CN102646944B - 超高压输电线路断股修复捋线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超高压输电线路作业的装置，具体说是一种高空带电作业的欠驱动的超高压输电线路断股修复捋线装置，包括左右对称的夹线变胞机构、锁死、拆分机构。夹线变胞机构由电动机、固定架、传动螺杆、左右螺母、左右第一连杆、左右第二连杆、左右夹体和剖分螺母等组成，第二连杆与夹体底端伸出端铰接处设有限动弹簧和特殊结构，并伸出锥齿轮；剖分螺母的左右部分分别由左右夹体携带。锁死机构装在左夹体上，连接销靠过盈配合插装在左滑块上；拆分机构与锁死机构不同之处仅是其上固定销与右滑块是整体的。夹线变胞机构和锁死、拆分机构通过锥齿轮啮合传递动力。本发明驱动少、动作多、控制系统简单，剖分螺母磨损小，有很高的可靠性和实用性。

Description

超高压输电线路断股修复捋线装置

技术领域

本发明涉及一种超高压输电线路作业的装置，尤其是一种能够高空带电作业的欠驱动的超高压输电线路断股修复捋线装置。

背景技术

超高压输电线路由于舞动、微风振动、电弧烧伤以及外力损伤等原因，会产生不同程度的损伤、断股，如不及时进行处理将会威胁线路的安全运行。为保障电网输电安全可靠地运行，必须实施对输电线路断股进行修复。输电线路断股的修复方法还主要是采用人工作业方式，在停电的情况下进行上线抢修，不但耗资大，而且检修效率低。为了能够长期的对架空输电线路进行检修作业，并及时快捷地对故障导线进行补修处理，采用断股修复机器人作业具有成本低、效率高及质量可靠等优点，是解决该问题的重要途径之一，具有强烈的市场需求和广阔的应用前景。在开展断股修复作业之前，需要将松散的断股绕线捋顺恢复至原始状态，然后对其实施修复作业。因此，用自动机构在带电作业环境下替代人工完成捋线作业，已成为用机器人自动完成超高压输电线路断股修复的瓶颈问题。因此研制一种可以满足超高压输电线断股修复作业特殊背景要求的捋线机构是开展超高压输电线路断股修复机器人研究的关键技术之一。

目前，关于超高压输电线路断股修复作业捋线方面的专利文献有CN 202014060U，它利用开合电机驱动丝杠上的丝母向中间移动从而带动左右捋线器夹紧输电线后在机器人的推动下其内圈绕电线转动把断裂分散的线股复原。但是，实际的捋线操作过程中，由于内圈并不是自行封闭成一体的，所以内圈内的捋线牙与线股互相作用导致需要外圈提供过大的夹紧力才能把内圈夹紧在电线上。进而，在内圈绕电线转动前进过程中一方面内圈外侧与外圈内壁摩擦加剧，另一方面机器人不能提供足够的动力使该装置沿电线移动。所以该装置磨损严重，工作效率低下，寿命短，工作不可靠，不能有效地完成断股捋线任务。

发明内容

为了克服现有的超高压输电线路断股修复作业的捋线装置捋线器内圈不能自行封闭进而导致的一系列问题的不足，本发明提供一种欠驱动的超高压输电线路断股修复作业的捋线装置，该装置不仅能有效地完成捋线作业，而且还有工作效率高、工作可靠等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超高压输电线路断股修复捋线装置，包括夹线变胞机构、锁死机构和拆分机构；

所述夹线变胞机构左右对称，由电动机、固定架、传动螺杆、左螺母、右螺母、第一左连杆、第一右连杆、左夹体、右夹体、剖分螺母、第二左连杆和第二右连杆组成；所述传动螺杆设置在固定架的凹槽内，由旋向相反的左右两部分构成，在传动螺杆的两端均以螺纹配合分别安装左螺母和右螺母，所述电动机安装在固定架的外侧，其输出轴与传动螺杆相连接；所述剖分螺母是一个组合体，由左半剖分螺母、右半剖分螺母组成，所述左夹体、右夹体为中空的半圆腔体，在左夹体、右夹体的半圆腔体内分别设置有左半剖分螺母、右半剖分螺母；左夹体与右夹体的顶端通过铰链联接在一起，所述铰链设置于开设在固定架上的圆弧槽内，所述左夹体底端的伸出端通过第二左连杆与第一左连杆的一端铰接，第一左连杆的另一端与左螺母铰接；所述右夹体底端的伸出端通过第二右连杆与第一右连杆的一端铰接，第一右连杆的另一端与右螺母铰接；

所述锁死机构包括具有连接销和通孔的左滑块，所述连接销依靠过盈配合插装在左滑块上，其与左半剖分螺母上的连接销孔相对应，所述通孔与固定在左夹体上的导向柱滑动连接；所述左滑块与第三左连杆的一端铰接，第三左连杆的另一端与左曲柄的一端铰接，所述左曲柄套装固定在第一左锥齿轮的左锥齿轮轴上；在所述第二左连杆上固定有第二左锥齿轮，所述第二左锥齿轮与第一左锥齿轮相啮合，所述左锥齿轮轴固定安装在左夹体上；

所述拆分机构与锁死机构关于整个装置左右中间平面对称，包括具有固定销和通孔的右滑块，所述固定销与右滑块固定连接，其与右半剖分螺母上的固定销孔相对应，所述通孔与固定在右夹体上的导向柱滑动连接；所述右滑块与第三右连杆的一端铰接，第三右连杆的另一端与右曲柄的一端铰接，所述右曲柄套装固定在第一右锥齿轮的右锥齿轮轴上；在所述第二右连杆上固定有第二右锥齿轮，所述第二右锥齿轮与第一右锥齿轮相啮合，所述右锥齿轮轴固定安装在右夹体上。

在所述左夹体顶端的外部与固定架之间、右夹体顶端的外部与固定架之间分别设置有调整弹簧，所述调整弹簧可使左夹体、右夹体绕高压输电线微转动，限制左夹体、右夹体的连接铰链在受力对称时位于圆弧槽的中间，在受力不对称时能够自动调整夹线时左夹体、右夹体的方位。

在所述左夹体底端的伸出端与第二左连杆之间、右夹体底端的伸出端与第二右连杆之间分别设置有限动弹簧，并且在其铰接出设有限制其角度不能小于一定值的几何结构。

所述左半剖分螺母具有凹槽，所述右半剖分螺母具有凸起，所述凸起与凹槽相对应，在所述凸起与凹槽部分配合设置有两个连接销孔，在右半剖分螺母连接销孔的对称位置设置有两个固定销孔。

在所述剖分螺母的圆孔内壁中间设有一排半球型的捋线牙，且其间距相等。

本发明的有益效果：

1、本发明的装置在捋线过程中的关键部件剖分螺母上设有连接销孔，可以自行封闭锁死在一起，故避免了工作过程中剖分螺母外侧与夹体内壁的磨损，提高了工作效率；

2、本发明的装置应用夹线变胞机构使其仅需一个电动机就可驱动捋线作业时将剖分螺母夹线、调整夹线方位、锁死所需的三个独立动作，从而简化了驱动和控制系统，并增加了装置整体的可靠性和实用性；

3、由于本发明的装置在左夹体顶端的外部与固定架之间、右夹体顶端的外部与固定架之间分别设置有调整弹簧，并且在固定架上开设有圆弧槽，就可实现夹体的微调运动，使剖分螺母与高压输电线正确啮合，实现了该机构与高压输电线的自适应调整；

4、本发明的夹线变胞机构的自由度是通过设计的限动弹簧、调整弹簧和几何结构约束实现的，可以顺序完成要求的三个工作构态，实现了机械自适应；

5、本发明的装置通过设计与连接销和连接销孔对应的固定销和固定销孔，使锁死的剖分螺母的分离过程同样可以由该装置完成；

6、本发明的装置驱动少，重量轻，省能源；机构组成构件结构简单，制造容易，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例超高压输电线路断股修复捋线装置结构示意图；

图2是本发明实施例在剖分螺母松开状态下夹线变胞机构的机构传动示意图；

图3是本发明实施例在剖分螺母夹紧电线而未锁死状态下夹线变胞机构的机构传动示意图；

图4是本发明实施例在剖分螺母夹紧电线而未锁死状态下锁死机构的机构传动示意图；

图5是本发明实施例在剖分螺母夹紧电线而未锁死状态下拆分机构的机构传动示意图；

图6是本发明实施例左半剖分螺母的结构示意图；

图7是本发明实施例右半剖分螺母的结构示意图；

图8是本发明实施例剖分螺母夹紧电线并恰好锁死状态下的结构示意图；

图中：1-左螺母，2-第一左连杆，3-第二左连杆，4-左夹体，5-传动螺杆，6-左曲柄，7-第三左连杆，8-左滑块，9-连接销，10-限动弹簧，11-剖分螺母，12-调整弹簧，13-高压输电线，14-电动机，15-左锥齿轮轴，16-固定架，17-左半剖分螺母，18-右半剖分螺母，19-右螺母，20-第一右连杆，21-右夹体，22-第二右连杆，23-固定销，24-圆孔内壁，25-捋线牙，26-第一左锥齿轮，27-第二左锥齿轮，28-导向柱，29-伸出端，30-右滑块，31-连接销孔，32-固定销孔，33-第三右连杆，34-第二右锥齿轮，35-第一右锥齿轮，36-右曲柄。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1～8所示，一种超高压输电线路断股修复捋线装置，包括夹线变胞机构、锁死机构和拆分机构；

所述夹线变胞机构左右对称，由电动机14、固定架16、传动螺杆5、左螺母1、右螺母19、第一左连杆2、第一右连杆20、左夹体4、右夹体21、剖分螺母11、第二左连杆3和第二右连杆22组成；所述传动螺杆5设置在固定架16的凹槽内，由旋向相反的左右两部分构成，在传动螺杆5的两端均以螺纹配合分别安装左螺母1和右螺母19，所述电动机14安装在固定架16左端的外侧，传动螺杆5左边为左旋，右边为右旋；电动机14的输出轴与传动螺杆5相连接；所述剖分螺母11是一个组合体，由左半剖分螺母17、右半剖分螺母18组成，所述左夹体4、右夹体21为中空的半圆腔体，在左夹体4、右夹体21的半圆腔体内分别设置有左半剖分螺母17、右半剖分螺母18；左夹体4与右夹体21的顶端通过铰链联接在一起，所述铰链设置于开设在固定架16上的圆弧槽内，圆弧槽以高压输电线的中心为圆心；所述左夹体4底端的伸出端29通过第二左连杆3与第一左连杆2的一端铰接，第一左连杆2的另一端与左螺母1铰接；所述右夹体21底端的伸出端29通过第二右连杆22与第一右连杆20的一端铰接，第一右连杆20的另一端与右螺母19铰接；所述锁死机构包括具有连接销9和通孔的左滑块8，所述连接销9依靠过盈配合插装在左滑块8上，其与左半剖分螺母17上的连接销孔31相对应，所述通孔与固定在左夹体4上的导向柱28滑动连接；所述左滑块8与第三左连杆7的一端铰接，第三左连杆7的另一端与左曲柄6的一端铰接，所述左曲柄6套装固定在第一左锥齿轮26的左锥齿轮轴15上；在所述第二左连杆3上固定有第二左锥齿轮27，所述第二左锥齿轮27与第一左锥齿轮26相啮合，所述左锥齿轮轴15固定安装在左夹体4上；所述拆分机构与锁死机构关于整个装置左右中间平面对称，包括具有固定销23和通孔的右滑块30，所述固定销23与右滑块30固定连接，其与右半剖分螺母18上的固定销孔32相对应，用来推出插入剖分螺母11中的连接销9，从而拆分剖分螺母11；所述通孔与固定在右夹体21上的导向柱28滑动连接；所述右滑块30与第三右连杆33的一端铰接，第三右连杆33的另一端与右曲柄36的一端铰接，所述右曲柄36套装固定在第一右锥齿轮35的右锥齿轮轴上；在所述第二右连杆22上固定有第二右锥齿轮34，所述第二右锥齿轮34与第一右锥齿轮35相啮合，所述右锥齿轮轴固定安装在右夹体21上。

在所述左夹体4顶端的外部与固定架16之间、右夹体21顶端的外部与固定架16之间分别设置有调整弹簧12，调整弹簧12一端与夹体外部固定，另一端固定在固定架16上；所述调整弹簧12可使左夹体4、右夹体21绕高压输电线13微转动，限制左夹体4、右夹体21的连接铰链在受力对称时位于圆弧槽的中间，在受力不对称时能够自动调整夹线时左夹体4、右夹体21的方位。

在所述左夹体4底端的伸出端29与第二左连杆3之间、右夹体21底端的伸出端29与第二右连杆22之间分别设置有限动弹簧10，并且在铰接处设计有特殊的几何结构，能限制它们之间角度不能小于一定的角度。

所述左半剖分螺母17具有凹槽，所述右半剖分螺母18具有凸起，所述凸起与凹槽相对应，在所述凸起与凹槽部分配合设置有两个连接销孔31，在右半剖分螺母18连接销孔31的对称位置设置有两个固定销孔32；在所述剖分螺母11的圆孔内壁24中间设有一排半球型的捋线牙25，且其间距相等。

所述夹线变胞机构的左半部分和锁死机构是通过第二左连杆3上的第二左锥齿轮27和第一左锥齿轮26间的啮合传递运动和动力的。所述夹线变胞机构的右半部分和拆分机构是通过第二右连杆22上的第二右锥齿轮34和第一右锥齿轮35间的啮合传递运动和动力的。

下面结合附图说明本发明的一次动作过程：

实际应用时，需要把两组结构相同的本发明装置通过固定架分别安装于修复机器人的前、后手爪的外侧。修复机器人上线后，朝线路断股的位置行走，当修复机器人到达断股处时，机器人停止前进。

①此后电动机14工作，使传动螺杆5转动，带动其上的左螺母1和右螺母19同时向里移动。夹线变胞机构的左半部分在限动弹簧10的拉力和第二左连杆3、左夹体4的铰接端几何结构约束的共同作用下，第二左连杆3、左夹体4暂时固结成一个构件绕运动副D转动，左夹体4带动左半剖分螺母17夹紧高压输电线13。夹线变胞机构的右半部分的运动与左半部分的运动对称，机构位形如图3所示。此过程锁死机构和拆分机构都没有动作，如图4、5所示。

剖分螺母11在闭合的初始位置时，若高压输电线13的线股未对应卡入剖分螺母11的捋线牙25间隙内，则左夹体4、右夹体21和剖分螺母11将绕高压输电线13转动，提供一个微调运动使剖分螺母11的捋线牙25进入到对应的高压输电线13线股的间隙中，即使剖分螺母11与高压输电线13正确啮合。

②当剖分螺母11在啮合位置夹紧高压输电线13后，左夹体4与右夹体21扣紧固定，随着左螺母1和右螺母19的继续移动，第二左连杆3克服限动弹簧10的阻力开始绕铰链C转动，带动其上与铰链C同轴的第二左锥齿轮27绕左夹体4转动，通过第二左锥齿轮27与第一左锥齿轮26的啮合将运动和动力传递给锁死结构，驱动左滑块8向剖分螺母11移动，左滑块8运载着连接销9插入到剖分螺母11的连接销孔31中，将剖分螺母11固接在一起，而对应右半部分的拆分机构对称运动，固定销23插入到剖分螺母11右侧的固定销孔32中。

③电动机14反向转动，使左螺母1和右螺母19向外侧移动，使左滑块8反向移动，连接销9与剖分螺母11过盈配合产生的静摩擦力，使连接销9留在剖分螺母11的连接销孔31内，而对应的右半部分，与右滑块30一体的固定销23随右滑块30一起反向移动退出剖分螺母11右侧的固定销孔32。

④电动机14继续反向转动，使除剖分螺母11和连接销9之外的整个机构恢复到如图2所示的状态，即剖分螺母11在连接销9的连接下套在高压输电线13的断股处，如图8所示。

⑤在修复机器人的推动下，剖分螺母11从高压输电线13断股处的两端螺旋式地运动到断股处，同时把断股的线股梳理好，由修复机器人完成断股修复作业。

⑥拆分剖分螺母11时，修复机器人把剖分螺母11推至任意与最初相位成180°角的位置，按顺序重复以上①②③④的动作过程，与右滑块30一体的固定销23把剖分螺母11上的连接销9推出，分开剖分螺母11，左半剖分螺母17、右半剖分螺母18就会分别嵌入左夹体4、右夹体21中，完成回收剖分螺母11的过程。

Claims (5)

1.一种超高压输电线路断股修复捋线装置，其特征在于包括夹线变胞机构、锁死机构和拆分机构；

所述夹线变胞机构左右对称，由电动机、固定架、传动螺杆、左螺母、右螺母、第一左连杆、第一右连杆、左夹体、右夹体、剖分螺母、第二左连杆和第二右连杆组成；所述传动螺杆设置在固定架的凹槽内，由旋向相反的左右两部分构成，在传动螺杆的两端均以螺纹配合分别安装左螺母和右螺母，所述电动机安装在固定架的外侧，其输出轴与传动螺杆相连接；所述剖分螺母是一个组合体，由左半剖分螺母、右半剖分螺母组成，所述左夹体、右夹体为中空的半圆腔体，在左夹体、右夹体的半圆腔体内分别设置有左半剖分螺母、右半剖分螺母；左夹体与右夹体的顶端通过铰链联接在一起，所述铰链设置于开设在固定架上的圆弧槽内，所述左夹体底端的伸出端通过第二左连杆与第一左连杆的一端铰接，第一左连杆的另一端与左螺母铰接；所述右夹体底端的伸出端通过第二右连杆与第一右连杆的一端铰接，第一右连杆的另一端与右螺母铰接；

所述锁死机构包括具有连接销和通孔的左滑块，所述连接销依靠过盈配合插装在左滑块上，其与左半剖分螺母上的连接销孔相对应，所述通孔与固定在左夹体上的导向柱滑动连接；所述左滑块与第三左连杆的一端铰接，第三左连杆的另一端与左曲柄的一端铰接，所述左曲柄套装固定在第一左锥齿轮的左锥齿轮轴上；在所述第二左连杆上固定有第二左锥齿轮，所述第二左锥齿轮与第一左锥齿轮相啮合，所述左锥齿轮轴固定安装在左夹体上；

所述拆分机构与锁死机构关于整个装置的中心对称，包括具有固定销和通孔的右滑块，所述固定销与右滑块固定连接，其与右半剖分螺母上的固定销孔相对应，所述通孔与固定在右夹体上的导向柱滑动连接；所述右滑块与第三右连杆的一端铰接，第三右连杆的另一端与右曲柄的一端铰接，所述右曲柄套装固定在第一右锥齿轮的右锥齿轮轴上；在所述第二右连杆上固定有第二右锥齿轮，所述第二右锥齿轮与第一右锥齿轮相啮合，所述右锥齿轮轴固定安装在右夹体上。

2.根据权利要求1所述的一种超高压输电线路断股修复捋线装置，其特征在于在所述左夹体顶端的外部与固定架之间、右夹体顶端的外部与固定架之间分别设置有调整弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种超高压输电线路断股修复捋线装置，其特征在于在所述左夹体底端的伸出端与第二左连杆之间、右夹体底端的伸出端与第二右连杆之间分别设置有限动弹簧，并且在其铰接处设有限制其角度不能小于一定值的几何结构。

4.根据权利要求1所述的一种超高压输电线路断股修复捋线装置，其特征在于所述左半剖分螺母具有凹槽，所述右半剖分螺母具有凸起，所述凸起与凹槽相对应，在所述凸起与凹槽部分配合设置有两个连接销孔，在右半剖分螺母连接销孔的对称位置设置有两个固定销孔。

5.根据权利要求1所述的一种超高压输电线路断股修复捋线装置，其特征在于在所述剖分螺母的圆孔内壁中间设有一排半球型的捋线牙，且其间距相等。