[0001] 本发明属于钢丝绳润滑技术领域，特别涉及一种超长垂直钢丝绳自动润滑装备。

[0002] 为使起重设备处于良好的运行工况，需运维单位进行定期的维护保养。为保证钢丝绳的运行安全性，工业设备上的钢丝绳必须进行定期润滑保养。目前市场上主流的钢丝绳润滑设备，大多设置有相应的集中润滑装置和爬行润滑装置。然而目前市场上主流的钢丝绳润滑设备的集中润滑装置需配合钢丝绳自身的运行进行，润滑时间受限，效率较低，安全性也不高；而爬行润滑装置由于其爬行装置驱动力受限只适合于垂直运行距离较短的设备(如普通桥门机)、或钢丝绳布置为斜坡式的设备(如港机、浮吊)。上述市场上的主流钢丝绳润滑设备均不能完美适配于拥有超长垂直钢丝绳的设备维保工作。

[0003] 综上可知，目前大多主流的方案中均将润滑设备采用固定式安装，通过钢丝绳运行来配合，此种方案存在较大的安全风险，容易将润滑设备带动产生意外；且固定安装润滑方式也使钢丝绳的端头区域不能到达，存在润滑死区。

[0004] 一些全平衡式的垂直升船机，其单侧垂直钢丝绳的长度超过百米，钢丝绳的润滑保养工作一直是运维单位的痛点和难点。研究适配于超长垂直钢丝绳的自动爬升式润滑机器人装置，解决上述难题十分必要。

[0044] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0045] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0046] 如图1所示，本实施例的超长垂直钢丝绳自动润滑装备，包括自主爬行模块1、与自主爬行模块1相连的润滑清洁模块2、控制自主爬行模块1和润滑清洁模块2动作的集成车3，润滑清洁模块2于自主爬行模块1的两端对称设有两组；所述自主爬行模块1和润滑清洁模块2连接，自主爬行模块1和润滑清洁模块2均夹持在钢丝绳上；所述自主爬行模块1和润滑清洁模块2组成的整体与集成车3之间连接有抗拉组合管线32，还包括用于绕卷抗拉组合管线32的电动卷扬机4。

[0047] 下面详细对各个模块的结构与工作方式进行说明：

[0048] 一、自主爬行模块1：

[0049] 如图2～图4所示，自主爬行模块1的作用是带动装备整体沿钢丝绳进行自动爬行。自主爬行模块1包括爬行底板11，爬行底板11的上表面一侧设置有爬行气缸12和电磁阀13，电磁阀13与爬行气缸12电连接。所述爬行底板11的上表面两侧对称设有夹紧爬行单元14，与爬行气缸12位于同一侧的夹紧爬行单元14和爬行气缸12的活塞杆相连，通过爬行气缸12对与其相连的夹紧爬行单元14进行驱动，使该组夹紧爬行单元14靠近其相对设置的另一组夹紧爬行单元14，对称设置的夹紧爬行单元14配合实现对钢丝绳的夹紧和松开。所述爬行底板11的上表面固定设置有自主爬行模块滑盖15和自主爬行模块框架壳体16，自主爬行模块滑盖15和自主爬行模块框架壳体16分别对爬行底板11的上表面两侧的两组夹紧爬行单元14进行防护。所述自主爬行模块滑盖15和自主爬行模块框架壳体16的外侧均设有自主爬行模块侧端把手17，通过自主爬行模块侧端把手17与润滑清洁模块2之间实现连接。

[0050] 具体地，所述爬行气缸12于爬行底板11的上表面一侧设有两组，夹紧爬行单元14于爬行底板11的同一侧均设置有两组，爬行底板11上共设置四组夹紧爬行单元14，靠近爬行气缸12的两组夹紧爬行单元14分别与两组爬行气缸12的活塞杆相连。所述夹紧爬行单元14包括电动马达141、传动齿轮组142和动力轮框架143，电动马达141固定设于爬行底板11上，传动齿轮组142与电动马达141的输出轴对应设置，动力轮框架143固定设于爬行底板11上，动力轮框架143上转动设有两组动力轮144，且两组所述动力轮144的转动方向相同，动力轮144与传动齿轮组142相连。在电动马达141的驱动作用下，通过传动齿轮组142的传动，可以带动动力轮144转动，通过动力轮144的转动可以对使得自主爬行模块1沿着钢丝绳实现自助爬行。

[0051] 自主爬行模块1具体工作时：

[0052] 1)自主爬行模块1一共包括了四组夹紧爬行单元14，其中位于同一侧的两组夹紧爬行单元14在两组爬行气缸12的控制作用下分别靠近与其对应的另一侧的两组夹紧爬行单元14，通过爬行气缸12的控制实现了夹紧爬行单元14对钢丝绳的夹紧和松开。目前松开状态时，动力轮144间最大的间距是80mm，正常使用时可以适配的钢丝绳直径范围为60～80mm。当与钢丝绳处于夹紧状态时，动力轮144与钢丝绳接触的长度为330mm。较长的接触面积使机器人与钢丝绳处于夹紧状态以及机器人动力爬行状态时，机器人整体运行更加稳固可靠。

[0053] 2)当位于爬行底板11两侧的动力轮144对钢丝绳夹紧时，通过四组夹紧爬行单元14的电动马达141的正反转配合，通过传动齿轮组142的驱动传动带动动力轮144实现对应反向的转动，从而控制自主爬行模块1在钢丝绳的前进与后退。机器人在钢丝绳上的爬行速度由同步电机控制，最大爬升速度为10m/min，最大下降速度为15m/min。

[0054] 3)本方案中的自主爬行模块1体积小、负载能力大，总重为16kg，负载能力可达120kg，且有与其同步的辅助收绞管线的机构单元，实现在机器人爬行过程中同步收绞或放出130米的组合管线。

[0055] 4)本方案中的自主爬行模块1整体设计具备模块化，实现两路或多路机器人同时润滑作业，提高润滑作业效率。硬件结构设计与软件程序控制功能均为模块化，方便机器人的各硬件设备、功能模块的投入与退出，实现各相应适配软件控制功能的投入与退出。

[0056] 5)本方案中的自主爬行模块1可作为搭载平台，可沿钢丝绳方向双向搭载标准化的注油模块或其他作业模块(例如钢丝绳探伤、摄像等功能)，实现钢丝绳垂直方向的双向润滑，不受润滑方向限制。

[0057] 二、润滑清洁模块2：

[0058] 如图2～图8所示，润滑清洁模块2的作用是对钢丝绳表面进行除油和涂油工作。润滑清洁模块2包括润滑清洁模块侧端把手21，润滑清洁模块2通过润滑清洁模块侧端把手21与自主爬行模块侧端把手17相连，将润滑清洁模块2搭载在自主爬行模块1上，实现钢丝绳的自动清洁润滑保养的功能。

[0059] 所述润滑清洁模块2还包括润滑底板22，润滑底板22上表面的对称设有设置有润滑气缸23，润滑气缸23的活塞杆上对称设有除油润滑单元24，通过两侧的润滑气缸23分别驱动对应的除油润滑单元24从两侧靠近钢丝绳，对钢丝绳进行除油和涂油润滑。所述润滑底板22的上表面还设置有润滑清洁模块滑盖25和润滑清洁模块框架壳体26，所述润滑清洁模块滑盖25和润滑清洁模块框架壳体26分别对两侧的除油润滑单元24进行防护。

[0060] 具体地，所述润滑气缸23于润滑底板22的同一侧至少设有两组，两组或两组以上的润滑气缸23配合可以更好的保证除油润滑单元24的驱动稳定性。

[0061] 具体地，所述除油润滑单元24包括清洁注油尼龙块241，清洁注油尼龙块241远离自主爬行模块1的一侧设置有除油结构242。两组对应设置的清洁注油尼龙块241的内径尺寸比要维护的钢丝直径略大一些，确保清洁注油尼龙块241闭合时，润滑气缸23的挤压力可以传递到清洁注油尼龙块241的除油结构242上，靠其能够将钢丝绳上的老油刮掉。在除油结构242的末端处设有百洁布安装槽243，百洁布安装槽243内安装上百洁布后，百洁布可以将待清除老油的钢丝绳的股缝间的老油进一步清除。

[0062] 所述清洁注油尼龙块241的背面设有气缸顶推结构安装槽口244，清洁注油尼龙块241通过气缸顶推结构安装槽口244与润滑气缸23相连。所述清洁注油尼龙块241的背面还设置有清洁注油油路口245，清洁注油尼龙块241内开设有注油通道246。清洁注油尼龙块
241的顶壁上开设有油路路径加工工艺孔，在注油通道246开设有完成之后，对油路路径加工工艺孔进行封堵。清洁注油油路口245与注油通道246连通，清洁注油尼龙块241的内侧中部设有润滑腔247，润滑腔247的内侧开设有润滑腔出油口248。优选地，润滑腔出油口248开设有四个，通过润滑腔出油口248出油可以对钢丝绳进行涂油润滑，清洁注油油路口245与4个润滑腔出油口248的高度中央位置对应设置，此种结构设置可以保证4个润滑腔出油口
248的出油量一致，从而使得整个钢丝绳的截面上的润滑上下均匀，流出的油脂四处蔓延，充满在润滑腔247内。所述清洁注油尼龙块241的内侧设置有两组高出润滑腔247的弹簧瓦片249，两组弹簧瓦片249对称设于润滑腔247的两侧，弹簧瓦片249的后侧安装有行程为
10mm的弹簧。在弹簧的作用使弹簧瓦片249紧密贴合于钢丝绳上，通过两组弹簧瓦片249的设置形成一个相对闭合的润滑腔247，润滑腔247内充盈着润滑油脂，使钢丝绳与油脂彻底浸润。

[0063] 进一步地，为了防止油脂从弹簧瓦片249结构边缝溢出，在弹簧瓦片249远离润滑腔247的一侧各设有硅胶防溢垫片粘贴槽2410，硅胶防溢垫片粘贴槽2410内安装有硅胶防溢垫片防止油脂溢出。

[0064] 进一步地，所述清洁注油尼龙块241远离除油结构242的一端设置有海绵安装槽2411。由于不同的油脂动力黏度不一样，有的油脂动力黏度很低，整体状态类似水的状态很稀，此时根据油脂的状态需要在海绵安装槽2411结构处安装特殊定制的海绵用于吸附多余的流动的油脂，防止流动的油脂滴落，造成污染环境。

[0065] 润滑清洁模块2具体工作时：

[0066] 1)根据钢丝绳大小选取合适的润滑清洁模块2，将该润滑清洁模块2安装在自主爬行模块1上，并且通过润滑气缸23带动清洁注油尼龙块241靠近并与钢丝绳外表面贴合。在自主爬行模块1运行过程中，吻合钢丝绳纹路的除油结构242可将钢丝绳表面的旧油脂刮除，并由专门的回收装置收集回收。

[0067] 2)由设计好的清洁注油油路口245、注油通道246、润滑腔出油口248向润滑腔247内注油，在弹簧瓦片249和硅胶防溢垫片的作用下对钢丝绳的涂油。每个清洁注油尼龙块241分别依靠两个润滑气缸23实现分别开合，依靠电磁阀13实现各路通断。

[0068] 3)注入的润滑油可以通过外置的高压注油、温控单元保证油脂加热加压到最佳渗透条件，油脂通过注油模块360°均匀涂布在钢丝绳及股缝内，在表面形成0.5～1mm均匀厚的油膜。

[0069] 4)在本模块中，通过在自主爬行模块1的两端对称设置两组润滑清洁模块2(上端得润滑清洁模块2和下端的润滑清洁模块2)。在润滑清洁模块2随自主爬行模块1上行和下行时，均可实现清洁除油和润滑涂油的效果。在下行过程中，下端的润滑清洁模块2进行除油，上端的润滑清洁模块2进行涂油。在上行过程中实现上端润滑清洁模块2进行除油，下端的润滑清洁模块2进行涂油。通过分别控制上下两组除油系统和涂油系统，实现钢丝绳垂直方向的双向润滑清洁，不受润滑方向限制。

[0070] 三、集成车3和电动卷扬机4：

[0071] 如图1、图9～图11所示，集成车3的作用是控制自主爬行模块1和润滑清洁模块2动作，集成车3包括总控制单元34、润滑油脂结构单元33、抗拉组合管线32和集成车钣金框架单元31。所述总控制单元34设置在集成车钣金框架单元31上，总控制单元34与润滑油脂结构单元33、抗拉组合管线32电连接，且总控制单元34通过抗拉组合管线32与自主爬行模块1、润滑清洁模块2相连，润滑油脂结构单元33通过抗拉组合管线32与润滑清洁模块2相连。

[0072] 所述集成车钣金框架单元31包括集成车钣金框架311，集成车钣金框架311采用钣金结构，集成车钣金框架311的底壁上设有福马轮312，总控制单元34安装在集成车钣金框架311上。

[0073] 所述电动卷扬机4设置在集成车钣金框架311上，抗拉组合管线32内部设置有信号线、气管、电缆和油管，并由抗拉网线编制包裹包胶而成，抗拉组合管线32的自由端头设有油气电快速接头，抗拉组合管线32通过油气电快速接头与自主爬行模块1和润滑清洁模块2的油气电快速接头进行对应连接，抗拉组合管线32有序缠绕于电动卷扬机4上。

[0074] 如图15所示，所述电动卷扬机4由卷扬机基座41、电动绞42、排缆器43、伺服电机组成，伺服电机对电动绞盘进行驱动对抗拉组合管线32进行收放，排缆器43将抗拉组合管线32均匀卷收在电动绞盘42上。电动卷扬机还包括油气电高压密封滑环装置。由于管线内部的信号线、气管、电缆、油管全部一端与自主爬行模块1和润滑清洁模块2相连，另外一端卷收在电动绞盘上，因此在管线收放过程中会造成各个管线错乱缠绞现象。为此设计上增加油气电高压密封滑环装置，该装置安装在同步收放单元滚轴的轴心处，其自身600kg的压力密封，能够满足信号线、气管、电缆、油管固定端的需求，同时在同步收放单元收放管线时，能够随着滚轴转动而转动，避免信号线、气管、电缆、油管管线收放时发生错乱缠线现象。所述自主爬行模块1和排缆器43处分别设置一组绝对值编码器，自主爬行模块1处的绝对值编码器采集到自主爬行模块1行走速度反馈到总控制单元34的处理器，处理器将执行命令送达卷扬机伺服电机，驱动卷扬机的电动绞盘42收放线以跟随自主爬行模块1行走。并且，排缆器42处的绝对值编码器将收放线速度反馈到总控制单元34，总控制单元34根据排缆器42处的绝对值编码器采集到的速度整体控制卷扬机伺服电机，从而实现电动卷扬机4与自主爬行模块1同步运行。

[0075] 在本方案中，抗拉组合管线32的长度不少于130m，自主爬行模块1和排缆器42处分别设置一组绝对值编码器，重量约为60kg，抗拉能力为10000N。

[0076] 所述润滑油脂结构单元33包括注油系统，注油系统包括储油桶331和注油泵332，储油桶331的底壁上设置有底部散热结构333，底部散热结构333通过滑轨334滑动设于集成车钣金框架311内。所述储油桶331为双层筒，储油桶331包括储油桶内层335和储油桶外层336，储油桶内层335设置于储油桶外层336内部，储油桶外层336的底部设置有固定脚，储油桶外层336通过固定脚与底部散热结构333固定相连。所述储油桶内层335和储油桶外层336之间设置有加热带，加热带沿着储油桶外层336的内壁呈环状设有多组，且多组加热带沿着储油桶外层336的高度方向分布，多组加热带之间相互连接。所述储油桶331上设置有温度控制器337，温度控制器337与加热带电相连，温度控制器337通过旋钮调整储油桶331内温度，温度控制器337的温度调节范围为30～150℃，通过温度控制器337可以控制加热带的加热温度，从而保证储油桶331内的油脂受热，保证油脂呈流动状态。所述储油桶内层335的内侧中部设置有储油桶内衬板，储油桶内衬板为法兰盘结构338，注油泵332顶部通过螺丝与储油桶内衬板固定相连，注油泵332的顶部设有可旋转的扇叶，用于搅拌桶内的油脂，使油脂快速受热均匀。储油桶外层336上设置有储油桶出油三通339，储油桶出油三通339的一端贯穿储油桶外层336和储油桶内层335延伸至储油桶331内后与注油泵332的出油口连接，储油桶出油三通339上连接有出油管3310，出油管3310上设置有出油压力表3311，通过出油压力表3311的读数来感知出油速度，根据注油压力调节注油机转速或调节装备的爬行速度来控制出油量。

[0077] 在工作时，安装有润滑油脂结构单元33的集成车钣金框架单元31位于顶端钢丝绳电动卷扬机4的平台上，当装备下行完成除油工作时，上行过程中开始注油。注油时机器人上行速度最大可达10m/min，出油速度为0.66L/min。

[0078] 所述总控制单元34包括人机交互界面、控制按键、主机芯片和处理器，处理器与主机芯片电连接，主机芯片和人机交互界面、控制按键电连接，主机芯片设置有执行系统、安全防护系统和应急控制系统。所述总控制单元34同时设置多个模块搭载接口，可根据需求搭载不同的模块单元，快速便捷的实现统筹控制操作。所述总控制单元34通过主机芯片提供本地控制和遥控器，遥控动作指令执行相关动作，并有安全防护反馈，检测外部环境变化来执行安全防护的声光报警及动作。所述总控制单元34可以通过显示屏上的各个控制按键对装备发出相应的指令，其中包括松开、夹紧、前进、停止、注油、停注、后退、急停的指令。所述控制按键还包括速度调节旋钮，所述速度调节旋钮的调节区间为0～100％，装备整体的运行速度可以根据现场钢丝绳情况进行相应调整，可通过显示屏底部居中处的速度(0～100％)按钮进行调整，装备的运行速度与同步收放系统的管线速度以及管路的注油速度之间的关系通过计算公式已经设计好，确保不同的机器人爬行速度下，同步收放系统的绞线速度和注油速度满足钢丝绳维保需求。

[0079] 集成车3和电动卷扬机4具体工作时：

[0080] 在润滑油脂结构单元33的作用下提供温度均匀的流体状油脂，并且经抗拉组合管线32输送至润滑清洁模块2对钢丝绳进行润滑涂油。同时通过抗拉组合管线32的连接，可以实通过总控制单元34控制自主爬行模块1和润滑清洁模块2的工作。

[0081] 四、自主爬行模块侧端把手17与润滑清洁模块侧端把手21的连接：

[0082] 如图12～图14所示，自主爬行模块1和润滑清洁模块2之间通过自主爬行模块侧端把手17与润滑清洁模块侧端把手21进行连接，自主爬行模块侧端把手17与润滑清洁模块侧端把手21具体通过弹簧销41和把手紧固套42进行连接。所述把手紧固套42的内壁设有内螺纹，自主爬行模块侧端把手17的两端为不锈钢棒状结构，自主爬行模块侧端把手17靠近端头位置的外表面设置有外螺纹，润滑清洁模块侧端把手21由不锈钢管材组成，润滑清洁模块侧端把手21的一端外表面设置有外螺纹，自主爬行模块侧端把手17的不锈钢棒端嵌插于润滑清洁模块侧端把手21内，把手紧固套42通过螺纹套设于自主爬行模块侧端把手17与润滑清洁模块侧端把手21连接处，自主爬行模块侧端把手17上开设有用于安装弹簧销41的通孔，弹簧销41是标准件。

[0083] 具体使用时：

[0084] 当将润滑清洁模块2与自主爬行模块1进行搭载使用时，将自主爬行模块侧端把手17的棒材端插进润滑清洁模块侧端把手21的不锈钢管内，而后将自主爬行模块侧端把手17上的弹簧销41拔出，将把手紧固套42往润滑清洁模块侧端把手21端旋拧过去，使把手紧固套42的内螺纹与润滑清洁模块侧端把手21的不锈钢管外螺纹和自主爬行模块侧端把手17的棒材结构的外螺纹旋拧一起后，将弹簧销41插进自主爬行模块侧端把手17的孔位上，实现自主爬行模块侧端把手17与润滑清洁模块侧端把手21的连接。

[0085] 以上结构优点是：考虑到机器人的使用和工作环境的特殊性，需要便捷操作搭载/拆卸模块使用，因此两个相对较重的模块通过这种把手固定方式，得到较为理想的连接方式，这样即使在使用过程中会产生共振，也不会使把手连接处松脱，以及较为频繁是搭载/拆卸模块使用也不会使结构磨损失效。

[0086] 同时，本实施例还提供了一种超长垂直钢丝绳自动润滑装备的使用方法，具体包括下述步骤：

[0087] 1)总控制单元34控制自主爬行模块1和润滑清洁模块2的工作，一方面为总控制单元34通过抗拉组合管线32的连接控制自主爬行模块1的动作，另一方面总控制单元34控制润滑油脂结构单元33向润滑清洁模块2提供温度均匀的流体状油脂，并且经抗拉组合管线32输送至润滑清洁模块2对钢丝绳进行润滑涂油。

[0088] 2)自主爬行模块1一共包括了四组夹紧爬行单元14，其中位于同一侧的两组夹紧爬行单元14在两组爬行气缸12的控制作用下分别靠近与其对应的另一侧的两组夹紧爬行单元14，通过爬行气缸12的控制实现了夹紧爬行单元14对钢丝绳的夹紧和松开。当位于爬行底板11两侧的动力轮144对钢丝绳夹紧时，通过四组夹紧爬行单元14的电动马达141的正反转配合，通过传动齿轮组142的驱动传动带动动力轮144实现对应反向的转动，从而控制自主爬行模块1在钢丝绳的前进与后退。

[0089] 3)通过自主爬行模块侧端把手17与润滑清洁模块侧端把手21的连接将润滑清洁模块2搭载到自主爬行模块1上，随着自主爬行模块1的运动带动润滑清洁模块2沿着钢丝绳移动。

[0090] 4)通过润滑气缸23带动清洁注油尼龙块241靠近并与钢丝绳外表面贴合。在自主爬行模块1运行过程中，吻合钢丝绳纹路的除油结构242可将钢丝绳表面的旧油脂刮除，并由专门的回收装置收集回收。并且通过注油泵332沿抗拉组合管线32向设计好的清洁注油油路口245、注油通道246、润滑腔出油口248向润滑腔247内注油，在弹簧瓦片249和硅胶防溢垫片的作用下对钢丝绳的涂油。通过在自主爬行模块1的两端对称设置两组润滑清洁模块2，在润滑清洁模块2随自主爬行模块1上行和下行时均可实现清洁除油和润滑涂油的效果；在下行过程中下端润滑清洁模块2进行除油，上端润滑清洁模块2进行涂油；在上行过程中实现上端润滑清洁模块2进行除油，下端润滑清洁模块2进行涂油。通过分别控制上下两组除油系统和涂油系统，实现钢丝绳垂直方向的双向润滑清洁，不受润滑方向限制。

[0091] 5)在自主爬行模块1和润滑清洁模块2移动过程中，通过电动卷扬机4收放抗拉组合管线32与自主爬行模块1和润滑清洁模块2的移动相适应。

[0092] 本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。