CN105896374A - 一种架空线路防震锤复位器执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种架空线路防震锤复位器执行机构，包括：机构底板，作为整个机构的支撑，下端与防震锤复位器机体连接；水平方向一自由度移动平台，移动平台包括两个相同型号的平行直线滑轨及滑台，滑轨中间设有丝杆驱动部件，其用于实现滑台的水平移动；俯仰调节机构，包括90度转角齿轮箱和一对位于齿轮箱两侧的四连杆机构，齿轮箱用于传递垂直方向来自电机的动力，通过四连杆机构调整工作台的角度实现第二自由度；冲击扳手进给机构，包括一自由度滑台、齿轮齿条传动机构及传感器，沿被旋转螺栓方向进行调整以实现冲击扳手的第三自由度；末端是冲击扳手及摄像头，其使得复位器可以实现对防震锤螺栓的定位以及紧固，对接简单，可靠性高。其可以代替人工作业，安全可靠且操作简单。

Description

一种架空线路防震锤复位器执行机构

技术领域

本发明提供一种架空线路防震锤复位器执行机构，以代替人工作业，解决高压线路防震锤“滑跑”维修问题。

背景技术

由于架空输电线长期架设在野外几十米的杆塔上，易受风的影响产生振动，长时间的强烈振动将会造成架空输电线材料的疲劳破坏，进而导致断股、断线。为了防止或减轻架空地线由于振动产生的危害，常用方法是在架空地线悬挂点外安装防震锤。如果防震锤在架空地线上安装时螺栓没有拧紧或在运行中受自然环境的影响，防震锤会出现偏离安装位置，俗称“滑跑”现象。

随着机器人技术的发展，各种巡线机器人已成功用于替代人工完成对输电线的巡检任务，这使得采用机器人进行架空线防震锤复位成为可能。设计一种架空线路防震锤复位器，使其不仅能够带电工作，代替人工进行传输线路防震锤的检测和复位工作，而且能够极大提高工作效率，降低人工操作的危险。目前，传统处理防震锤“滑跑”的方法大多需要停电人工处理，然而受技术，供电可靠性，成本及安全性等因素的限制，传统方法有较大局限性。在防震锤的检测和复位方面，我国用于高压输电线路防震锤复位尚无成熟的配套的系列化产品。因此，急需研究智能防震锤复位器，代替人工进行危险高强度操作，提高高压输电线路巡检和维护的自动化水平。

目前，国内外针对高压输电线路的维修机器人并不多见，最常见的还是针对高压输电线路的检测机器人，例如双臂、三臂及四臂巡检机器人，这方面的技术相对成熟一些，国外只有加拿大魁北克水电研究院研制出了兼备越障巡检以及带电维修的机器人。该机器人技术比较先进，结构比较复杂，功能也比较齐全。但该机器人体积庞大，太过于沉重，同时成本非常高昂，对于一般的供电公司来说是难度负担。

另一方面，大部分研究人员研制的机器人具备多种功能，但是单独功能的完成性并不理想，机构的模块化程度不高，这就是为什么很多机器人不能被广泛的采用。而针对防震锤复位的执行模块，目前还没有相关机构研制出来。

发明内容

本发明主要提供一种架空线路防震锤复位器执行机构，其能够代替人工进行防震锤的复位，同时兼具高空带电作业的可靠性及准确性。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种架空输电线路防震锤复位器执行机构，其包括：机构底板；一自由度移动平台，所述移动平台位于机构底板上方用于实现执行机构水平方向的移动；俯仰调节机构，所述俯仰调节机构位于一自由度移动平台上方，是执行机构的第二个自由度，用于调节末端执行机构的角度；所述俯仰机构的一侧安装有电位器，其用于测量末端机构的角度；进给机构，所述进给机构位于俯仰调节机构上方，其沿防震锤螺栓中心轴方向进行调整以实现执行机构的第三个自由度；末端冲击扳手，所述冲击扳手位于进给机构的上方，其用于对防震锤螺栓进行紧固或放松，实现防震锤复位器的最终目的。

可选地，所述移动平台包括：相同型号的平行直线滑轨；滑台；丝杆；与之相配合的滑块；直流电机；联轴器；光电开关；轴承座；其中，所述滑台与滑块连接，所述丝杆两端通过联轴器与所述机构底板连接，直流电机通过联轴器带动丝杆运动，从而带动滑台沿滑轨做直线运动，实现执行机构在水平方向上的自由度；光电开关位于滑轨和丝杆中间，用于检测滑台的位置，做限位开关。

可选地，丝杆通过轴承座与机构底板连接；机构底板与防震锤复位器机体相连。

可选地，所述俯仰调节机构包括：直流减速电机；联轴器；90度转角齿轮箱；一对完全相同平行四杆机构；下支撑板；上支撑板；电位器直齿轮；其中，所述直流减速电机通过所述联轴器与所述90度转角齿轮箱的输入轴相连，输出轴垂直于输入轴并且两端与四连杆机构连接，从而带动所述上支撑板做俯仰运动，实现执行机构的角度调整；在所述输出轴上安装有相啮合的电位器齿轮，用于检测末端执行机构的角度。

可选地，所述进给机构包括：直流减速电机；相配合的齿轮齿条；与齿条相连的滑台，与滑台相配合的滑轨；光电开关；所述齿轮齿条在所述直流减速电机带动下做啮合运动，所述齿条带动滑台上的冲击扳手沿螺栓中心轴方向做进给运动；所述光电开关用于限制进给机构的位置；摄像头，其安装于所述俯仰调节机构的上支撑板上方，方向与所述冲击扳手轴向一致，用与观察防震锤螺栓角度和位置，为地面远程操作提供反馈。

可选地，所述90度转角齿轮箱包括：箱体；输入轴；相啮合的1∶1锥齿轮；输出轴；所述输入轴经过轴承与箱体连接，输入轴的末端是锥齿轮，其与输出轴上的锥齿轮啮合带动输出轴转动，输出轴的末端与四杆机构连接。

可选地，还包括冲击扳手后固定架；前支承架；套筒；所述冲击扳手通过所述前后固定架连接于所述进给机构的滑台上；所述套筒通过销轴连接于冲击扳手前端，用于和螺栓头配合。

因此，本发明具有如下优点：1.取代复杂的三自由度机械臂，采用三自由度工作台来完成操作，在简化机构的情况下，也降低了控制的难度；2.该执行机构单独的针对防震锤进行复位操作，针对性强，机构适应性强；3.该执行机构通过摄像头由地面远程控制操作，能够及时发现问题并予以调整，大大提高了设备的可靠性；4.采用冲击扳手进行螺栓的紧固，可改善一般人工紧固和低速旋转电机力矩的不足，减少螺栓再次松动的可能，避免防震锤的再次“滑跑”。5.该执行机构作为一个单独的模块安装于移动机器人本体上，实现了机构模块化重组，提高了机器人的利用率。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的装配结构示意图。

图2为一自由度移动平台的一个实施例的装配结构示意图。

图3为俯仰调节机构的一个实施例的装配结构示意图。

图4为进给机构的一个实施例的装配结构示意图。

图5a-5c为执行机构的工作示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。图中，各标号所示的零部件如下所示：机构底板1、一自由度移动平台2、俯仰调节机构3、电位器4、进给机构5、末端执行机构6、直线滑轨21、滑台22、丝杆23、滑块24、移动平台直流电机25、联轴器26、光电开关27、轴承座28、俯仰机构直流减速电机31、联轴器32、90度转角齿轮箱33、平行实干机构34、下支撑板35、上支撑板36、电位器直齿轮37、齿轮箱箱体41、输入轴42、锥齿轮43、输出轴44、进给机构直流减速电机51、齿轮52、齿条53、滑台54、滑轨55、光电开关56、摄像头57。

本发明的架空线路防震锤复位器执行机构包括一自由度移动平台、俯仰调节机构、进给机构以及末端冲击扳手。一自由度移动平台位于机构底板的上方，用于实现执行机构在水平方向上的移动，调节末端机构和防震锤之间的位置。俯仰调节机构置于移动平台的上方，包含一对四杆机构用于调整末端执行机构的角度，使冲击扳手套筒中心与防震锤螺栓中心重合。进给机构位于俯仰调节机构上方，实现冲击扳手沿轴向的进给运动，其目的是使螺栓进入套筒内部。冲击扳手用于紧固或者旋松螺母，是最终的执行机构。

参见图2，一自由度移动平台2的实施方式类似于x工作台，直流电机25经过联轴器26带动丝杆23运动，丝杆23两端通过轴承座28与机构底板1连接，丝杆23与滑块22配合运动带动滑台22沿滑轨21做直线运动，实现执行机构在水平方向上的移动；光电开关27位于丝杆的两端靠近轴承座28的位置，当滑块带动滑台到达光电开关所在位置后，光电开关对控制系统进行反馈，使电机停止运动，防止滑块到达极限位置损坏丝杆。

参见图3，俯仰调节机构3是用来调节末端执行机构的角度，直流减速电机51通过联轴器32与90度转角齿轮箱33的输入轴42连接，输入轴42经过锥齿轮带动输出轴44转动，输出轴的两段与平行四杆机构34的连架杆相连，驱动四杆机构运动，从而带动上支撑板36做俯仰运动，在输出轴的一端安装有直齿轮，与之配合的齿轮安装在电位器4上，四杆机构转动会带动电位器转动，用于确定上支撑板和下支撑板之间的绝对角度，为控制系统提供参考。

参见图4，进给机构5也包含了一组滑台54和滑轨55，直流减速电机51与直齿轮52连接，带动与之啮合的齿条53做直线运动，齿条的一侧与滑台54固定，从而带动滑台54沿滑轨55运动，滑台的上方固定有冲击扳手6，在移动平台2与俯仰调节机构3的调节下，冲击扳手套筒中心轴与防震锤螺栓中心轴共线，此刻进给机构推进套筒，使螺栓头处于套筒中，控制系统给冲击扳手通电，实现螺栓的紧固。

如下将结合本发明的实施例来具体描述本发明的工作流程：防震锤复位器沿线路移动，摄像头检测线路，当到达防震锤“滑跑”位置后，准确定位防震锤位置，然后调节一自由度移动平台2的位置，使末端机构处于距离防震锤的合适位置，然后俯仰调节机构3调整姿态，使冲击扳手6的轴向与防震锤螺栓轴线平行，再次调整移动平台2，是两者轴线共线，随后调节进给机构5，使冲击扳手套筒套入螺栓头中，套入过程需要在冲击扳手超低速运转下进行，保证套筒内六边与螺栓头六边形重合。随后可以根据需求给冲击扳手供电，实现紧固作业。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本大明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了机构底板1、一自由度移动平台2、俯仰调节机构3、电位器4、进给机构5、末端执行机构6、直线滑轨21、滑台22、丝杆23、滑块24、移动平台直流电机25、联轴器26、光电开关27、轴承座28、俯仰机构直流减速电机31、联轴器32、90度转角齿轮箱33、平行实干机构34、下支撑板35、上支撑板36、电位器直齿轮37、齿轮箱箱体41、输入轴42、锥齿轮43、输出轴44、进给机构直流减速电机51、齿轮52、齿条53、滑台54、滑轨55、光电开关56、摄像头57等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种架空线防震锤复位器执行机构，其特征在于，包括：

机构底板(1)；

一自由度移动平台(2)，所述移动平台位于机构底板(1)上方用于实现执行机构水平方向的移动；

俯仰调节机构(3)，所述俯仰调节机构位于一自由度移动平台(2)上方，是执行机构的第二个自由度，用于调节末端执行机构的角度；所述俯仰机构的一侧安装有电位器(4)，其用于测量末端机构的角度；

进给机构(5)，所述进给机构(5)位于俯仰调节机构(3)上方，其沿防震锤()螺栓中心轴方向进行调整以实现执行机构的第三个自由度；

末端冲击扳手(6)，所述冲击扳手(6)位于进给机构(5)的上方，其用于对防震锤螺栓进行紧固或放松，实现防震锤复位器的最终目的。

2.根据权利要求1所述的架空线防震锤复位器执行机构，其特征在于，所述移动平台(2)包括：相同型号的平行直线滑轨(21)；滑台(22)；丝杆(23)；与之相配合的滑块(24)；直流电机(25)；联轴器(26)；光电开关(27)；轴承座(28)；其中，所述滑台(22)与所述滑块(24)连接，所述丝杆(23)两端通过所述轴承座(28)与所述机构底板(1)连接，所述直流电机(25)通过所述联轴器(26)带动丝杆(23)运动，从而带动滑台(22)沿滑轨(21)做直线运动，实现执行机构在水平方向上的自由度；所述光电开关(27)位于滑轨(21)和丝杆(23)中间，用于检测滑台的位置，做限位开关。

3.根据权利要求1所述的架空线防震锤复位器执行机构，其特征在于，所述俯仰调节机构(3)包括：直流减速电机(31)；联轴器(32)；90度转角齿轮箱(33)；一对完全相同平行四杆机构(34)；下支撑板(35)；上支撑板(36)；电位器直齿轮(37)；其中，所述直流减速电机(31)通过所述联轴器(32)与所述90度转角齿轮箱(33)的输入轴(42)相连，输出轴(44)垂直于输入轴(42)并且两端与四连杆机构连接，从而带动所述上支撑板(36)做俯仰运动，实现执行机构的角度调整；在所述输出轴(44)上安装有相啮合的电位器齿轮(37)，用于检测末端执行机构的角度。

4.根据权利要求1所述的架空线防震锤复位器执行机构，其特征在于，所述进给机构(5)包括：直流减速电机(51)；相配合的齿轮(52)齿条(53)；与齿条(53)相连的滑台(54)，与滑台(54)相配合的滑轨(55)；光电开关(56)；所述齿轮(52)齿条(53)在所述直流减速电机(51)带动下做啮合运动，所述齿条(53)带动滑台上的冲击扳手(6)沿螺栓中心轴方向做进给运动；所述光电开关(56)用于限制进给机构的位置；摄像头(57)，其安装于所述俯仰调节机构(3)的上支撑板(36)上方，方向与所述冲击扳手(6)轴向一致，用与观察防震锤螺栓角度和位置，为地面远程操作提供反馈。

5.根据权利要求3所述的架空线防震锤复位器执行机构，其特征在于，所述90度转角齿轮箱(33)包括：箱体(41)；输入轴(42)；相啮合的1∶1锥齿轮(43)；输出轴(44)；所述输入轴(42)和所述输出轴(44)都通过轴承与箱体连接。

6.根据权利要求1所述的架空线防震锤复位器执行机构，其特征在于，还包括冲击扳手后固定架(61)；前支承架(62)；套筒(63)；所述冲击扳手(6)通过所述前后固定架连接于所述进给机构(5)的滑台(54)上；所述套筒(63)通过销轴连接于冲击扳手(6)前端，用于和螺栓头配合。