CN109244967B - 电力系统架空线路绝缘导线剥皮器、调刀机构和调刀方法 - Google Patents
电力系统架空线路绝缘导线剥皮器、调刀机构和调刀方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器、调刀机构和调刀方法，该调刀机构利用刀座的导引柄安装孔和调节螺钉孔进行安装，包括调刀基座、直线步进电机、电器盒、用于检测金属导线的光纤探头、摄像头、旋转角度检测模块、以及刀具原点检测开关，其中，所述调刀基座定位至所述刀座上并且通过安装于导引柄安装孔上的螺钉连接至刀座上，所述直线步进电机连接至调刀基座上，并且其电机杆位于所述调节螺钉孔中、与剥皮刀具的尾部抵接，用于剥皮刀具进给。根据本发明的调刀机构，可自动调节剥皮刀具以适应不同线径的导线，使用光纤传感器以及摄像头实时监控剥皮情况。它取代了人工手动调刀，实现线上自动调刀，避免进刀过深损伤导线，安全易用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器，本发明还涉及一种用于电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构和调刀方法。
背景技术
电力系统架空配电线路的导线大多采用交联聚乙烯绝缘导线，以提高配电线路的绝缘水平。在对配电线路进行作业的过程中，经常需要对绝缘导线进行剥皮后，再进行接线操作，工作人员通常使用绝缘导线剥皮装置去除导线的绝缘外皮。
图1是一种常见的架空线路绝缘导线剥皮装置的结构示意图。如图1所示，该剥皮装置的典型特点是：绝缘杆10’上设有摇把11’，绝缘杆内设有传动绝缘杆12’，该摇把带动传动绝缘杆转动，绝缘杆的头部安装有具有缺口的驱动座20’和C型转动部21’，该C型转动部固定连接切割单元30’。
在剥皮操作时，C型转动部21’卡入绝缘导线40’，摇把经过传动绝缘杆带动C型转动部转动，进而带动切割单元30’围绕导线转动、实现边旋转边进给的剥皮操作。
上述工作方式的剥皮器在中国专利文献CN 104253398 A、CN 205282863 U、CN206237065U、CN 108539668 A中有公开。
由于绝缘导线的外径规格不同，绝缘皮的厚度规格也不同，常用的有2.5mm、3.4mm和4.3mm，因此在剥皮操作之前，需要了解绝缘导线的绝缘皮的厚度，预先调节切割单元的剥皮刀的进给位置。
架空线路绝缘导线的绝缘皮真实厚度现场难以了解，即使同样规格的导线，由于生产厂家的不同，绝缘皮的厚度也不同，并且大多导向绝缘皮都有偏心现象。
此时剥皮刀的进给位置调节自然地存在欠调节和过调节的问题，欠调节时导线的金属导线无法裸露出，需要重复剥皮操作，而过调节时损伤铝芯线及刀头刀尖的崩断现象，需要极力避免。故此操作者往往无法一次性地完成剥皮操作，需要多次调刀操作，严重影响作业质量和效率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构，以实现调刀功能。
本发明的另一目的在于提供一种具有该调刀机构的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器，实现在剥皮操作过程中自动调刀的功能。
本发明的目的还在于提供一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构的调刀方法，实现自动调刀功能。
为此，本发明一方面提供了一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构，该电力系统架空线路绝缘导线剥皮器包括带有摇把的绝缘杆、位于绝缘杆头部的驱动座、位于所述驱动座中部的C型转动部、以及切割单元，所述切割单元包括刀座、在所述刀座的导槽中围绕销轴可摆动的剥皮刀具、以及迫使剥皮刀具的刀头伸出导槽的弹簧，其中，所述刀座的外侧面设有导引柄安装孔，所述刀座的底壁设有调节螺钉孔，所述调刀机构包括调刀基座、直线步进电机、电器盒、用于检测金属导线的光纤探头、用于监视剥皮现场的摄像头、用于检测切割单元旋转角度的旋转角度检测模块、以及用于检测剥皮刀具原点位置的刀具原点检测开关，其中，所述调刀基座定位至所述刀座上并且通过安装于导引柄安装孔上的螺钉连接至刀座上，所述直线步进电机连接至调刀基座上，并且其电机杆位于所述调节螺钉孔中、与剥皮刀具的尾部抵接，用于剥皮刀具进给。
进一步地，上述调刀基座具有前端敞口的定位腔套，所述定位腔套套设在所述刀座上。
进一步地，上述调刀基座的底壁上设有旋转卡槽，所述直线步进电机具有与旋转卡槽配合的卡环。
进一步地，上述电器盒固定连接至所述调刀基座上。
进一步地，上述调刀基座为3D打印结构件。
进一步地，上述电器盒为组合式电器盒，其中置放的电路模块包括光纤放大器、图像信号处理模块、电池、主控制板、以及旋转角度检测模块，其中光纤放大器、旋转角度检测模块、刀具原点检测开关与主控制板电连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器，包括根据上面所描述的调刀机构。
进一步地，上述切割单元包括用于导线夹持的固定部和V型活动部、以及带拉环的夹紧螺杆，其中，所述固定部和活动部二者之间通过一对啮合齿轮形成可调节夹角，在所述夹紧螺杆随外力转动时，所述固定部和活动部二者的夹角可调节，所述固定部固定连接至C型转动部上，所述刀座位于固定部的外侧。
进一步地，上述剥皮刀具通过可插拔的销轴安装于刀座的导槽中。
本发明还提供了一种根据上面所描述的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构的调刀方法，包括以下步骤：A、调整剥皮刀具到初始位置；B、在切割单元转动设定角度后，由光纤传感器检测金属导线是否露出，如未露出，令电机杆回缩一行程，使剥皮刀具进刀，重复该过程，直至由光纤传感器检测到金属导线露出；C、当光纤传感器检测到金属导线露出后，令电机杆自锁，进行正常剥皮操作；以及D、当监视到剥皮进程达到目标时，令电机杆伸出，使剥皮刀具退刀。
本发明利用调刀基座使调刀机构的所有零部件配装成一个整体，相对于刀座可整体安装与拆卸。根据本发明的调刀机构，可自动调节剥皮刀具以适应绝缘层厚度不同的导线。有光纤传感器以及摄像头实时监控剥皮情况。它取代了人工手动调刀，实现线上调刀，避免进刀过深损伤导线，安全易用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的结构示意图；
图2是改进后的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的主体结构示意图；
图3是根据本发明的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的主体结构从一个视角观看的示意图；
图4是根据本发明的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的主体结构从一个视角观看的示意图；
图5示出了根据本发明的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的直线步进电机的安装示意图；
图6是根据本发明的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀原理示意图；
图7是根据本发明的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构的结构示意图；
图8是根据本发明的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀基座的结构示意图；
图9是图8所示的调刀基座的仰视图；以及
图10是根据发明的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构的电气架构图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图2至图10示出了根据本发明的一些实施例。
如图2所示，改进后的导线剥皮器的切割单元包括用于导线夹持的固定部31和V型活动部32、带拉环的夹紧螺杆33，其中固定部31和活动部32二者之间通过一对啮合齿轮34形成可调节夹角。
在夹紧螺杆随外力转动时，固定部31和活动部32二者的夹角可调节，以适应不同外径规格的绝缘导线，进而无需根据导线外径更换切割单元。
固定部31固定连接至C型转动部21上，固定部31的外侧为刀座35，剥皮刀具通过可插拔的销轴36安装于刀座35的导槽351中，并且导槽351中设有偏压弹簧40(在图6中示出)和带拉环的调节螺钉38。
其中，偏压弹簧40迫使剥皮刀具的刀头具有向外伸出的运动趋势，该调节螺钉38旋进时抵压剥皮刀具39的尾部，使剥皮刀具的刀头回缩至导槽351中。
销轴36的一端伸出刀座35的外侧面，自该外侧面可插拔地安装，该外侧面上还螺接有导引柄37，该刀座35的底壁上设有调节螺钉孔，用于安装调节螺钉38。
上述切割单元的剥皮刀具39的进给位置采用调节螺钉38手工调节，其操作繁琐，线上调刀时基本处于盲调状态。
结合参照图3和图10，本发明利用调刀机构进行自动调刀，该调刀机构包括：调刀基座51、直线步进电机52、电器盒53、刀具原点检测开关54、主控制板55、旋转角度检测模块56、视频监控装置57、反射型光纤传感器58、无线通讯模块59、以及锂电池(图中未示出)。
结合参照图2、图5至图8，该调刀基座51定位于所述刀座35上，并且利用刀座35上的导引柄安装孔352，实现调刀基座51的固定连接。
调刀基座51在所述刀座35外周延伸，并且避让剥皮刀具39、销轴36和夹紧螺杆33。具体地，调刀基座51形成敞口的定位腔套511，该定位腔套511在所述刀座35的后壁、部分顶壁、部分底壁、部分外侧壁、部分内侧壁上延伸，具有定位功能。
调刀基座51还在刀座35的前壁上横向延伸，该横向延伸部515设有刀具原点检测开关54，该刀具原点检测开关54为行程开关，在剥皮刀具39回缩至原点时触发该刀具原点检测开关。
如图8所示，调刀基座51的外侧面51b具有与导引柄安装孔352对齐的座孔514，贯穿座孔514的螺钉与导引柄安装孔352螺接，实现调刀基座51固定连接至刀座35上。
如图9所示，调刀基座51的底壁上设有旋转卡槽519，直线步进电机52具有卡环522，该卡环5222伸入旋转卡槽519中，旋转一角度后，再由紧定螺钉紧固，其中调刀基座51上设有该紧定螺钉的安装孔516。
如图6所示，直线步进电机52具有可直线伸缩的电机杆521，该电机杆521伸入调节螺钉孔中，其顶端抵压在剥皮刀具35的底部，代替调节螺钉。
结合参照图7和图8，调刀基座51的顶壁上设有光纤探头夹持部513和摄像头夹持部512。
反射型光纤传感器58包括光纤探头和光纤放大器，例如中国深圳市博亿精科科技有限公司提供的ER3-N型光纤放大器和E32-C31反射型光纤探头。其中，该光纤探头呈细管状。该光纤探头面对导线，基于绝缘皮和金属导线的光反射率差异大的特性，借此探测金属导线是否裸露。
视频监控装置57包括摄像头和信号处理模块，例如V99WIFI远程无线高清摄像模组。具有与智能手机联网查看功能。摄像头面对绝缘导线，以查看调刀和导线剥皮进程。
该电器盒为组合式电器盒，包括第一电气盒59和第二电器盒53。其中，第一电器盒59用于置信号处理模块和光纤放大器和电池，第二电器盒53用于放置主控制板。
第一电器盒59位于调刀基座的后壁面，调刀基座的顶壁51a具有连接凸台517和侧向延伸的耳座518，第一电器盒59通过多个螺钉固定连接至连接凸台517和耳座518。第二电器盒53固定连接至第一电器盒59上，位于调刀基座的外侧面。
参见图10，直线步进电机由电机驱动模块驱动，该直线步进电机52的电机驱动模块、电机原点检测开关54、视频监控装置57的图像信号处理模块、光纤传感器58的光纤放大器、旋转角度检测模块56和无线通讯模块59均与主控制板55电连接。
在图3和图4所提供的实施例中，组合式电器盒安装市购的电路模块，此时电器盒的外形尺寸较大，但不影响调刀作业。在一变形实施例中，仅保留第一电器盒59，此时图像信号处理模块、光纤放大器、电机驱动模块等集成至主电路板上。
本发明利用调刀基座使调刀机构的所有零部件配装成一个整体，相对于刀座可整体安装与拆卸。该调刀机构能够与手工调刀的导线剥皮器适配使用，而无需修改手工调刀的导线剥皮器的原有结构。
根据本发明的调刀机构，可自动调节剥皮刀具以适应绝缘层厚度不同的导线。并且有光纤传感器以及摄像头实时监控剥皮情况，取代了人工手动调刀，实现线上调刀，省时省力。
本发明的线上自动调刀过程如下：
调整剥皮刀具到初始位置，即控制电机杆的初始位置。该初始位置为预估的不会破触金属导线的安全位置，当然也可以为刀具原点位置。
切割单元在转动设定角度例如360°(该角度由旋转角度检测模块检测)后，光纤传感器检测金属导线是否露出，如未露出，则光纤传感器传递给主控制板未剥到金属导线的信号，接着主控制板发出进刀指令——电机杆回缩——剥皮刀具进刀。
重复上述过程，直至光纤传感器检测到金属导线露出，则光纤传感器传递给主控制板已剥到金属导线的信号，接着主控制板发出停止进刀指令——电机杆自锁——正常剥皮。此时摇柄摇动、呈月牙形剥皮刀具围绕导线转动同时沿导向长度方向移动，一次性完成剥皮操作，剥离的绝缘皮呈螺旋状。
当剥皮进程达到目的位置，则由遥控器遥控直线步进电机——电机杆伸出——剥皮刀具退刀。
在一优选实施例中，导线剥皮器的绝缘杆长度为2.6米，主绝缘杆由直径30mm的绝缘空心管制作，传动绝缘杆由直径20mm的空心绝缘杆制作，切割单元采用铝合金材料制作，可以达到轻量化效果。调刀机构的调刀基座和电器盒为3D打印件，采用3D打印法制作，实现无模具化生产模式。摇柄由高密度塑材制作。直线步进电机、光纤传感器和视频监控装置通过市购获得。
本发明具有以下特点：1、安装了摄像头及光纤传感器，工作人员可在地面监控剥皮进程；2、可根据剥皮进程自动调节进退刀；3、工作人员可根据情况遥控调节剥皮刀具。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构，该电力系统架空线路绝缘导线剥皮器包括带有摇把的绝缘杆、位于绝缘杆头部的驱动座、位于所述驱动座中部的C型转动部、以及切割单元，其特征在于，
所述切割单元包括刀座、在所述刀座的导槽中围绕销轴可摆动的剥皮刀具、以及迫使剥皮刀具的刀头伸出导槽的弹簧，其中，所述刀座的外侧面设有导引柄安装孔，所述刀座的底壁设有调节螺钉孔，
所述调刀机构包括调刀基座、直线步进电机、电器盒、用于检测金属导线的光纤探头、用于监视剥皮现场的摄像头、用于检测切割单元旋转角度的旋转角度检测模块、以及用于检测剥皮刀具原点位置的刀具原点检测开关，
所述切割单元包括用于导线夹持的固定部和V型活动部、带拉环的夹紧螺杆，其中固定部和活动部二者之间通过一对啮合齿轮形成可调节夹角，所述固定部固定连接至C型转动部上，固定部的外侧为刀座，所述调刀基座还在刀座的前壁上横向延伸，横向延伸部设有刀具原点检测开关，该刀具原点检测开关为行程开关，在剥皮刀具回缩至原点时触发该刀具原点检测开关，
其中，所述调刀基座定位至所述刀座上并且通过安装于导引柄安装孔上的螺钉连接至刀座上，所述直线步进电机连接至调刀基座上，并且其电机杆位于所述调节螺钉孔中、与剥皮刀具的尾部抵接，用于剥皮刀具进给，
其中，所述调刀基座具有前端敞口的定位腔套，所述定位腔套套设在所述刀座上，所述调刀基座的底壁上设有旋转卡槽，所述直线步进电机具有与旋转卡槽配合的卡环。
2.根据权利要求1所述的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构，其特征在于，所述电器盒固定连接至所述调刀基座上。
3.根据权利要求2所述的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构，其特征在于，所述调刀基座为3D打印结构件。
4.根据权利要求2所述的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构，其特征在于，所述电器盒为组合式电器盒，其中置放的电路模块包括光纤放大器、图像信号处理模块、电池、主控制板、以及旋转角度检测模块，其中光纤放大器、旋转角度检测模块、刀具原点检测开关与主控制板电连接。
5.一种电力系统架空线路绝缘导线剥皮器，其特征在于，包括根据权利要求1至4中任一项所述的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构。
6.一种根据权利要求1至4中任一项所述的电力系统架空线路绝缘导线剥皮器的调刀机构的调刀方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、调整剥皮刀具至初始位置；
B、在切割单元转动设定角度后，由光纤传感器检测金属导线是否露出，如未露出，令电机杆回缩一行程，使剥皮刀具进刀，重复该过程，直至由光纤传感器检测到金属导线露出；
C、当光纤传感器检测到金属导线露出后，令电机杆自锁，进行正常剥皮操作；以及
D、当监视到剥皮进程达到目标时，令电机杆伸出，使剥皮刀具退刀。
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