CN111276899B - 带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具 - Google Patents

Abstract

本专利公布了一种带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，前卡(3)和后卡(1)均包括主体(101)和上盖(102)，在上盖(102)和主体(101)之间设置有撞块锁紧机构；在上盖(102)和主体(101)螺纹连接处设置有电机锁紧机构(9)，电机锁紧机构(9)的电机(901)与机器人控制器电连接；调节丝杠(5)和拉板框组件(2)分别刚性连接在前卡(3)和后卡(1)两端构成绝缘子收紧装置；前卡(3)和后卡(1)的一侧端部与机器人手臂(7)固定连接；其优点是：适合于机器人在高空实现对低值单片绝缘子进行自动更换，结构简单，易于实现自动化操作。

Description

带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具

技术领域

本专利涉及一种更换绝缘子卡具，特别是一种带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具。

背景技术

耐张绝缘子是特高压架空输电线路的重要组成部分。绝缘子的作用一方面是使导线和杆塔在电气上绝缘，另一方面是使导线和杆塔在机械上连接。但绝缘子在长期的运行中，受到强风、雷雨、冰雹、覆冰等各种恶劣天气的影响，容易受到损坏，劣化成为零值或低值绝缘子，进一步影响电力传输网络的正常运行，严重的会造成大面积停电事故的发生。为此必须定期对零值或者低值绝缘子进行更换。

绝缘子更换作业方法复杂，作业工具体积大，重量大，且架空地线支架结构简单，工具可选择的承力点少。更换绝缘子时，施工人员需要在几十米的高空进行作业，施工的位置四周缺少可以抓握的支撑物体，作业环境非常危险。而且特高压输电线路的耐张绝缘子现在大多使用420kN、530kN、550kN吨位的绝缘子，单个绝缘子的重量达到17kg到22kg。施工人员仅仅是提起绝缘子就已经非常费力，不借助其它工具几乎无法对不良绝缘子进行更换，而施工所使用的工具也是非常的笨重。所以传统的人工作业方法即使采用停电工作也非常困难，人工作业方法不但劳动强度大，而且施工人员的工作环境还非常地危险。

为了提高线路设备的可靠性，减少停电时间，有必要研制一种轻便、操作简单、安全可靠的特种机器人代替等电位电工，完成对低零值绝缘子带电更换工作，解决带电更换耐张单片绝缘子的难题，而作为机器人使用的更换绝缘子专用卡具需要专门研制。

发明内容

本专利的目的就是设计一种带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，保证机器人在高空实现对绝缘子进行自动更换。

本专利的技术方案是：带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，其特征是：包括前卡、后卡、调节丝杠、拉板框组件，前卡和后卡均包括主体和上盖，上盖的一端铰接在主体上，另一端与主体通过螺杆连接；在上盖和主体之间形成一个圆柱型腔，在圆柱型腔内设置一个与绝缘子钢帽相匹配的环形卡槽；在上盖和主体之间设置有撞块锁紧机构，当绝缘子的钢帽触碰主体的半圆柱型腔内的撞块后上盖自动闭合；在上盖和主体螺纹连接处设置有电机锁紧机构，电机锁紧机构的电机与机器人控制器电连接，当上盖闭合后，电机旋动连接上盖和主体的螺杆，使绝缘子钢帽压持在上盖和主体形成的圆柱型腔内；调节丝杠和拉板框组件分别刚性连接在前卡和后卡两端构成绝缘子收紧装置，所述调节丝杠的两端分别通过螺栓刚性连接在前卡主体和后卡主体的右端，所述拉板框组件是由两块平行的拉板通过其右端的筋板焊接而成的U型框，在U型框的开口端两侧拉板上设置有与前卡的连接孔，在U型框靠近型腔底部的两侧拉板上设置有与后卡连接的条形孔，前卡的左端和后卡的左端分别通过螺栓刚性连接在拉板框组件上，在拉板框组件和后卡主体的端部之间设置有液压收紧器，液压收紧器的液压动力源与机器人液压系统连接；前卡和后卡的一侧端部与机器人手臂通过拉杆螺栓固定连接；

在所述拉板框组件的U型框型腔底部设置有顶块，在顶块和后卡的端部侧面之间设置有伸缩油缸形成所述液压收紧器，伸缩油缸的进油管和排油管与机器人液压控制系统油路接通；

所述撞块锁紧机构设置在主体与上盖铰接处，包括依次置于撞块座内的撞块、撞块压簧、连杆和挂钩组成的撞块机构以及顶杆、顶杆压簧组成的顶杆机构，顶杆通过顶杆压簧压持在主体上端面形成顶杆机构，上盖打开时上盖的端部弹性压持在顶杆的上端；撞块座固定在主体内的撞块座凹槽内，连杆的前端与撞块的后端固定连接，连杆的后端与挂钩的根部固定连接，撞块通过撞块压簧压持在撞块座内，撞块的前端在撞块压簧的作用下凸出于主体的圆柱型腔内表面；在上盖的端部设置有勾头，当上盖打开时上盖的勾头勾在挂钩上，当绝缘子钢帽在撞块前端触碰撞块时，撞块压簧退回撞块座并带动挂钩后移，挂钩与勾头脱勾，上盖在顶杆上的弹簧力作用下向内翻转而闭合；上盖处于打开状态时相对主体固定，此时撞块锁紧机构的撞块突出于圆柱型腔内表面；

所述电机锁紧机构包括固定设置在主体上的电机、花键套筒、螺旋压簧和螺杆，电机的输出轴与花键套筒的底端刚性连接，在花键套筒的筒底设置有螺旋压簧，在花键套筒的开口端圆柱内壁上设置有圆柱内花键，在螺杆的后端设置有与花键套筒内花键相配的外花键，螺杆的后端置于花键套筒内并通过压盖压持在螺旋压簧上，螺杆可随电机转动并可在轴向伸缩；在上盖的端部设置有螺纹孔，在主体上相应的位置设置螺杆过孔；上盖在主体上闭合后，电机锁紧机构的电机启动带动螺杆旋转，把上盖锁紧在主体上；

在所述电机与机器人控制器连接电路中串联有限流开关。

本专利的优点是：适合于机器人在高空实现对低值单片绝缘子进行自动更换，结构简单，易于实现自动化操作。使机器人可以实现特高压输电线路低零值绝缘子的带电自动更换，作业过程中：第一不需要设备停电，提高了线路的可靠性；第二不需要人员在绝缘子串上作业，提高了作业的安全性；第三机器人作业不存在疲劳，提高了检修效率；对提高工作效率、保障人员安全、提高设备的可靠性有重要意义，同时也可提高线路设备的可靠性，减少停电时间，逐步提高带电更换线路绝缘子的开展率。

附图说明

图1为机器人专用卡具结构示意图；

图2为图1中A向视图；

图3为图1中B向视图；

图4为拉板框组件主视图；

图5为拉板框组件俯视图；

图6为卡具打开状态结构示意图；

图7为电机锁紧机构放大示意图；

图8为图7中M-M剖视图；

图9为卡具主体主视图；

图10为图9中C-C剖视图；

图11为图9中D-D剖视图；

图12为图9中E-E剖视图；

图13为卡具主体俯视图；

图14为卡具上盖主视图；

图15为卡具上盖俯视图；

图16为图14中F-F剖视图；

图17为图14中H-H剖视图(前卡卡槽)；

图18为图14中H-H剖视图(后卡卡槽)；

图中：1-后卡；2-拉板框组件；3-前卡；4-绝缘子；5-调节丝杠；6-伸缩油缸；7-机器人手臂；8-拉杆螺栓；9-电机锁紧机构；

100-卡槽；101-主体；102-上盖；103-撞块；104-销轴；105-顶杆；106-顶杆压簧；107-螺栓堵头；108-挂钩；109-连杆；110-撞块压簧；111-撞块座；112-顶丝孔；113-撞块座凹槽；201-拉板；202-夹持块；203-筋板；204-顶块；901-电机；902-花键套筒；903-螺旋压簧；904-压盖；905-螺杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1到图3所示，带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，包括前卡3、后卡1、调节丝杠5、拉板框组件2，更换绝缘子的卡具根据使用时的卡持在绝缘子钢帽上的位置不同，通常分为前卡3和后卡1，一般把靠近横担端的卡具称作前卡3，把靠近导线端的卡具称作后卡1，参照图6、图9到图16，本专利中所述的前卡3和后卡1均包括主体101和上盖102，上盖102的一端通过销轴104铰接在主体101上，上盖102另一端设置有螺纹孔，上盖102与主体101通过螺杆连接，在上盖102的下端面和主体101的上端面上分别设置有半圆型的凹槽，在凹槽上设置有圆弧卡槽，在上盖102在主体101上闭合后形成一个完整的圆柱型腔，在圆柱型腔内设置一个与绝缘子4的钢帽上的凸缘相匹配的环形卡槽；如图14到图16所示，前卡3和后卡1不同之处在于，如图17所示，前卡3的圆柱型腔内的卡槽100的形状与绝缘子4的钢帽上的环形凸台靠近瓷瓶的一侧相贴合，卡持在钢帽环形凸台与瓷瓶之间；如图18所示，后卡1的圆柱型腔内的卡槽100的形状与绝缘子4的钢帽上的环形凸台靠近横担侧(远离瓷瓶)的一侧相贴合，卡持在钢帽环形凸台远离瓷瓶的一侧。

本专利中，在上盖102和主体101铰接处设置有撞块锁紧机构，所述撞块锁紧机构包括依次置于撞块座111内的撞块103、撞块压簧110、连杆109和挂钩108组成的撞块机构以及顶杆105、顶杆压簧106组成的顶杆机构，如图3、图6所示，顶杆105通过顶杆压簧106压持在主体101上端面形成顶杆机构，上盖102的端部可以绕销轴104旋转，当打开时上盖102时其端部弹性压持在顶杆105的上端，顶杆105压持顶杆压簧106，顶杆105退回到主体101的上端面下，此时顶杆压簧106处于压缩状态，当上盖102绕销轴104旋转，上盖102闭合后，上盖102的端部脱离顶杆105，顶杆105在顶杆压簧106的作用下伸出主体101的上端面；为了加工工艺简单，实际生产中，在主体101上设置有上下贯通的台阶孔，下台阶孔端直径大于上端，顶杆105置于主体101上的台阶孔内，顶杆105的下端直径较大，顶杆105的上端从台阶孔的上端伸出，顶杆压簧106置于台阶孔的下端并压持在顶杆的下端，在台阶孔的下端设置有螺纹，通过带螺纹的螺栓堵头107压持在顶杆压簧106上。

如图9到图13所示，撞块座111固定在主体101内的撞块座凹槽113内，在撞块座凹槽113的两侧各设置有两个顶丝孔112，通过两侧的顶丝把撞块座111固定在主体101上的撞块座凹槽113内；连杆109的前端与撞块103的后端固定连接，连杆109的后端与挂钩108的根部固定连接，撞块103通过撞块压簧110压持在撞块座111内，撞块103的前端在撞块压簧110的作用下凸出于主体101的圆柱型腔内表面；在上盖102的端部设置有勾头，当上盖102打开时上盖102的勾头勾在挂钩108上，当绝缘子4的钢帽与撞块103前端触碰撞块103时，撞块103压缩撞块压簧110后退回到撞块座111并带动挂钩108后移，挂钩108与上盖102的勾头脱勾，上盖102在顶杆105下端的顶杆压簧106的作用下向内翻转而闭合。

上盖102处于打开状态时相对主体101固定，此时撞块锁紧机构的撞块103突出于圆柱型腔内表面；当上盖102和主体101形成的圆柱型腔卡持在绝缘子4的钢帽上时，绝缘子4的钢帽触碰并挤压撞块103，撞块锁紧机构解锁，上盖102在顶杆压簧106的推动下闭合。

在机器人卡持绝缘子4时，当绝缘子4的钢帽接触到主体101的圆柱型腔内的撞块103后上盖102自动闭合；在上盖102和主体101的螺纹连接处设置有电机锁紧机构9，如图6到图8所示，电机锁紧机构9固定设置在主体101上，所述电机锁紧机构9包括固定设置在主体101上的电机901、花键套筒902、螺旋压簧903和螺杆905，电机901的输出轴与花键套筒902的底端刚性连接，在花键套筒902的筒底设置有螺旋压簧903，在花键套筒902的开口端圆柱内壁上设置有圆柱内花键，在螺杆905的后端设置有与花键套筒902内花键相配的外花键，螺杆905的后端置于花键套筒902内并通过压盖904压持在螺旋压簧903上，螺杆905可随电机901转动并可在轴向伸缩；在上盖102的端部设置有螺纹孔，在主体101上相应的位置设置螺杆过孔，上盖102在主体101上闭合后，电机锁紧机构9的电机启动并正向旋转，带动螺杆转动，螺旋压簧903的弹性释放，螺杆905沿轴向向上移动，螺杆905的上端螺纹与上盖102上的螺纹孔相连接，使上盖102通过螺纹连接并压紧在主体101上；电机901再反向旋转转时，螺旋压簧903收紧变短，螺杆905沿轴向向上移动，螺杆905的上端与上盖102分离，上盖102的螺纹端部与主体101分离。

电机901与机器人控制器电连接，当上盖102闭合后，电机901旋动连接上盖102和主体101的螺杆，使绝缘子4的钢帽压持在上盖102和主体101形成的圆柱型腔内；在所述电机901与机器人控制器连接电路中串联有限流开关，设定上盖102在主体101上压紧时(即螺杆905在最大扭矩时)的电流值作为限流开关的阀值，当电机901的电流达到设定的阀值电流时，电机901停止运行，从而实现上盖102的自动锁紧。

调节丝杠5和拉板框组件2分别刚性连接在前卡3的主体101和后卡1的主体101两端构成绝缘子收紧装置，所述调节丝杠5的两端分别通过螺栓刚性连接在前卡3的主体101和后卡1的主体101的右端，前卡3的主体101和后卡1的主体101的右侧端部与机器人手臂7通过拉杆螺栓8固定连接。

如图4、图5所示，所述拉板框组件2是由两块平行的拉板201通过其右端的筋板203焊接而成的U型框；在U型框的开口端两侧拉板201上设置有前卡3的主体101的连接孔，为了方便连接，在两侧拉板201的连接孔内测分别固定设置有夹持块202，夹持块202上设置有与拉板201上的连接孔贯通的孔，前卡3的主体101的左端与拉板框组件2的开口端固定连接；在U型框靠近型腔底部的两侧拉板201上设置有与后卡1的主体101连接的条形孔，后卡1的主体101的左端通过螺栓与拉板框组件2刚性连接；在拉板框组件2和后卡1的主体101的端部之间设置有液压收紧器，在拉板框组件2的U型框的型腔底部设置有顶块204，在顶块204和后卡1主体101的左端部侧面之间设置有伸缩油缸6，伸缩油缸6作为液压收紧器，伸缩油缸6的进油管和排油管与机器人液压控制系统油路接通。

使用时，先打开上盖102，机器人手臂7拖动绝缘子更换装置到需要更换的绝缘子串下方，把主体101上的半圆柱型环绕在需要更换的低值绝缘子两侧相邻的绝缘子钢帽上，撞块锁紧机构动作上盖102闭合，把前卡3和后卡1卡持在需要更换的低值绝缘子两侧相邻的绝缘子4的钢帽上；上盖102闭合后电机锁紧机构9把上盖2锁紧；机器人系统启动伸缩油缸6，伸缩油缸6活塞伸长顶紧在后卡1的主体101右端与拉板201右端的顶块204之间，顶块204的中间设置有中心孔，伸缩油缸6的活塞伸长后顶压在顶块204的中心孔内，拉板框组件2收紧所夹持的绝缘子4，使需要更换的绝缘子4松弛，从而取出零值或者低值单片绝缘子4，再把新的绝缘子4装入。

Claims (5)

1.带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，其特征是：包括前卡(3)、后卡(1)、调节丝杠(5)、拉板框组件(2)，前卡(3)和后卡(1)均包括主体(101)和上盖(102)，上盖(102)的一端铰接在主体(101)上，另一端与主体(101)通过螺杆连接，在上盖(102)和主体(101)之间形成一个圆柱型腔，在圆柱型腔内设置一个与绝缘子(4)的钢帽相匹配的环形卡槽(100)；在上盖(102)和主体(101)之间设置有撞块锁紧机构，当绝缘子(4)的钢帽触碰主体(101)圆柱型腔内的撞块(103)后上盖(102)自动闭合；在上盖(102)和主体(101)螺纹连接处设置有电机锁紧机构(9)，电机锁紧机构(9)的电机(901)与机器人控制器电连接，当上盖(102)闭合后，电机(901)旋动连接上盖(102)和主体(101)的螺杆，使绝缘子(4)的钢帽压持在上盖(102)和主体(101)形成的圆柱型腔内；调节丝杠(5)和拉板框组件(2)分别刚性连接在前卡(3)和后卡(1)两端构成绝缘子收紧装置，所述调节丝杠(5)的两端分别通过螺栓刚性连接在前卡(3)和后卡(1)的右端，所述拉板框组件(2)是由两块平行的拉板(201)通过其右端的筋板(203)焊接而成的U型框，在U型框的开口端两侧拉板(201)上设置有与前卡(3)的连接孔，在U型框靠近型腔底部的两侧拉板(201)上设置有与后卡(1)连接的条形孔，前卡(3)的左端和后卡(1)的左端分别通过螺栓刚性连接在拉板框组件(2)上，在拉板框组件(2)和后卡(1)的主体(101)的端部之间设置有液压收紧器，液压收紧器的液压动力源与机器人液压系统连接；前卡(3)和后卡(1)的一侧端部与机器人手臂(7)通过拉杆螺栓(8)固定连接。

2.根据权利要求1所述的带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，其特征是：在所述拉板框组件(2)的U型框型腔底部设置有顶块(204)，在顶块(204)和后卡(1)的端部侧面之间设置有伸缩油缸(6)形成所述液压收紧器，伸缩油缸(6)的进油管和排油管与机器人液压控制系统油路接通。

3.根据权利要求1所述的带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，其特征是：所述撞块锁紧机构设置在主体(101)与上盖(102)铰接处，包括依次置于撞块座(111)内的撞块(103)、撞块压簧(110)、连杆(109)和挂钩(108)组成的撞块机构以及顶杆(105)、顶杆压簧(106)组成的顶杆机构，顶杆(105)通过顶杆压簧(106)压持在主体(101)上端面形成顶杆机构，上盖(102)打开时上盖(102)的端部弹性压持在顶杆(105)的上端；撞块座(111)固定在主体(101)内的撞块座凹槽(113)内，连杆(109)的前端与撞块(103)的后端固定连接，连杆(109)的后端与挂钩(108)的根部固定连接，撞块(103)通过撞块压簧(110)压持在撞块座(111)内，撞块(103)的前端在撞块压簧(110)的作用下凸出于主体(101)的圆柱型腔内表面；在上盖(102)的端部设置有勾头，当上盖(102)打开时上盖(102)的勾头勾在挂钩(108)上，当绝缘子(4)的钢帽在撞块(103)前端触碰撞块(103)时，撞块压簧(110)退回撞块座(111)并带动挂钩(108)后移，挂钩(108)与勾头脱勾，上盖(102)在顶杆(105)上的弹簧力作用下向内翻转而闭合；上盖(102)处于打开状态时相对主体(101)固定，此时撞块锁紧机构的撞块(103)突出于圆柱型腔内表面。

4.根据权利要求1所述的带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，其特征是：所述电机锁紧机构(9)包括固定设置在主体(101)上的电机(901)、花键套筒(902)、螺旋压簧(903)和螺杆(905)，电机(901)的输出轴与花键套筒(902)的底端刚性连接，在花键套筒(902)的筒底设置有螺旋压簧(903)，在花键套筒(902)的开口端圆柱内壁上设置有圆柱内花键，在螺杆(905)的后端设置有与花键套筒(902)内花键相配的外花键，螺杆(905)的后端置于花键套筒(902)内并通过压盖(904)压持在螺旋压簧(903)上，螺杆(905)可随电机(901)转动并可在轴向伸缩；在上盖(102)的端部设置有螺纹孔，在主体(101)上相应的位置设置螺杆过孔；上盖(102)在主体(101)上闭合后，电机锁紧机构(9)的电机(901)启动带动螺杆(905)旋转，把上盖(102)锁紧在主体(101)上。

5.根据权利要求1所述的带电更换特高压和超高压耐张单片绝缘子机器人用卡具，其特征是：在所述电机(901)与机器人控制器连接电路中串联有限流开关。

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