CN111474467A - 基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台 - Google Patents

基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，该设备主要由测试系统平台、六轴机械臂、前端夹爪、自动短接模块、线缆定位模块、收放卷模块等组成。测试系统平台用于安装六轴机械臂、自动短接模块、线缆定位模块、收放卷模块等测试用模块；六轴机械臂主要实现对线缆的运转与插拔；前端夹爪主要是实现对线缆的抓取；自动短接装置主要是实现测试时测试线缆与断路器之间的连接，同时满足测试过程中的高压端各端口之间以及低压端各端口之间的短接需求；测试线缆定位模块主要用来放置测试线缆，实现测试线缆的准确定位；收放卷模块主要实现测试过程中的测试线缆自动收放卷，确保各测试线缆不相互缠绕。

Description

基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台
技术领域
本发明涉及高压断路器试验设备领域，更具体地，涉及一种基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台。
背景技术
高压断路器是电网中最关键的电气设备之一，它具有切断和闭合负荷电流的能力，并能在发生故障时切断短路电流。高压断路器一旦发生故障，将严重威胁电网的安全与稳定运行，造成不良社会影响和重大经济损失。由高压断路器故障引发的电网事故每年时有发生，据对全国电力系统高压断路器运行中的事故不完全统计，高压断路器拒分事故占22.67％；拒合事故占6.48％；开断关合事故占9.07％；绝缘事故占35.47％；误动事故占7.02％；截流事故占7.95％；外力及其他事故占11.43％，其中以绝缘事故和拒分事故最为突出，约占全部事故的60％。为保证高压断路器的运行可靠性，对断路器进行电气试验是非常必要的。目前10kV高压断路器试验在频繁接线时，存在试验人员劳动强度大，试验效率低；试验人员素质参差不齐，接线标准不一，导致漏检和误检事故时有发生。
发明内容
本发明提供一种基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，来解决人工试验劳动强度大、工作效率低等问题。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，包括测试系统平台、六轴机械臂、前端夹爪、自动短接模块、线缆定位模块，收放卷模块；所述六轴机械臂、自动短接模块、线缆定位模块，收放卷模块安装在测试系统平台上，所述前端夹爪安装在六轴机械臂上，所述10kV高压断路器通过升降小车与测试系统平台连接为一体。
进一步地，所述测试系统平台包括六轴机械臂定位块、六轴机械臂快装肘夹、线缆夹具出线孔、高清CCD、终端显示屏、安装面板、升降小车对接定位板、变压器放置抽屉、电气箱；所述六轴机械臂定位块与六轴机械臂快装肘夹通过螺栓固定在安装面板上，所述线缆夹具出线孔为测试线缆过孔，所述高清CCD与终端显示屏固定在安装面板上，所述升降小车对接定位板安装在测试系统平台侧面，所述变压器放置抽屉与电气箱固定于安装面板下方。
进一步地，所述变压器放置抽屉包括伺服减速电机、联轴器、同步带轮、同步带、重载线性滑轨、托板、空气拉伸弹簧、连接板、转轴；伺服减速电机通过联轴器与转轴连接，同步带轮安装于转轴上，同步带由同步带轮带动，托板通过转接板与同步带连接为一体，托板与同步带一起运动，重载线性滑轨安装于托板两端，空气拉伸弹簧通过铰链一端与托板连接，一端与转接板连接。
进一步地，六轴机械臂包括机械臂1轴、机械臂2轴、机械臂3轴、机械臂4轴、机械臂5轴、机械臂6轴、压力传感器；所述机械臂1轴、机械臂2轴、机械臂3轴、机械臂4轴、机械臂5轴、机械臂6轴之间通过谐波减速器连接，压力传感器安装于机械臂6轴端部。
进一步地，所述前端夹爪包括伺服电机、主动轮、从动轮、主动杆、连接杆、随动杆、手指夹爪、连接底板；伺服电机与主动轮连接，主动轮与从动轮啮合，主动杆与从动轮连接，主动杆与连接杆连接为一体，手指夹爪两端分别于连接杆与手指夹爪铰链连接；伺服电机驱动主动轮运动，两主动轮分别带动主动杆运动，主动杆通过连接杆带动手指夹爪运动，实现对测试线缆的抓取。
进一步地，所述自动短接模块包括伺服电机、电机安装座、滚珠丝杠、移动立板、线缆连接端子、连接端子、短接端子、固定立板、安装座、导轨安装座、导轨、限位块；所述伺服电机安装在电机安装座上，滚珠丝杠通过联轴器与伺服电机连接，移动立板通过转接板与滚珠丝杠螺母连接，移动立板两端与导轨连接，导轨与导轨安装座连接，伺服电机间接带动移动立板运动；所述线缆连接端子与连接端子安装于移动立板上，线缆连接端子与连接端子同轴；所述固定立板与安装座连接，短接端子安装于固定立板上；所述短接端子与连接端子中心线同轴线；所述移动立板通过导轨安装座间接安装于安装面板上，固定立板通过安装座间接安装于安装面板上。
进一步地，所述线缆定位模块包括定位块、导向块、线缆夹具、球头柱塞、测试线缆、安装支座；所述定位块表面开有组定位孔，导向块表面对应开有组锥形导向孔，导向块两侧面对应锥形孔位置各有一个螺纹孔用于安装球头柱塞；所述定位块采用销钉定位，螺栓连接的方式安装于导向块下方，导向锥孔与定位圆柱孔同心，线缆夹具穿过导向锥孔与定位圆柱孔安装于导向块上，球头柱塞固定线缆夹具。
进一步地，所述收放卷模块包括安装底板、安装立板、涡簧安装盘、涡簧、转轴、涡簧压盖；所述安装立板安装于安装底板上，转轴两端由装有轴承的安装立板支撑，涡簧安装盘安装于安装立板上；涡簧一端与转轴连接，另一端与涡簧安装盘连接，涡簧压盖安装在涡簧安装盘上。
进一步地，测试系统平台上六轴机械臂定位块对六轴机械臂进行定位，后运用六轴机械臂快装肘夹固定六轴机械臂；利用自动短接模块的安装座与导轨安装座将其安装在测试系统平台上；六轴机械臂、前端夹爪配合将测试线缆连接到自动短接模块上线缆连接端子，插线过程中六轴机械臂上压力传感器实时监测线缆是否插到位，统一测试线缆连接标准。
进一步地，变压器放置抽屉通过空气拉升弹簧、转接板与测试系统平台连接。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明设备主要由测试系统平台、六轴机械臂、前端夹爪、自动短接模块、线缆定位模块、收放卷模块等组成。测试系统平台用于安装六轴机械臂、自动短接模块、线缆定位模块、收放卷模块等测试用模块；六轴机械臂主要实现对线缆的运转与插拔；前端夹爪主要是实现对线缆的抓取；自动短接装置主要是实现测试时测试线缆与断路器之间的连接，同时满足测试过程中的高压端各端口之间以及低压端各端口之间的短接需求；测试线缆定位模块主要用来放置测试线缆，实现测试线缆的准确定位；收放卷模块主要实现测试过程中的测试线缆自动收放卷，确保各测试线缆不相互缠绕。
本发明可减轻测试诊断人员的劳动强度，提高试验效率，提升试验质量。10kv高压断路器、自动短接模块、线缆定位模块、收放卷模块、六轴机械臂在测试系统平台上安装好后，启动自动运行，六轴机械臂根据预先设定路线运动，自动抓取放置于线缆定位模块中的测试线缆，六轴机械臂按预设路线带动测试线缆运动，此时收放卷模块在六轴机械臂的牵引力下自动放出线缆，六轴机械臂运动到预设位置后插线，在压力传感器的监控下将测试线缆插到位；测试完毕后，六轴机械臂与前端夹爪共同作用下拔出测试线缆，将线缆回放到线缆定位模块中，线缆回放的同时收放卷模块实现测试线缆的回收；短路装置初始状态时为开路状态，当线缆插入到短路装置弹孔中后，弹簧弹珠会将线缆卡紧，线缆端部通过连接端子与断路器连接，此时短路装置起连接作用；当断路器需要短路连接时，自动短接模块的移动端会根据指令自动移动一段距离，压迫固定端的弹性短接端子，实现短路连接。
附图说明
图1是自动接线平台结构示意图；
图2是测试系统平台结构示意图；
图3是变压器安装抽屉结构示意图；
图4是六轴机械臂结构示意图；
图5是前端夹爪结构示意图；
图6是自动短接模块结构示意图；
图7是线缆定位模块结构示意图；
图8是收放卷模块结构示意图；
图9是线缆夹具结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台包括测试系统平台1、六轴机械臂2、前端夹爪3、自动短接模块4、线缆定位模块6，收放卷模块7，所述六轴机械臂2、自动短接模块4、线缆定位模块6，收放卷模块7安装在测试系统平台1上，所述前端夹爪3安装在六轴机械臂2上，所述10kV高压断路器5通过升降小车与测试系统平台1连接为一体。通过测试系统平台1上六轴机械臂定位块201对六轴机械臂2进行定位，后运用六轴机械臂快装肘夹202固定六轴机械臂2；利用自动短接模块4的安装座609与导轨安装座610将其安装在测试系统平台1上；启动程序，六轴机械臂2、前端夹爪3配合将测试线缆连接到自动短接模块4上线缆连接端子605，插线过程中六轴机械臂2上压力传感器407实时监测线缆是否插到位，统一测试线缆连接标准，在频繁测试时，提高测试质量，提升线缆连接效率。
如图2所示，所述测试系统平台1包括六轴机械臂定位块201、六轴机械臂快装肘夹202、线缆夹具出线孔203、高清CCD204、终端显示屏205、安装面板206、升降小车对接定位板207、变压器放置抽屉208、电气箱209。所述六轴机械臂定位块201与六轴机械臂快装肘夹202通过螺栓固定在安装面板206上，所述线缆夹具出线孔203为测试线缆过孔，所述高清CCD204与终端显示屏205固定在安装面板206上，所述升降小车对接定位板207安装在测试系统平台1侧面，所述208变压器放置抽屉与209电气箱固定于安装面板206下方，变压器放置抽屉208通过空气拉升弹簧307、转接板308与测试系统平台1连接。
如图3所示，所述变压器放置抽屉208包括伺服减速电机301、联轴器302同步带轮303、同步带304、重载线性滑轨305、托板306、空气拉伸弹簧307、连接板308、转轴309。伺服减速电机301通过联轴器302与转轴309连接，同步带轮303安装于转轴309上，同步带304由同步带轮303带动，托板306通过转接板与同步带304连接为一体，托板306与同步带304一起运动，重载线性滑轨305安装于托板306两端，空气拉伸弹簧307通过铰链一端与托板306连接，一端与转接板308连接。
如图4所示，所述六轴机械臂2包括机械臂1轴401、机械臂2轴402、机械臂3轴403、机械臂4轴404、机械臂5轴405、机械臂6轴406、压力传感器407。所述机械臂1轴401、机械臂2轴402、机械臂3轴403、机械臂4轴404、机械臂5轴405、机械臂6轴406之间通过谐波减速器连接，压力传感器407安装于机械臂6轴406端部。
如图5所示，所述前端夹爪3包括伺服电机501、主动轮502、从动轮503、主动杆504、连接杆505、随动杆506、手指夹爪507、连接底板508。伺服电机501与主动轮502连接，主动轮502与从动轮503啮合，主动杆504与从动轮503连接，主动杆504与连接杆505连接为一体，手指夹爪507两端分别于连接杆505与手指夹爪507铰链连接。伺服电机501驱动主动轮502运动，两主动轮502分别带动主动杆504运动，主动杆504通过连接杆505带动手指夹爪507运动，实现对测试线缆的抓取。
如图6所示，所述自动短接模块4包括伺服电机601、电机安装座602、滚珠丝杠603、移动立板604、线缆连接端子605、连接端子606、短接端子607、固定立板608、安装座609、导轨安装座610、导轨611、限位块612。所述伺服电机601安装在电机安装座602上，滚珠丝杠603通过联轴器与伺服电机601连接，移动立板604通过转接板与滚珠丝杠螺母连接，移动立板604两端与导轨611连接，导轨611与导轨安装座610连接，伺服电机601间接带动移动立板604运动；所述线缆连接端子605与连接端子606安装于移动立板604上，线缆连接端子605与连接端子606同轴；所述固定立板608与安装座609连接，短接端子607安装于固定立板608上；所述短接端子607与连接端子606中心线同轴线；所述移动立板604通过导轨安装座610间接安装于206安装面板上，固定立板608通过安装座609间接安装于206安装面板上。
如图7所示，所述线缆定位模块包括定位块701、导向块702、线缆夹具703、球头柱塞704、测试线缆705、安装支座706。所述定位块701表面开有3组定位孔，导向块702表面对应开有3组锥形导向孔，导向块702两侧面对应锥形孔位置各有一个螺纹孔用于安装球头柱塞704；所述定位块701采用销钉定位，螺栓连接的方式安装于导向块702下方，导向锥孔与定位圆柱孔同心，线缆夹具703穿过导向锥孔与定位圆柱孔安装于导向块702上，球头柱塞704固定线缆夹具703。
如图8所示，所述收放卷模块包括安装底板801、安装立板802、涡簧安装盘803、涡簧804、转轴805、涡簧压盖806。所述安装立板802安装于安装底板801上，转轴805两端由装有轴承的安装立板802支撑，涡簧安装盘803安装于安装立板802上；涡簧804一端与转轴805连接，另一端与涡簧安装盘803连接，涡簧压盖806安装在涡簧安装盘803上。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，包括测试系统平台(1)、六轴机械臂(2)、前端夹爪(3)、自动短接模块(4)、线缆定位模块(6)，收放卷模块(7)；所述六轴机械臂(2)、自动短接模块(4)、线缆定位模块(6)，收放卷模块(7)安装在测试系统平台(1)上，所述前端夹爪(3)安装在六轴机械臂(2)上，10kV高压断路器(5)通过升降小车与测试系统平台(1)连接为一体。
2.根据权利要求1所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，所述测试系统平台(1)包括六轴机械臂定位块(201)、六轴机械臂快装肘夹(202)、线缆夹具出线孔(203)、高清CCD(204)、终端显示屏(205)、安装面板(206)、升降小车对接定位板(207)、变压器放置抽屉(208)、电气箱(209)；所述六轴机械臂定位块(201)与六轴机械臂快装肘夹(202)通过螺栓固定在安装面板(206)上，所述线缆夹具出线孔(203)为测试线缆过孔，所述高清CCD(204)与终端显示屏(205)固定在安装面板(206)上，所述升降小车对接定位板(207)安装在测试系统平台(1)侧面，所述变压器放置抽屉(208)与电气箱(209)固定于安装面板(206)下方。
3.根据权利要求2所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，所述变压器放置抽屉(208)包括伺服减速电机(301)、联轴器(302)、同步带轮(303)、同步带(304)、重载线性滑轨(305)、托板(306)、空气拉伸弹簧(307)、连接板(308)、转轴(309)；伺服减速电机(301)通过联轴器(302)与转轴(309)连接，同步带轮(303)安装于转轴(309)上，同步带(304)由同步带轮(303)带动，托板(306)通过转接板与同步带(304)连接为一体，托板(306)与同步带(304)一起运动，重载线性滑轨(305)安装于托板(306)两端，空气拉伸弹簧(307)通过铰链一端与托板(306)连接，一端与转接板(308)连接。
4.根据权利要求3所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，六轴机械臂(2)包括机械臂1轴(401)、机械臂2轴(402)、机械臂3轴(403)、机械臂4轴(404)、机械臂5轴(405)、机械臂6轴(406)、压力传感器(407)；所述机械臂1轴(401)、机械臂2轴(402)、机械臂3轴(403)、机械臂4轴(404)、机械臂5轴(405)、机械臂6轴(406)之间通过谐波减速器连接，压力传感器(407)安装于机械臂6轴(406)端部。
5.根据权利要求4所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，所述前端夹爪(3)包括伺服电机(501)、主动轮(502)、从动轮(503)、主动杆(504)、连接杆(505)、随动杆(506)、手指夹爪(507)、连接底板(508)；伺服电机(501)与主动轮(502)连接，主动轮(502)与从动轮(503)啮合，主动杆(504)与从动轮(503)连接，主动杆(504)与连接杆(505)连接为一体，手指夹爪(507)两端分别于连接杆(505)与手指夹爪(507)铰链连接；伺服电机(501)驱动主动轮(502)运动，两主动轮(502)分别带动主动杆(504)运动，主动杆(504)通过连接杆(505)带动手指夹爪(507)运动，实现对测试线缆的抓取。
6.根据权利要求5所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，所述自动短接模块(4)包括伺服电机(601)、电机安装座(602)、滚珠丝杠(603)、移动立板(604)、线缆连接端子(605)、连接端子(606)、短接端子(607)、固定立板(608)、安装座(609)、导轨安装座(610)、导轨(611)、限位块(612)；所述伺服电机(601)安装在电机安装座(602)上，滚珠丝杠(603)通过联轴器与伺服电机(601)连接，移动立板(604)通过转接板与滚珠丝杠螺母连接，移动立板(604)两端与导轨(611)连接，导轨(611)与导轨安装座(610)连接，伺服电机(601)间接带动移动立板(604)运动；所述线缆连接端子(605)与连接端子(606)安装于移动立板(604)上，线缆连接端子(605)与连接端子(606)同轴；所述固定立板(608)与安装座(609)连接，短接端子(607)安装于固定立板(608)上；所述短接端子(607)与连接端子(606)中心线同轴线；所述移动立板(604)通过导轨安装座(610)间接安装于(206)安装面板上，固定立板(608)通过安装座(609)间接安装于(206)安装面板上。
7.根据权利要求6所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，所述线缆定位模块(6)包括定位块(701)、导向块(702)、线缆夹具(703)、球头柱塞(704)、测试线缆(705)、安装支座(706)；所述定位块(701)表面开有(3)组定位孔，导向块(702)表面对应开有(3)组锥形导向孔，导向块(702)两侧面对应锥形孔位置各有一个螺纹孔用于安装球头柱塞(704)；所述定位块(701)采用销钉定位，螺栓连接的方式安装于导向块(702)下方，导向锥孔与定位圆柱孔同心，线缆夹具(703)穿过导向锥孔与定位圆柱孔安装于导向块(702)上，球头柱塞(704)固定线缆夹具(703)。
8.根据权利要求7所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，所述收放卷模块(7)包括安装底板(801)、安装立板(802)、涡簧安装盘(803)、涡簧(804)、转轴(805)、涡簧压盖(806)；所述安装立板(802)安装于安装底板(801)上，转轴(805)两端由装有轴承的安装立板(802)支撑，涡簧安装盘(803)安装于安装立板(802)上；涡簧(804)一端与转轴(805)连接，另一端与涡簧安装盘(803)连接，涡簧压盖(806)安装在涡簧安装盘(803)上。
9.根据权利要求8所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，测试系统平台(1)上六轴机械臂定位块(201)对六轴机械臂(2)进行定位，后运用六轴机械臂快装肘夹(202)固定六轴机械臂(2)；利用自动短接模块(4)的安装座(609)与导轨安装座(610)将其安装在测试系统平台(1)上；六轴机械臂(2)、前端夹爪(3)配合将测试线缆连接到自动短接模块(4)上线缆连接端子(605)，插线过程中六轴机械臂(2)上压力传感器(407)实时监测线缆是否插到位，统一测试线缆连接标准。
10.根据权利要求8所述的基于六轴机械臂的10kv高压断路器电气试验接线平台，其特征在于，变压器放置抽屉(208)通过空气拉升弹簧(307)、转接板(308)与测试系统平台(1)连接。
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