴体且每一对舌片均沿转动轴轴对称分布，所述两个簧片固定于转动轴且位于舌片外侧用于对两对舌片限位；驱动轮带动转动轴转动后，四个舌片和两个簧片随动；

当驱动轮转速小于预设值时，舌片的弹性和离心力均为未超出簧片的压力，簧片限制舌片使其不与锁止器本体接触；

当驱动轮转速大于或等于预设值时，舌片的弹性和离心力超出簧片的压力，其中一对舌片张开接触到锁止器本体内壁，最终锁死转动轴；

所述舌片一共有四片，依次包括第一舌片，第二舌片、第三舌片和第四舌片，第一舌片和第二舌片沿转动轴轴对称，第三舌片和第四舌片沿转动轴轴对称；所述两个簧片分别为第一簧片和第二簧片，第一簧片限制第一舌片和第四舌片，第二簧片限制第二舌片和第三舌片；

所述舌片包括依次连接的头部、中部和根部，根部固定于转动轴，头部远离转动轴且其边缘呈弧形；当驱动轮转速小于预设值时，舌片头部的整个弧形部位均不与锁止器本体内壁接触；当驱动轮转速大于或等于预设值时，舌片头部弧形部位一端与锁止器本体内壁充分接触，使转动轴锁死，且此处该舌片头部弧形部位另一端与锁止器本体内壁留有一定间隙，便于反转转动轴解锁。

2.根据权利要求1所述的超速锁止机构，其特征在于：所述驱动轮转速为每秒4转以下时，簧片限制舌片使其不与锁止器本体内壁接触，驱动轮速度大于或者等于每秒4转时，所有舌片克服簧片的弹力后张开与锁止器本体内壁接触，且行走方向的一对舌片与锁止器本期内壁发生摩擦后在摩擦力的作用下进一步张开直到完全锁止，使得转动轴和驱动轮被卡住锁死，不再运动。

3.根据权利要求1所述的超速锁止机构，其特征在于：所述转动轴锁死后，反向转动低速转动转动轴，锁紧的一对舌片脱离锁止器本体内壁，进而解锁。

4.根据权利要求1所述的超速锁止机构，其特征在于：所述锁止器本体外周与驱动轮相适配。

5.根据权利要求1所述的超速锁止机构，其特征在于：所述舌片由碳钢制成，所述簧片由铜片制成。

6.一种具有超速锁止功能的轨道巡检机器人，其特征在于：包括机器人本体和超速锁止机构，所述超速锁止机构包括锁止器本体和端盖，锁止器本体固定于机器人本体的驱动轮轴承架上，端盖密封于锁止器本体一端，锁止器本体内配置有轴承和转动轴，所述转动轴上设有两对舌片和两个簧片，两对舌片均固定于转动轴的轴体且每一对舌片均沿转动轴轴对称分布，所述两个簧片固定于转动轴且位于舌片外侧用于对两对舌片限位；驱动轮带动转动轴转动后，四个舌片和两个簧片随动；

当机器人本体的驱动轮转速小于预设值时，舌片的弹性和离心力均为未超出簧片的压力，簧片限制舌片使其不与锁止器本体接触，此时机器人本体正常沿轨道行走；

当机器人本体的驱动轮转速大于或等于预设值时，舌片的弹性和离心力超出簧片的压力，其中一对舌片张开接触到锁止器本体内壁，最终锁死转动轴，进而驱动轮也锁止，迫使机器人本停在轨道的当前位置处不动；

所述舌片一共有四片，依次包括第一舌片，第二舌片、第三舌片和第四舌片，第一舌片和第二舌片沿转动轴轴对称，第三舌片和第四舌片沿转动轴轴对称；所述两个簧片分别为第一簧片和第二簧片，第一簧片限制第一舌片和第四舌片，第二簧片限制第二舌片和第三舌片；

所述舌片包括依次连接的头部、中部和根部，根部固定于转动轴，头部远离转动轴且其边缘呈弧形；当驱动轮转速小于预设值时，舌片头部的整个弧形部位均不与锁止器本体内壁接触；当驱动轮转速大于或等于预设值时，舌片头部弧形部位一端与锁止器本体内壁充分接触，使转动轴锁死，且此处该舌片头部弧形部位另一端与锁止器本体内壁留有一定间隙，便于反转转动轴解锁。

7.根据权利要求6所述的具有超速锁止功能的轨道巡检机器人，其特征在于：所述驱动轮转速为每秒4转以下时，簧片限制舌片使其不与锁止器本体内壁接触，驱动轮速度大于或者等于每秒4转时，所有舌片克服簧片的弹力后张开与锁止器本体内壁接触，且行走方向的一对舌片与锁止器本期内壁发生摩擦后在摩擦力的作用下进一步张开直到完全锁止，使得转动轴和驱动轮被卡住锁死，不再运动。