CN104444212B - 一种开关小车的全自动化转运系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关小车的全自动化转运系统，在开关柜的柜门一侧与开关柜间隔一定距离平行安装转运车传送带，在转运车传送带与开关柜之间的转运车传送带上滑动安装多台转运车，在转运车传送带的外侧与转运车传送带间隔一定距离平行安装机械臂平台车传送带，在机械臂平台车传送带与转运车传送带之间的机械臂平台车传送带上滑动安装一台机械臂平台车，在开关柜柜门门轴的一端同轴套装一减速换向器，在与门轴垂直的减速换向器的另一端同轴套装一连杆，该连杆的另一端与柜门电机连接。本系统可以实现自动开门、自动将转运车运送到开关柜及自动从开关柜将开关小车拉出到转运车的动作及其相反的动作，节省了人力，提高了工作效率。

Description

一种开关小车的全自动化转运系统

技术领域

本发明属于开关柜领域，涉及开关小车，尤其是一种开关小车的全自动化转运系统。

背景技术

在日常的开关柜检修实验过程中，需要先将转运车推到开关柜前，再将开关柜门打开，将开关小车拖到转运车上，开关小车在检修和送回到开关柜内的过程都是人手工推拉到位，而且需要人手工将开关小车从开关柜中拉出，有一定的危险性。由于开关小车及转运车的自重都比较大，所以耗费工人大量体力，运输时间长，工作效率低。而且，开关小车在转运车上在运送到检修位置的过程中容易倾倒，对设备的安全构成威胁。

通过检索，发现如下关于转运车的公开专利文献：

1、开关柜母排专用转运车(CN202245016U)，包括带万向轮的底架，其特征在于所述底架上设有可以调整高度的支撑架，支撑架上端水平设有托板。

2、开关柜柜体转运车(CN202245013U)，包括底板，底板下侧设置车轮，底板上设置螺孔，设置螺孔的四个区域依次连线呈方形。所述底板为矩形，设置螺孔的四个区域分别位于矩形底板的四个角点。

上述专利的转运车结构都比较简单，无法解决转运车自动推拉到位及自动拉出、推入开关小车的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够自动推、拉开关小车，且能自动转运开关小车至检修位置的全自动化转运系统。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种开关小车的全自动化转运系统，包括开关柜、转运车、转运车传送带、机械臂、机械臂平台车、机械臂平台车传送带、定位杆及接近开关，在开关柜的柜门一侧与开关柜间隔一定距离平行安装转运车传送带，在转运车传送带与开关柜之间的转运车传送带上滑动安装多台转运车，在转运车传送带的外侧与转运车传送带间隔一定距离平行安装机械臂平台车传送带，在机械臂平台车传送带与转运车传送带之间的机械臂平台车传送带上滑动安装一台机械臂平台车，在机械臂平台车上安装机械臂，在机械臂平台车传送带及转运车传送带的外侧对应于每一开关柜的柜门安装一定位杆，在每一定位杆上均安装有接近开关，在机械臂平台车及转运车上分别安装有定位块，用于与定位杆上的接近开关进行定位检测，在开关柜柜门门轴的一端同轴套装一减速换向器，在与门轴垂直的减速换向器的另一端同轴套装一连杆，该连杆的另一端与柜门电机连接，在柜门电机的驱动下柜门可以自动打开。

而且，在开关柜柜门门轴的另一端固装一金属块，在门轴上方及下方的开关柜内侧壁上各安装一柜门接近开关，用于检测柜门的到位情况。

而且，在开关柜柜门内壁的两侧与开关小车安装室的两侧内壁之间对称固装两柜门液压杆。

而且，所述的机械臂由丝杆滑台、抓手及抓手推杆电机构成，所述丝杆滑台竖直固装在机械臂平台车的顶面，在丝杆滑台的滑台上固装抓手推杆电机，在抓手推杆电机的推杆头部固装一抓手，该抓手用于内扣住在开关小车原有的驱动定位连锁件的把手，所述丝杆滑台由变频器控制，该变频器控制设备安装在机械臂平台车内。

而且，所述的转运车包括车体、推杆电机、挡板及固定销，所述车体为四方空箱结构，在车体的顶面靠近四个边缘各制有一凹槽，在对应每一凹槽的车体内侧壁上各固装一挡板推杆电机，在每一挡板推杆电机的推杆头部各竖直固装一挡板，该挡板恰能从凹槽穿出车体内部，在车体内车体顶板的底面固装一固定销推杆电机，在固定销推杆电机的推杆头部固装一T型连接板，在T型连接板横板的两端各固装一固定销，在车体与开关柜相对的侧壁上对应于两固定销各制有一通孔，固定销可在固定销推杆电机的带动下由通孔穿出车体插入到开关柜的销孔内，在车体顶板外侧凹槽的两侧各固装一开关小车接近开关，该开关小车接近开关的作用是检测开关小车是否拉至到位。

而且，所述的转运车传送带及机械臂平台车传送带的结构相同，均由大功率平移门机驱动，该两传送带均由多对轴座、多个主动齿轮、多个轮轴、多个从动齿轮、多根联动链条及一履带构成，所述多对轴座均布间隔固装在转运车外侧或机械臂平台车外侧的地面上，在每一对轴座之间固装一轮轴，在每一轮轴的两侧各套装一主动齿轮，在两主动齿轮之间的轮轴上对称套装两从动齿轮，在相邻两轮轴之间相应位置的两从动齿轮的外缘共同啮合安装一联动链条，在所有主动齿轮及联动链条的外缘共同啮合安装一履带，在履带的内侧上部与履带的上缘水平固装一支撑板，由履带带动支撑板平移运动，在支撑板的顶面固装多个转运车或一台机械臂平台车，在支撑板的底面四角各固装一橡胶车轮，在对应橡胶车轮的地面上制有滑道，用于保证车轮的运行方向。

而且，所述转运车、转运车传送带、机械臂、机械臂平台车、机械臂平台车传送带及柜门均通过PLC控制动作运行，通过触摸屏选择动作，并在触摸屏上显示动作完成情况，以保证设备的正常可靠运行，设备之间的逻辑关系由程序实现。

而且，所述PLC控制动作运行的流程依次为：选择转运车、检查断路器室柜门已打开、所选转运车移动到位、所选转运车伸出固定销、机械臂平台车移动到位、机械臂将开关小车拉至检修位置、所选转运车伸出挡板、所选转运车收回固定销、转运车组回到初始位置、机械臂平台车回到初始位置。

本发明的优点和积极效果是：

1、本系统利用传感器技术和可编程逻辑控制器技术，通过PLC控制各类型电动机驱动设备动作，由安装在各处的接近开关或限位开关检测动作是否到位，通过触摸屏选择动作，并在触摸屏上显示动作完成情况，以保证设备的正常可靠运行。其中，设备之间的逻辑关系由程序实现。

2、本系统通过机械臂、机械臂平台车传送带、转运车及转运车传送带、柜门电机及减速换向器可以实现自动开门、自动将转运车运送到开关柜及自动从开关柜将开关小车拉出到转运车的动作，及其相反的动作流程，节省了人力，保证了人身安全，提高了工作效率。

3、本系统的转运车在车体的四个边安装可伸缩挡板，既不妨碍开关小车的推拉动作，而且能防止开关小车在转运途中滑落，威胁工人人身安全。

4、本系统配置有多台转运车，可以同时对多个开关小车进行转运、检修，提高了工作效率。

5、本系统的开关柜柜门由柜门电机驱动、PLC控制，可以自动开/合，自动化程度高，设计科学合理。

附图说明

图1为本系统的主视示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为开关柜柜门打开状态示意图；

图4为开关柜柜门闭合状态示意图；

图5为转运车的俯视示意图；

图6为挡板推杆电机与挡板的连接示意图；

图7为固定销推杆电机与固定销的连接示意图；

图8为本系统传送带结构示意图；

图9为本系统传送带主动齿轮与从动齿轮的连接示意图；

图10为本系统传送带联动链条与从动齿轮及主动齿轮的连接示意图；

图11为本系统触摸屏首页示意图；

图12为本系统触摸屏次页示意图；

图13为本系统的主程序逻辑框图；

图14为本系统的拉出子程序逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种开关小车的全自动化转运系统，包括开关柜12、转运车13、转运车传送带14、机械臂、机械臂平台车15、机械臂平台车传送带18、定位杆1及接近开关2，在开关柜的柜门一侧与开关柜间隔一定距离平行安装转运车传送带，在转运车传送带与开关柜之间的转运车传送带上滑动安装多台转运车，在转运车传送带的外侧与转运车传送带间隔一定距离平行安装机械臂平台车传送带，在机械臂平台车传送带与转运车传送带之间的机械臂平台车传送带上滑动安装一台机械臂平台车，在机械臂平台车上安装机械臂。在机械臂平台车传送带及转运车传送带的外侧对应于每一开关柜的柜门安装一定位杆，在每一定位杆上均安装有接近开关，在机械臂平台车及转运车上分别安装有定位块3，用于与定位杆上的接近开关进行定位检测。在开关柜柜门8门轴的一端同轴套装一减速换向器9，在与门轴垂直的减速换向器的另一端同轴套装一连杆10，该连杆的另一端与柜门电机11连接，在柜门电机的驱动下柜门可以自动打开。

在门轴21的另一端固装一金属块22，在门轴上方及下方的开关柜内侧壁上各安装一柜门接近开关20，用于检测柜门的到位情况。为了支撑开关柜柜门，在开关柜柜门内壁的两侧与开关小车安装室的两侧内壁之间对称固装两柜门液压杆23。

转运车传送带及机械臂平台车传送带最下面的接近开关用于定位转运车及机械臂平台车的初始位置(不干扰观察开关柜情况)，平时转运车及机械臂平台车处于初始位置，工作人员和触摸屏等设施在操作监控室内。

所述的机械臂由丝杆滑台4、抓手6及抓手推杆电机5构成，所述丝杆滑台竖直固装在机械臂平台车的顶面，在丝杆滑台的滑台上固装抓手推杆电机，在抓手推杆电机的推杆头部固装一抓手，该抓手用于内扣住在开关小车7原有的驱动定位连锁件的把手。所述丝杆滑台由变频器控制，该变频器控制设备安装在机械臂平台车内。

所述的转运车包括车体28、推杆电机、挡板25及固定销24，所述车体为四方空箱结构，在车体的顶面靠近四个边缘各制有一凹槽，在对应每一凹槽的车体内侧壁上各固装一挡板推杆电机26，在每一挡板推杆电机的推杆头部各竖直固装一挡板，该挡板恰能从凹槽穿出车体内部，挡板的作用是防止开关小车从转运车上滑落。在车体内车体顶板的底面固装一固定销推杆电机27，在固定销推杆电机的推杆头部固装一T型连接板30，在T型连接板横板的两端各固装一固定销，在车体与开关柜相对的侧壁上对应于两固定销各制有一通孔，固定销可在固定销推杆电机的带动下由通孔穿出车体插入到开关柜的销孔内。在车体顶板外侧凹槽的两侧各固装一开关小车接近开关29，该开关小车接近开关的作用是检测开关小车是否拉至到位。

所述的转运车传送带及机械臂平台车传送带的结构相同，均由大功率平移门机19驱动，该两传送带均由多对轴座34、多个主动齿轮31、多个轮轴33、多个从动齿轮35、多根联动链条36及一履带32构成，所述多对轴座均布间隔固装在转运车外侧或机械臂平台车外侧的地面上，在每一对轴座之间固装一轮轴，在每一轮轴的两侧各套装一主动齿轮，在两主动齿轮之间的轮轴上对称套装两从动齿轮，在相邻两轮轴之间相应位置的两从动齿轮的外缘共同啮合安装一联动链条，在所有主动齿轮及联动链条的外缘共同啮合安装一履带，在履带的内侧上部与履带的上缘水平固装一支撑板16，由履带带动支撑板平移运动。在支撑板的顶面固装多个转运车或一台机械臂平台车，在支撑板的底面四角各固装一橡胶车轮17，在对应橡胶车轮的地面上制有滑道，用于保证车轮的运行方向。

所述转运车、转运车传送带、机械臂、机械臂平台车、机械臂平台车传送带及柜门均通过PLC控制动作运行，通过触摸屏选择动作，并在触摸屏上显示动作完成情况，以保证设备的正常可靠运行，设备之间的逻辑关系由程序实现。

所述PLC控制动作运行的流程依次为：选择转运车、检查断路器室柜门已打开、所选转运车移动到位、所选转运车伸出固定销、机械臂平台车移动到位、机械臂将开关小车拉至检修位置、所选转运车伸出挡板、所选转运车收回固定销、转运车组回到初始位置、机械臂平台车回到初始位置。推入子程序与拉出相似，在此不作赘述。

本系统的工作原理为：

当系统得到“开门”指令，柜门电机将驱动柜门打开；工作人员取下开关小车二次插件之后，当系统得到“将开关小车由试验位置拉至检修位置”指令，转运车到达开关柜门前，机械臂到达转运车前，机械臂将开关小车拉至转运车上，转运车带动开关小车至检修位置。推入与拉出相似，在此不作赘述。

对机械臂拉出开关小车的分解动作在此进行叙述，⑴机械臂平台车运动至需要拉至检修位置的转运车前；⑵机械臂下行使抓手下沿高度略高于驱动定位连锁件把手上沿高度；⑶机械臂右行使抓手两爪处于驱动定位连锁件把手上方；⑷机械臂下行使两爪分别处于驱动定位连锁件把手内部；⑸两爪内扣，即抓手夹紧；⑹机械臂左行将开关小车拉至转运车上，即恢复到原始水平位置；⑺抓手松开驱动定位连锁件把手；(8)机械臂上行使抓手下沿高度略高于驱动定位连锁件把手上沿高度；(9)机械臂平台车运动至初始位置，动作完成。推入与拉出相似，在此不作赘述。

本发明使用PLC控制大功率平移门机驱动传送带动作，门机固定在地面上，通过传送带控制转运车或机械臂平台车移动，由安装在传送带旁边的接近开关检测转运车或机械臂平台车是否到位，以保证设备的正常可靠运行。其中设备之间的逻辑关系由程序实现，由于开关小车在转运车上时，重量较大，传送带采用全钢化结构。

本发明使用PLC控制丝杆滑台动作，由安装在丝杆滑台丝杆边缘的限位开关检测滑台动作是否到位，以保证设备的正常可靠运行，当完成整套指令的操作之后，在触摸屏上予以显示。其中，设备之间的逻辑关系由程序实现。

本发明使用PLC控制推杆电机驱动挡板或固定销动作，对推杆电机接头位置加装开关柜专用镀(敷)铝锌板，拉杆到位与否由内置限位开关经由PLC控制，此操作经由触摸屏完成，以保证设备的正常可靠运行。其中，设备的逻辑关系由程序实现。转运车在传送带上沿直线行驶，转运车内部安装PLC扩展模块对转运车设备进行控制，扩展模块与CPU之间通过工业以太网连接。

本发明取消原有转运车上的调高旋钮，在操作过程中，不再需要对车体高度进行调整。对于柜体，要求加强开关柜的10kv开关小车室距地面高度的精度，即各个类型开关小车室高度与转运车高度相对应。

由于在某些情况下，需要将多个开关小车拉至检修位置，以致需要多个转运车：假设某10kV开关室需要配备5台转运车，在图2中，每个开关柜前就需要安装5个接近开关，需要操作时，每次在触摸屏相对应的开关柜界面下选择需要的转运车进行操作即可。

转运车通信及电源走线，节点处于传送带垂直下部左右正中的位置，与总机和电源相连，由于转运车需要水平运动，线路需要加装能够活动的具有IP67防护等级的走线槽(像链条一样相连的走线槽)。

上述挡板推杆电机及固定销推杆电机均由控制器控制，控制器输入接220v电压，输出接推杆电机。将控制器输出的直流电源通过直流接触器与电机相连，由PLC通过直流接触器控制电源正向或反向通过电机或不通过电机。

本发明中所述的电机全部选用具有停电自保持功能的电机。

触摸屏说明：

1.触摸屏首页：

如图11所示，包括各条线路按钮、各线路名称、使用设备的双重名称即设备名称和编号。按钮的排布按照线路图上的顺序排布，母联单独作为一行放置。

2.触摸屏次页：

在首页选择了需要操作的线路设备，进入次页，如图12所示。

左边为线路及设备，断路器和刀闸变位情况会实时显示，选择需要进行的操作，程序将进入该线路设备所对应的工作状态子程序——拉出子程序和推入子程序，以及单一的打开和关闭柜门。

1～5方块表示5个转运车，需要使用时，先选择状态，再选择对应的转运车。(由于4和5是专门给母联使用的转运车，所以相对于其他转运车较宽一点，根据实际情况可以增减转运车的数量)

次页数量根据10kV开关室所具有的线路设备数量而定。

3.触摸屏对应要进行的每一步操作，都需要操作人和监护人在确认无误后，输入密码，才能确定执行操作。

4.图13为本系统的主程序逻辑框图，图14为本系统的拉出子程序逻辑框图，推入子程序与拉出相似，在此不作赘述。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：包括开关柜、转运车、转运车传送带、机械臂、机械臂平台车、机械臂平台车传送带、定位杆及接近开关，在开关柜的柜门一侧与开关柜间隔一定距离平行安装转运车传送带，在转运车传送带与开关柜之间的转运车传送带上滑动安装多台转运车，在转运车传送带的外侧与转运车传送带间隔一定距离平行安装机械臂平台车传送带，在机械臂平台车传送带与转运车传送带之间的机械臂平台车传送带上滑动安装一台机械臂平台车，在机械臂平台车上安装机械臂，在机械臂平台车传送带及转运车传送带的外侧对应于每一开关柜的柜门安装一定位杆，在每一定位杆上均安装有接近开关，在机械臂平台车及转运车上分别安装有定位块，用于与定位杆上的接近开关进行定位检测，在开关柜柜门门轴的一端同轴套装一减速换向器，在与门轴垂直的减速换向器的另一端同轴套装一连杆，该连杆的另一端与柜门电机连接，在柜门电机的驱动下柜门可以自动打开。

2.根据权利要求1所述的开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：在开关柜柜门门轴的另一端固装一金属块，在门轴上方及下方的开关柜内侧壁上各安装一柜门接近开关，用于检测柜门的到位情况。

3.根据权利要求1所述的开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：在开关柜柜门内壁的两侧与开关小车安装室的两侧内壁之间对称固装两柜门液压杆。

4.根据权利要求1所述的开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：所述的机械臂由丝杆滑台、抓手及抓手推杆电机构成，所述丝杆滑台竖直固装在机械臂平台车的顶面，在丝杆滑台的滑台上固装抓手推杆电机，在抓手推杆电机的推杆头部固装一抓手，该抓手用于内扣住在开关小车原有的驱动定位连锁件的把手，所述丝杆滑台由变频器控制，该变频器控制设备安装在机械臂平台车内。

5.根据权利要求1所述的开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：所述的转运车包括车体、推杆电机、挡板及固定销，所述车体为四方空箱结构，在车体的顶面靠近四个边缘各制有一凹槽，在对应每一凹槽的车体内侧壁上各固装一挡板推杆电机，在每一挡板推杆电机的推杆头部各竖直固装一挡板，该挡板恰能从凹槽穿出车体内部，在车体内车体顶板的底面固装一固定销推杆电机，在固定销推杆电机的推杆头部固装一T型连接板，在T型连接板横板的两端各固装一固定销，在车体与开关柜相对的侧壁上对应于两固定销各制有一通孔，固定销可在固定销推杆电机的带动下由通孔穿出车体插入到开关柜的销孔内，在车体顶板外侧凹槽的两侧各固装一开关小车接近开关，该开关小车接近开关的作用是检测开关小车是否拉至到位。

6.根据权利要求1所述的开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：所述的转运车传送带及机械臂平台车传送带的结构相同，均由大功率平移门机驱动，该两传送带均由多对轴座、多个主动齿轮、多个轮轴、多个从动齿轮、多根联动链条及一履带构成，所述多对轴座均布间隔固装在转运车外侧或机械臂平台车外侧的地面上，在每一对轴座之间固装一轮轴，在每一轮轴的两侧各套装一主动齿轮，在两主动齿轮之间的轮轴上对称套装两从动齿轮，在相邻两轮轴之间相应位置的两从动齿轮的外缘共同啮合安装一联动链条，在所有主动齿轮及联动链条的外缘共同啮合安装一履带，在履带的内侧上部与履带的上缘水平固装一支撑板，由履带带动支撑板平移运动，在支撑板的顶面固装多个转运车或一台机械臂平台车，在支撑板的底面四角各固装一橡胶车轮，在对应橡胶车轮的地面上制有滑道，用于保证车轮的运行方向。

7.根据权利要求1所述的开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：所述转运车、转运车传送带、机械臂、机械臂平台车、机械臂平台车传送带及柜门均通过PLC控制动作运行，通过触摸屏选择动作，并在触摸屏上显示动作完成情况，以保证设备的正常可靠运行，设备之间的逻辑关系由程序实现。

8.根据权利要求7所述的开关小车的全自动化转运系统，其特征在于：所述PLC控制动作运行的流程依次为：选择转运车、检查断路器室柜门已打开、所选转运车移动到位、所选转运车伸出固定销、机械臂平台车移动到位、机械臂将开关小车拉至检修位置、所选转运车伸出挡板、所选转运车收回固定销、转运车组回到初始位置、机械臂平台车回到初始位置。