CN103982613A - 一种用于带电环境下的直线运动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于带电环境下的直线运动装置，包括绝缘的导向装置及其内部设置的滑块、绝缘的螺杆，导向装置的两端分别连接有一号端盖、二号端盖，滑块为十字型结构，其外壁与导向装置内部开设的凸字型滑槽滑动配合，滑块内部开设有与螺杆外壁插入配合的螺杆安装通孔，螺杆的一端与一号端盖转动配合，另一端依次经由连接轴、二号端盖、联轴器后与驱动马达固定连接，驱动马达带动联轴器、连接轴、绝缘螺杆旋转，从而带动滑块在导向装置内作往复的直线运动。本设计不仅降低了生产成本、提高结构强度，而且保证了绝缘性能。

Description

一种用于带电环境下的直线运动装置

技术领域

本发明涉及一种动力传动机构，尤其涉及一种用于带电环境下的直线运动装置，具体适用于降低生产成本、提高结构强度、保证绝缘性能。

背景技术

在带电情况下，进行变电站高空作业检修时，为提高效率及保障操作者安全，经常需要使用一些自动装置来完成某些功能。这些自动装置有时要求能够实现设备沿着固定轨迹作直线往复运动，来对带电设备进行操作。由于是带电且高空作业工况，这些装置必须绝缘性好，同时重量要轻巧。

中国专利授权公告号为CN101922540B，授权公告日为2013年4月24日的发明专利公开了一种直线运动执行机构，该执行机构包括传动组件、导向组件和支撑组件，传动组件包括电机、联轴器、转动构件、动力转换构件、直线运动构件，导向组件包括与直线运动构件相适配的本体；其中，电机通过所述联轴器与转动构件的第一工作端连接，转动构件的第一工作端和第二工作端通过支撑组件支撑；动力转换构件安装在转动构件上，动力转换构件与直线运动构件连接并驱使直线运动构件在本体的适配腔体内做直线运动。虽然该发明技术方案结构紧凑，传动精度高，具有很好的实用性，但直线运动构件的四个工作端纵向相互交叉设置、菱形布局，横向相互平行设置，该结构使得直线运动构件及与其适配的本体的腔体具有多个异形工作面，无法采用传统的机床进行加工，其装夹、加工难度较大，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的加工难度大、生产成本高的问题，提供一种加工难度小、生产成本低的用于带电环境下的直线运动装置。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种用于带电环境下的直线运动装置，该装置包括导向装置、滑块、螺杆，所述导向装置为两端开口的中空结构，其两端分别连接有一号端盖、二号端盖，导向装置内部开设的滑槽的内壁与滑块的外壁滑动配合，滑块内部开设的螺杆安装通孔与螺杆的外壁插入配合，螺杆的一端与一号端盖转动配合，螺杆的另一端依次经由二号端盖、联轴器后与驱动马达固定连接；

所述导向装置、螺杆的制造材料均为绝缘材料，且滑槽为凸字型结构，滑块为十字型结构，包括中心块、一号滑块臂、二号滑块臂、三号滑块臂、四号滑块臂，所述中心块的内部开设有螺杆安装通孔，一号滑块臂的下端、二号滑块臂的右端、三号滑块臂的上端、四号滑块臂的左端与中心块固定连接，一号滑块臂的上端经滑槽的开口部后延伸至导向装置的外部，二号滑块臂的左端、三号滑块臂的下端、四号滑块臂的右端向滑槽的内壁延伸，且一号滑块臂的左、右侧面、二号滑块臂的上、下侧面、三号滑块臂的左、右侧面、四号滑块臂的上、下侧面都与滑槽的内壁滑动配合。

所述滑槽的内壁上左右两侧对称设置有尼龙衬垫，该尼龙衬垫的内壁包括5个依次垂直连接形成几字型结构的导向面，所述一号滑块臂、二号滑块臂、三号滑块臂、四号滑块臂与导向面滑动配合。

所述一号滑块臂、二号滑块臂、三号滑块臂、四号滑块臂与导向面的滑动配合面的前后两端均设置有滑板，该滑板与导向面滑动配合。

所述一号滑块臂的上端设置有外部设备连接板，且一号滑块臂的内部开设有工艺孔。

所述螺杆安装通孔的内部设置有螺母，该螺母的内壁与螺杆的外壁插入配合，且螺母的制造材料为绝缘减摩材料。

所述导向装置的内壁上位于尼龙衬垫与一号端盖之间、尼龙衬垫与二号端盖之间的部位均设置有嵌件，该嵌件上设置有与尼龙衬垫端部开设的沉孔相配合的凸台，且嵌件的外壁、尼龙衬垫的外壁上均开设有多条沟槽；

所述导向装置的制造材料为玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料。

所述螺杆与二号端盖之间设置有连接轴，该连接轴的一端通过销钉与螺杆固定连接，连接轴的中部与二号端盖的内侧固定连接，连接轴的另一端穿经二号端盖后与联轴器固定连接，且连接轴与二号端盖之间设置有两个相互串联的一号轴承。

所述一号端盖为两端开口的中空结构，其外侧设置有防尘压板，螺杆由其内侧插入其腔体内，该腔体的内壁与螺杆之间设置有二号轴承，且螺杆与防尘压板之间、二号轴承与腔体的内壁之间均留有空隙。

所述联轴器的外部套设有固定支架，该固定支架的两端分别与二号端盖的外侧、驱动马达固定连接。

所述导向装置的外部通过夹持装置与外部设备相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种用于带电环境下的直线运动装置中导向装置、螺杆的制造材料均为绝缘材料，且滑槽为凸字型结构，滑块为与之配合的十字型结构，该结构可以采用传统的机床进行加工，并可用传统的工装夹具进行装夹，避免了现有技术中异形工作面加工所带来的装夹、加工等一系列问题，同时也更容易保证滑块加工的形位公差要求，降低了生产加工难度以及加工成本，并且适合于带电作业环境。因此，本发明不仅降低了加工难度和生产成本，而且适合于带电作业环境。

2、本发明一种用于带电环境下的直线运动装置中一号滑块臂、二号滑块臂、三号滑块臂、四号滑块臂与导向面的滑动配合面的前后两端均设置有滑板，该设计在同一平面上设置间距较大的两滑板，不仅能够减少外界作用力对导向装置的破坏，提高装置的结构强度，而且使得导向装置在材料强度不变的情况下能够驱动更大的负载。因此，本发明提高了装置的结构强度。

3、本发明一种用于带电环境下的直线运动装置中螺杆安装通孔的内部设置有螺母，且螺母的制造材料为绝缘减摩材料，该设计有效避免了螺杆与螺母摩擦时因形成导电粉末而影响装置的绝缘性能。因此，本发明保证了装置的绝缘性能。

4、本发明一种用于带电环境下的直线运动装置中嵌件的外壁、尼龙衬垫的外壁上均开设有多条沟槽，且导向装置的制造材料为玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料，在制作直线运动装置时，玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料能够进入尼龙衬垫、嵌件上的沟槽中，固化后将嵌件、尼龙衬垫与导向装置紧密结合形成一个整体，从而降低了绝缘材料的加工难度。因此，本发明降低了绝缘材料的加工难度。

5、本发明一种用于带电环境下的直线运动装置螺杆与二号端盖之间设置有连接轴，该连接轴的一端通过销钉与螺杆固定连接，连接轴的中部与二号端盖的内侧固定连接，连接轴的另一端穿经二号端盖后与联轴器固定连接，连接轴的运用不仅对一号轴承起到良好的支撑作用，有利于一号轴承的安装，同时还能防止螺杆的轴向窜动。因此，本发明可有效防止螺杆的轴向窜动。

6、本发明一种用于带电环境下的直线运动装置中螺杆插入一号端盖的腔体内，该腔体的内壁与螺杆之间设置有二号轴承，且螺杆与防尘压板之间、二号轴承与腔体的内壁之间均留有空隙，该设计一方面使得当螺杆受力发生弯曲变形时，螺杆不与腔体的内壁直接接触，减小了螺杆的磨损，另一方面，轴承与防尘压板留有空隙不仅可避免螺杆在运动过程中因窜动顶紧防尘压板而影响其传动，而且有利于减少螺杆的损坏，另外，轴承与腔体的内壁之间均留有空隙可减小螺杆的受力。因此，本发明不仅减小了螺杆的磨损和受力，而且保证了螺杆的传动性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图1的B-B向剖视图。

图4为图1中滑块的结构示意图。

图5为图4的C-C向剖视图。

图6为图1中嵌件的结构示意图。

图7为图1中尼龙衬垫的结构示意图。

图中：导向装置1、滑槽11、开口部111、尼龙衬垫12、导向面121、沉孔122、嵌件13、凸台131、沟槽14、滑块2、中心块21、螺杆安装通孔211、一号滑块臂22、工艺孔221、二号滑块臂23、三号滑块臂24、四号滑块臂25、滑板26、外部设备连接板27、螺母28、螺杆3、一号端盖4、防尘压板41、二号轴承42、腔体43、空隙44、二号端盖5、连接轴6、销钉61、一号轴承62、联轴器7、驱动马达8、固定支架9、夹持装置10。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1‐图7，一种用于带电环境下的直线运动装置，该装置包括导向装置1、滑块2、螺杆3，所述导向装置1为两端开口的中空结构，其两端分别连接有一号端盖4、二号端盖5，导向装置1内部开设的滑槽11的内壁与滑块2的外壁滑动配合，滑块2内部开设的螺杆安装通孔211与螺杆3的外壁插入配合，螺杆3的一端与一号端盖4转动配合，螺杆3的另一端依次经由二号端盖5、联轴器7后与驱动马达8固定连接；

所述导向装置1、螺杆3的制造材料均为绝缘材料，且滑槽11为凸字型结构，滑块2为十字型结构，包括中心块21、一号滑块臂22、二号滑块臂23、三号滑块臂24、四号滑块臂25，所述中心块21的内部开设有螺杆安装通孔211，一号滑块臂22的下端、二号滑块臂23的右端、三号滑块臂24的上端、四号滑块臂25的左端与中心块21固定连接，一号滑块臂22的上端经滑槽11的开口部111后延伸至导向装置1的外部，二号滑块臂23的左端、三号滑块臂24的下端、四号滑块臂25的右端向滑槽11的内壁延伸，且一号滑块臂22的左、右侧面、二号滑块臂23的上、下侧面、三号滑块臂24的左、右侧面、四号滑块臂25的上、下侧面都与滑槽11的内壁滑动配合。

所述滑槽11的内壁上左右两侧对称设置有尼龙衬垫12，该尼龙衬垫12的内壁包括5个依次垂直连接形成几字型结构的导向面121，所述一号滑块臂22、二号滑块臂23、三号滑块臂24、四号滑块臂25与导向面121滑动配合。

所述一号滑块臂22、二号滑块臂23、三号滑块臂24、四号滑块臂25与导向面121的滑动配合面的前后两端均设置有滑板26，该滑板26与导向面121滑动配合。

所述一号滑块臂22的上端设置有外部设备连接板27，且一号滑块臂22的内部开设有工艺孔221。

所述螺杆安装通孔211的内部设置有螺母28，该螺母28的内壁与螺杆3的外壁插入配合，且螺母28的制造材料为绝缘减摩材料。

所述导向装置1的内壁上位于尼龙衬垫12与一号端盖4之间、尼龙衬垫12与二号端盖5之间的部位均设置有嵌件13，该嵌件13上设置有与尼龙衬垫12端部开设的沉孔122相配合的凸台131，且嵌件13的外壁、尼龙衬垫12的外壁上均开设有多条沟槽14；

所述导向装置1的制造材料为玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料。

所述螺杆3与二号端盖5之间设置有连接轴6，该连接轴6的一端通过销钉61与螺杆3固定连接，连接轴6的中部与二号端盖5的内侧固定连接，连接轴6的另一端穿经二号端盖5后与联轴器7固定连接，且连接轴6与二号端盖5之间设置有两个相互串联的一号轴承62。

所述一号端盖4为两端开口的中空结构，其外侧设置有防尘压板41，螺杆3由其内侧插入其腔体43内，该腔体43的内壁与螺杆3之间设置有二号轴承42，且螺杆3与防尘压板41之间、二号轴承42与腔体43的内壁之间均留有空隙44。

所述联轴器7的外部套设有固定支架9，该固定支架9的两端分别与二号端盖5的外侧、驱动马达8固定连接。

所述导向装置1的外部通过夹持装置10与外部设备相连接。

本发明的原理说明如下：

本发明作为带电作业下的直线运动装置，其导向装置1、螺杆3均采用绝缘材料，由于绝缘材料的制造工艺不同于传统的金属材料，因而其也不可能采用传统的机床进行加工，为了降低加工难度，本发明以尼龙衬垫12作为芯模，玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料作为导向装置1的制造材料，制作时在尼龙衬垫12上缠绕玻纤增强环绕树脂，在一定的条件下固化得到导向装置成品。同时，本发明采用了相邻导向面垂直布置的结构，该结构可以采用传统的机床进行加工，并可用传统的工装夹具进行装夹，避免了异形工作面加工所带来的装夹、加工等一系列问题，大幅降低了生产加工成本，特别适合于制作带电作业环境下的直线导向装置。

尼龙衬垫12：尼龙衬垫12的内壁包括5个依次垂直连接形成几字型结构的导向面121，能够有效减少滑块2在导向装置1内的滑动阻力。

滑板26：本发明在滑块2的四周布置有16块滑板26，滑块2的前后两端各布置8块，滑板26与尼龙衬垫12的导向面121接触，从而限制了滑块2只能沿着导向面121作螺杆3的轴向直线运动。在外部设备连接板27上安装了外部设备时，特别是整个装置在竖直方向工作时，由于外部设备的自重（或其他阻力），会在滑块2上产生一个附加的转矩，这个转矩靠上下两处的滑板26作用在绝缘导向装置上，由M=F*L知，转矩M一定的情况下，滑板26之间的距离越大，则传递到导向装置1上的力F越小，为最大限度的减小外界作用力对导向装置1的破坏、驱动更大的负载，本发明将滑板26布置在滑块2的前后两端，

工艺孔221：本发明在一号滑块臂22的内部开设工艺孔221，该工艺孔221能够有效减轻滑块2自身的重量，对延长螺杆3的寿命有积极的作用。

凸台131：本发明中嵌件13上设置有与尼龙衬垫12端部开设的沉孔122相配合的凸台131，该凸台结构可有效防止尼龙衬垫12的脱落。

连接轴6：本发明中连接轴6的一端通过销钉61与螺杆3固定连接，连接轴6的中部与二号端盖5的内侧固定连接，该设计将连接轴6紧固的连接在二号端盖5的内侧，连接轴6的轴向运动就被完全限制住了，其只能绕其轴心旋转。

销钉61：连接轴6与螺杆3通过销钉61固定连接可有效防止螺杆3从连接轴6的连接孔中脱落。

二号轴承42：由于螺杆3在作旋转运动的过程中受力发生弯曲变形时容易与腔体43的内壁的内壁发生滑动摩擦，从而影响螺杆3的寿命，因此本发明在腔体43的内壁与螺杆3之间设置二号轴承42。

空隙44：本发明中螺杆3与防尘压板41之间留有空隙44，该设计使螺杆3的一端处于游动状态，这样能够优先让滑板26与导向面121接触而受力，从而减小螺杆3的受力。

固定支架9：本发明中固定支架9套设在联轴器7的外部，其不仅能够固定驱动马达8，而且对联轴器7实现了有效保护。

本发明中所述的驱动马达8可以为液压马达、气动马达或电机等。

本发明中提及的“上”、 “下”、 “左”、 “右”为本直线运动装置在装配状态下的方位。

实施例1：

参见图1‐图7，一种用于带电环境下的直线运动装置，该装置包括导向装置1、滑块2、螺杆3、一号端盖4、二号端盖5、连接轴6、联轴器7以及驱动马达8，所述导向装置1的制造材料为玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料，螺杆3的制造材料为绝缘材料，导向装置1为两端开口的中空结构，导向装置1的外部通过夹持装置10与外部设备相连接，导向装置1的内部开设有凸字型的滑槽11，滑槽11的内壁上左右两侧对称设置有尼龙衬垫12，该尼龙衬垫12的内壁包括5个依次垂直连接形成几字型结构的导向面121，所述滑块2为十字型结构，包括中心块21、一号滑块臂22、二号滑块臂23、三号滑块臂24、四号滑块臂25，所述一号滑块臂22的下端、二号滑块臂23的右端、三号滑块臂24的上端、四号滑块臂25的左端与中心块21固定连接，一号滑块臂22的内部开设有工艺孔221，一号滑块臂22的上端经滑槽11的开口部111后延伸至导向装置1的外部并与外部设备连接板27相连接，二号滑块臂23的左端、三号滑块臂24的下端、四号滑块臂25的右端向滑槽11的内壁延伸，且一号滑块臂22的左、右侧面、二号滑块臂23的上、下侧面、三号滑块臂24的左、右侧面、四号滑块臂25的上、下侧面都通过其前后两端设置的滑板26与导向面121滑动配合，所述中心块21的内部开设有螺杆安装通孔211，该螺杆安装通孔211的内部设置有制造材料为绝缘减摩材料的螺母28，螺母28的内壁与螺杆3的外壁插入配合；所述导向装置1的两端分别与一号端盖4、二号端盖5相连接，所述一号端盖4为两端开口的中空结构，其外侧设置有防尘压板41，螺杆3的一端由其内侧插入其腔体43内，该腔体43的内壁与螺杆3之间设置有二号轴承42，且螺杆3与防尘压板41之间、二号轴承42与腔体43的内壁之间均留有空隙44，所述二号端盖5的内侧设置有连接轴6，该连接轴6的一端通过销钉61与螺杆3固定连接，连接轴6的中部与二号端盖5固定连接，连接轴6的另一端穿经二号端盖5后通过联轴器7与驱动马达8固定连接，且连接轴6与二号端盖5之间设置有两个相互串联的一号轴承62；所述导向装置1的内壁上位于尼龙衬垫12与一号端盖4之间、尼龙衬垫12与二号端盖5之间的部位均设置有嵌件13，该嵌件13上设置有与尼龙衬垫12端部开设的沉孔122相配合的凸台131，且嵌件13的外壁、尼龙衬垫12的外壁上均开设有多条沟槽14；所述联轴器7的外部套设有固定支架9，该固定支架9的两端分别与二号端盖5的外侧、驱动马达8固定连接，且驱动马达8为液压马达。

Claims (10)

1.一种用于带电环境下的直线运动装置，该装置包括导向装置（1）、滑块（2）、螺杆（3），所述导向装置（1）为两端开口的中空结构，其两端分别连接有一号端盖（4）、二号端盖（5），导向装置（1）内部开设的滑槽（11）的内壁与滑块（2）的外壁滑动配合，滑块（2）内部开设的螺杆安装通孔（211）与螺杆（3）的外壁插入配合，螺杆（3）的一端与一号端盖（4）转动配合，螺杆（3）的另一端依次经由二号端盖（5）、联轴器（7）后与驱动马达（8）固定连接，其特征在于：

所述导向装置（1）、螺杆（3）的制造材料均为绝缘材料，且滑槽（11）为凸字型结构，滑块（2）为十字型结构，包括中心块（21）、一号滑块臂（22）、二号滑块臂（23）、三号滑块臂（24）、四号滑块臂（25），所述中心块（21）的内部开设有螺杆安装通孔（211），一号滑块臂（22）的下端、二号滑块臂（23）的右端、三号滑块臂（24）的上端、四号滑块臂（25）的左端与中心块（21）固定连接，一号滑块臂（22）的上端经滑槽（11）的开口部（111）后延伸至导向装置（1）的外部，二号滑块臂（23）的左端、三号滑块臂（24）的下端、四号滑块臂（25）的右端向滑槽（11）的内壁延伸，且一号滑块臂（22）的左、右侧面、二号滑块臂（23）的上、下侧面、三号滑块臂（24）的左、右侧面、四号滑块臂（25）的上、下侧面都与滑槽（11）的内壁滑动配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述滑槽（11）的内壁上左右两侧对称设置有尼龙衬垫（12），该尼龙衬垫（12）的内壁包括5个依次垂直连接形成几字型结构的导向面（121），所述一号滑块臂（22）、二号滑块臂（23）、三号滑块臂（24）、四号滑块臂（25）与导向面（121）滑动配合。

3.根据权利要求2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述一号滑块臂（22）、二号滑块臂（23）、三号滑块臂（24）、四号滑块臂（25）与导向面（121）的滑动配合面的前后两端均设置有滑板（26），该滑板（26）与导向面（121）滑动配合。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述一号滑块臂（22）的上端设置有外部设备连接板（27），且一号滑块臂（22）的内部开设有工艺孔（221）。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述螺杆安装通孔（211）的内部设置有螺母（28），该螺母（28）的内壁与螺杆（3）的外壁插入配合，且螺母（28）的制造材料为绝缘减摩材料。

6.根据权利要求2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：

所述导向装置（1）的内壁上位于尼龙衬垫（12）与一号端盖（4）之间、尼龙衬垫（12）与二号端盖（5）之间的部位均设置有嵌件（13），该嵌件（13）上设置有与尼龙衬垫（12）端部开设的沉孔（122）相配合的凸台（131），且嵌件（13）的外壁、尼龙衬垫（12）的外壁上均开设有多条沟槽（14）；

所述导向装置（1）的制造材料为玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述螺杆（3）与二号端盖（5）之间设置有连接轴（6），该连接轴（6）的一端通过销钉（61）与螺杆（3）固定连接，连接轴（6）的中部与二号端盖（5）的内侧固定连接，连接轴（6）的另一端穿经二号端盖（5）后与联轴器（7）固定连接，且连接轴（6）与二号端盖（5）之间设置有两个相互串联的一号轴承（62）。

8.根据权利要求1或2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述一号端盖（4）为两端开口的中空结构，其外侧设置有防尘压板（41），螺杆（3）由其内侧插入其腔体（43）内，该腔体（43）的内壁与螺杆（3）之间设置有二号轴承（42），且螺杆（3）与防尘压板（41）之间、二号轴承（42）与腔体（43）的内壁之间均留有空隙（44）。

9.根据权利要求1或2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述联轴器（7）的外部套设有固定支架（9），该固定支架（9）的两端分别与二号端盖（5）的外侧、驱动马达（8）固定连接。

10.根据权利要求1或2所述的一种用于带电环境下的直线运动装置，其特征在于：所述导向装置（1）的外部通过夹持装置（10）与外部设备相连接。