CN108672206B - 电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，包括机器人行走机构和绝缘材料成型模具，机器人行走机构的尾部连接绝缘材料成型模具，可带动尾部的绝缘材料成形模具向前移动，机器人行走机构的前引导部分与后驱动部分的框架之间通过花兰螺母连接，前引导部分具有两个前、后布置的从动行走轮，前、后布置的从动行走轮之间通过短同步带连接；所述后驱动部分包括一个主动行走轮和两个从动行走轮，主动行走轮设置在两个从动行走轮中间，所述绝缘材料成形模具为环抱电缆行走并将上料机构流出的三路绝缘材料平整地涂覆在电缆上的成形模具，由上颚和下颚组成，上颚与下颚通过铰链铰接，铰链的对面安装有锁紧螺丝与螺母。

Description

电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具
技术领域
本发明涉及一种用于高空电缆绝缘材料涂覆的作业机器人，尤其是一种作业机器人的线缆行走机构及成形模具。
背景技术
目前，高空电缆绝缘材料涂覆急需要采用电缆绝缘材料涂覆作业机器人，而电缆绝缘材料涂覆作业机器人必须要解决在线缆上行走问题，并设计出对应的绝缘材料成型模具。另外，由于电杆之间有多条平行导线，需要设计多机器人协同工作，每根线缆分配一台机器人单独涂覆，从而提升了整体涂覆效率。多台机器人作业可远距离摇控，现场人员将机器人安装到电缆后就可以通过遥控器控制作业。
发明内容
本发明是要提供一种电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，用于高空电缆绝缘材料涂覆作业，并且具有准备时间短，现场操控方便，设备维护简便等特点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，包括置于工作电缆上方的机器人行走机构和绝缘材料成型模具，机器人行走机构的尾部连接绝缘材料成型模具，可带动尾部的绝缘材料成形模具向前移动，所述机器人行走机构包括前引导部分与后驱动部分，前引导部分与后驱动部分的框架之间通过花兰螺母可调连接，所述前引导部分具有两个前、后布置的从动行走轮，前、后布置的从动行走轮之间通过短同步带连接；所述后驱动部分包括一个主动行走轮和两个从动行走轮，主动行走轮设置在两个从动行走轮中间，主动行走轮与两个从动行走轮之间通过短同步带传动连接，所述后驱动部分与前引导部分之间的相邻从动轮通过长同步带传动连接，主动行走轮与电机轴紧固连接，通过电机带动，可为整个行走机构提供动力；所述绝缘材料成形模具为环抱电缆行走并将上料机构流出的三路绝缘材料平整地涂覆在电缆上的成形模具，由上颚和下颚组成，上颚与下颚通过铰链铰接，铰链的对面安装有锁紧螺丝与螺母，上颚和下颚内设有三个均布的导轮体，其中上颚安装有两个导轮体，并呈倒V形排布，使得上颚可平稳支撑在电缆上，电缆以V形夹具的形式被卡在上颚的两导轮体之间，下颚竖直位置安放另一个导轮体；上颚和下颚内分别通过个螺柱和蝶形螺母固定连接上半圆涂覆器和下半圆涂覆器，闭合的上半圆涂覆器和下半圆涂覆器内部具有环形的锥形空腔，锥形空腔上均布有三个胶管接头，三个胶管接头分别连接三个流动有上料机构提供的绝缘材料的胶管。
所述前引导部分与后驱动部分的框架由两条L型材组合而成，形成一个n形的槽式结构，前引导部分和后驱动部分上方配有吊环，方便起重机对设备的整体吊装。
所述主动行走轮和从动行走轮均由用于传动的并列双同步带轮、用于在电缆上行走的橡胶环和中心轴组成，并列双同步带轮一侧固定连接橡胶环，主动行走轮中的中心轴通过键嵌入到电机主轴上，用以传递电机旋转动力，且并列双同步带轮中的内孔配合轴套与连接到L型材的框架上，形成悬臂梁结构；从动行走轮的中心轴两侧分别用螺丝固定在L型材的框架的外板上，形成简支梁结构。
所述后驱动部分的框架上通过叉形机构连接绝缘材料成形模具，叉形机构的叉形末端两侧分别通过连接销连接绝缘材料成形模具中的左钩和右钩，叉形机构的叉形末端上端通过螺杆和两个圆螺母与后驱动部分的框架连接。
所述导轮体靠近电缆的一端装有一排导向小轮，使绝缘材料成形模具在导线上可滚动前进，减少移动摩擦力；所述导轮体与上、下颚之间设有调整机构，根据电缆的粗细进行高度调整，调整机构包括调整螺栓与各种规格尺寸的垫片，不同规格的电缆对应不同规格的垫片，从而实现导轮体的滚轮贴合电缆。
本发明的有益效果是：
本发明采用的机器人行走机构与绝缘材料成型模具具有高度紧凑的设计形式有利于高空作业躲避电缆旁的高空障碍，如树枝、房屋、线缆等。行走机构装有行走轮，可在电上移动，从而带动尾部的绝缘材料成形模具向前移动，上料机构通过管路向绝缘材料成形模具注入三股绝缘胶，绝缘材料成形模具将绝缘胶的均匀刮制，最终实现电缆的绝缘材料涂覆作业。
行走机构采用分体设计，可以加长行走机构的长度，这样可分别在两部分下方设立吊环，从而保持上料机构平放的稳定。由于延长了行走机构，与单独使用后驱动部分作为行走机构相比，其更能适应在电缆上的爬坡要求，因为爬坡造成电缆曲率变大时，分体设计可以更好地保持行走轮与电缆的摩擦力。
行走轮采用可换橡胶环接触电缆，在满足行走摩擦力的要求下，可灵活地根据不同电缆直径更换不同规格的橡胶环，采用分体式L型材框架与可拆解的行走轮端盖将方便橡胶环的更换。
附图说明
图1为电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人结构立体示意图；
图2为电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人结构剖视图；
图3为本发明的电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具结构立体示意图；
图4为本发明的电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具结构剖视图；
图5为主动行走轮和从动行走轮结构立体示意图；
图6为主动行走轮结构剖视图；
图7为从动行走轮结构剖视图；
图8为模头挂钩叉形机构立体示意图；
图9为模头挂钩叉形机构结构主视图；
图10为绝缘材料成形模具结构立体示意图；
图11为绝缘材料成形模具结构主视图；
图12为图11的左视图；
图13为图11中沿A-A的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1，2所示，电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人，机器人行走机构100与绝缘材料成型模具200(简称模头)位于工作电缆50上方；绝缘材料(绝缘胶)密封于标准胶罐中53；绝缘材料供给系统(上料机构51与胶罐)以及控制部分52位于电缆下方，整机总长约1米，电缆下方机器高度小于390mm，高度紧凑的设计形式有利于高空作业躲避电缆旁的高空障碍，如树枝、房屋、线缆等。
如图3，4所示，机器人行走机构100装有行走轮，可在电缆50上移动，从而带动尾部的绝缘材料成形模具200(简称模头)向前移动，上料机构通过管路向模头注入三股绝缘胶，模头将绝缘胶均匀刮制，最终实现电缆的绝缘材料涂覆作业。
机器人行走机构100包括前引导部分2与后驱动部分8，机器人行走机构采用分体设计的目的是为了加长行走机构的长度，这样可分别在两部分下方设立吊环，从而保持上料机构平放的稳定。由于延长了行走机构，与单独使用后驱动部分8作为行走机构相比，其更能适应在电缆上的爬坡要求，因为爬坡造成电缆曲率变大时，分体设计可以更好地保持行走轮与电缆的摩擦力。
前引导部分2与后驱动部分8的框架3是由两条L型材组合而成，形成一个n形的槽式结构，参见图2。为显示行走机构的内部结构，图3，4靠近外侧的框架L型材被隐藏，露出了内部的行走轮排布。
前引导部分2与后驱动部分8都装有双吊环结构9，其目的是，在挂载上料机构后，能保持行走机构在电缆上受力的左右平衡，防止偏重翻倒。
前引导部分2包括两个从动行走轮12，后驱动部分8包括3个行走轮:两侧为两个从动行走轮12，中间一个为主动行走轮11。主动行走轮11与电机轴紧固连接，通过电机带动，可为整个行走机构提供动力。
主动行走轮11与从动行走轮12的动力传递采用同步带，前引导部分2的2个从动行走轮12和后驱动部分8的一个为主动轮11和两个从动行走轮12都部署有相互连接的短同步带和带轮。后驱动部分8与前引导部分2的动力传递使用了一根长同步带10。在前引导部分2与后驱动部分3之间配置有花兰螺母4，其两端分别为左右旋内螺纹，通过旋转花兰螺母4可调整前引导部分2与后驱动部分8之间的距离。前引导部分2和后驱动部分8上方配有吊环9，方便起重机对设备的整体吊装。
为进一步说明行走轮的传动结构与行走原理，图5，6展示了主动行走轮的结构，图5，7展示了从动行走轮的结构。
主动行走轮11与从动行走轮12都是由三部分组成：
(1)用于传动的并列双同步带轮11-1
通过同步带连接，将动力传递到相邻的行走轮上。同步带传动可以防止打滑，相对齿轮传动，同步带又具有一定的传动柔性，使得行走机构具有较好的抗冲击特性与较低的噪声水平，有利于设备的平稳行走，从而为提高涂胶质量打下了坚实的基础。
(2)用于在电缆上行走的橡胶环11-2
由于本发明所述设备需要在不同粗细的电缆上行走，就需要行走轮边缘的凹槽可以根据电缆的粗细进行调整。本发明设计了不同凹槽规格的橡胶环来适应不同工作电缆的需求，使用该设计不仅可以随时根据工作情况更换橡胶环，而且还可以在橡胶老化时及时更换，有利于设备的维修。凹槽橡胶环的结构参考图5、7中轮体左侧的部分。
(2)中心轴
从动行走轮与主动行走轮的主要区别在于中心轴的设计：从动行走轮的中心轴12-1两侧分别用螺丝固定在L型材框架的外板上，形成简支梁结构；主动行走轮的中心轴通过键嵌入到电机主轴上，用以传递电机旋转动力，同时同步带轮内孔配合轴套将径向载荷卸载到L型材框架上，形成悬臂梁结构。
如图8，9所示，后驱动部分8的框架上通过叉形机构6连接绝缘材料成形模具200，叉形机构6安装在后驱动部分8的n型槽框架之上，利用圆螺母6-3在螺杆6-1上调整高度，使得叉形末端的连接销6-2可以插入绝缘材料成形模具200的左钩19和右钩20，并用圆螺母6-3锁定，从而在行走机构带动下，使绝缘材料成形模具200可以在电缆上边移动边涂覆绝缘材料。
绝缘材料成形模具200(简称模头)的结构，如图10到图13所示，为能环抱电缆行走并将上料机构流出的3路绝缘材料平整地涂覆在电缆上，绝缘材料成形模具200采用上颚21和下颚22分离的设计，上颚21和下颚22通过铰链23铰接，铰链23的对面安装有摸头锁紧螺丝24与螺母25。
安装模头时，需松动锁紧螺母25，打开下颚22，将上颚21放在电缆上，使得上颚21的两个倒V形排列的导轮体26接触电缆，然后合上两颚21，22，最后锁紧螺母25，完成模头安装。
为提升模头在电缆上行走的平稳性，设计了120度均布的三个导轮体26，其中上颚21安装有两个导轮体26，倒V形排布，使得模头上颚可平稳支撑在电缆上，电缆以V形夹具的形式被卡在上颚21的两导轮体26之间，下颚22竖直位置安放另一个导轮体26。
导轮体26靠近电缆的一端装有一排导向小轮，从而使模头在导线上可滚动前进，减少了移动摩擦力。导轮体26安装在上、下颚21，22的高度可根据电缆的粗细进行调整，调整机构包括调整螺栓28与各种规格尺寸的垫片27。不同规格的电缆对应不同规格的垫片27，从而实现导轮体26滚轮贴合电缆的目的。
涂覆器分为上下两个半圆32，31组成的环形结构，上半圆涂覆器32通过2个螺柱和蝶形螺母29固定在上颚21上，下半圆涂覆器31通过2个螺柱与蝶形螺母29固定在下颚22上，这样打开/关闭上下颚21，22也同时分开/合上了上、下涂覆器32，31。
闭合的上、下半圆涂覆器32，31内部有环形的锥形空腔，该锥形空腔上120度均布3个胶管接头，用于连接3个胶管17，胶管17内流动有上料机构提供的绝缘材料(胶状体)，绝缘胶进入上、下半圆涂覆器32，31的锥形空腔后，通过紧贴安装在涂覆器32，31端面30的环形上、下半橡胶片14，16刮制，就可以完成均匀的绝缘胶覆盖，上、下半橡胶片14，16通过环形的上、下半金属挡片13、15与螺丝完成在上、下半圆涂覆器32，31的紧固。可以根据不同粗细的电缆选择不同尺寸的上、下半圆涂覆器32，31与上、下半橡胶片14，16，即不同锥形空腔的涂覆器和不同内孔尺寸的上下半橡胶片14，16。

Claims (5)

1.一种电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，包括置于工作电缆上方的机器人行走机构(100)和绝缘材料成型模具(200)，机器人行走机构(100)的尾部连接绝缘材料成型模具(200)，可带动尾部的绝缘材料成形模具(200)向前移动，其特征在于：所述机器人行走机构(100)包括前引导部分(2)与后驱动部分(8)，前引导部分(2)与后驱动部分(8)的框架之间通过花兰螺母(4)连接，用以调节同步带张紧，所述前引导部分(2)具有两个前、后布置的从动行走轮(12)，前、后布置的从动行走轮(12)之间通过短同步带连接；所述后驱动部分(8)包括一个主动行走轮(11)和两个从动行走轮(12)，主动行走轮(11)设置在两个从动行走轮(12)中间，主动行走轮(11)与两个从动行走轮(12)之间通过短同步带传动连接，所述后驱动部分(8)与前引导部分(2)之间的相邻从动轮通过长同步带(10)传动连接，主动行走轮(11)与电机轴紧固连接，通过电机带动，可为整个行走机构提供动力；所述绝缘材料成形模具(200)为环抱电缆行走并将上料机构流出的三路绝缘材料平整地涂覆在电缆上的成形模具，由上颚(21)和下颚(22)组成，上颚(21)与下颚(22)通过铰链(23)铰接，铰链(23)的对面安装有锁紧螺丝(24)与螺母(25)，上颚(21)和下颚(22)内设有三个均布的导轮体(26)，其中上颚(21)安装有两个导轮体(26)，并呈倒V形排布，使得上颚(21)可平稳支撑在电缆上，电缆以V形夹具的形式被卡在上颚(21)的两导轮体(26)之间，下颚(22)竖直位置安放另一个导轮体(26)；上颚(21)和上下颚(22)内分别通过两个螺柱和蝶形螺母(29)固定连接上半圆涂覆器(32)和下半圆涂覆器(31)，闭合的上半圆涂覆器(32)和下半圆涂覆器(31)内部具有环形的锥形空腔，锥形空腔上均布有三个胶管接头，三个胶管接头分别连接三个流动有上料机构提供的绝缘材料的胶管(17)。
2.根据权利要求1所述的电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，其特征在于：所述前引导部分（2）与后驱动部分（8）的框架（3）由两条L型材组合而成，形成一个n形的槽式结构，前引导部分（2）和后驱动部分（8）上方配有吊环（9），方便起重机对设备的整体吊装。
3.根据权利要求1所述的电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，其特征在于：所述主动行走轮(11)和从动行走轮(12)均由用于传动的并列双同步带轮(11-1)、用于在电缆上行走的橡胶环(11-2)和中心轴组成，并列双同步带轮(11-1)一侧固定连接橡胶环(11-2)，主动行走轮(11)中的中心轴通过键嵌入到电机主轴上，用以传递电机旋转动力，且并列双同步带轮(11-1)中的内孔配合轴套与L型材的框架连接上，形成悬臂梁结构；从动行走轮(12)的中心轴(12-1)两侧分别用螺丝固定在L型材的框架的外板上，形成简支梁结构。
4.根据权利要求1所述的电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，其特征在于：所述后驱动部分（8）的框架上通过叉形机构（6）连接绝缘材料成形模具(200)，叉形机构（6）的叉形末端两侧分别通连接销（6-2）连接绝缘材料成形模具(200)中的左钩(19)和右钩(20)，叉形机构6的叉形末端上端通过螺杆（6-1）和两个圆螺母（6-3）与后驱动部分（8）的框架连接。
5.根据权利要求1所述的电缆绝缘材料协同涂覆作业机器人的行走机构及成形模具，其特征在于：所述导轮体(26)靠近电缆的一端装有一排导向小轮，使绝缘材料成形模具(200)可在导线上可滚动前进，减少移动摩擦力；所述导轮体(26)与上、下颚(21，22)之间设有调整机构，根据电缆的粗细进行高度调整，调整机构包括调整螺栓(28)与各种规格尺寸的垫片(27)，不同规格的电缆对应不同规格的垫片(27)，从而实现导轮体(26)的滚轮贴合电缆。
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