CN112271634A - 一种自动脱离线夹的线夹工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动脱离线夹的线夹工具，包括：驱动组件(2)，包括与机械臂绝缘杆末端对接的驱动杆(9)以及与所述驱动杆(9)末端通过单向轴承(14)连接的驱动轮；所述驱动杆(9)上端与线夹对接实现转矩的传递，所述驱动轮的周向上设置有扇形齿，在所述驱动轮侧面设置有限制所述驱动轮转动角度的限位销；锁定组件，包括与所述驱动轮周向的扇形齿相啮合的锁定齿轮(17)以及与所述锁定齿轮(17)固定连接的锁定销(18)，在所述锁定销(18)上端设有与线夹侧面开设的固定槽配合实现线夹工具与线夹固定连接的锁定块。本发明的线夹工具只需一个旋转自由度就可以完成线夹的锁紧和脱离，作业效率极大提高。

Description

一种自动脱离线夹的线夹工具

技术领域

本发明涉及带电作业设备领域，尤其涉及一种自动脱离线夹的线夹工具。

背景技术

电力行业目前采用手持绝缘杆操作法来进行电缆搭接作业，针对J型线夹的线夹工具常常需要多个绝缘杆来实现支线引导，线夹夹紧及脱离等动作，该工具不仅操作流程繁琐，而且作业需要人为手动操作，增加了安全风险。机器人行业的兴起极大的驱动了特种行业的发展，机器人抓取执行器作业能规避很多安全风险，提高作业效率。针对现有技术中线夹工具及操作方法的缺陷，有必要研究一种安装简易，锁紧和脱离自由度少，带支线引导的线夹工具。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提出了一种适配机器人抓取的末端线夹工具，该线夹工具与线夹安装简易，锁紧线夹与脱离线夹的只有一个单自由度，自带支线引导机构，能够有效提高作业效率，规避人工作业的风险。

技术方案：

一种自动脱离线夹的线夹工具，包括：

驱动组件，包括与机械臂绝缘杆末端对接的驱动杆以及与所述驱动杆末端通过单向轴承连接的驱动轮；所述驱动杆上端与线夹对接实现转矩的传递，所述驱动轮的周向上设置有扇形齿，在所述驱动轮侧面设置有限制所述驱动轮转动角度的限位销；

锁定组件，包括与所述驱动轮周向的扇形齿相啮合的锁定齿轮以及与所述锁定齿轮固定连接的锁定销，在所述锁定销上端设有与线夹侧面开设的固定槽配合实现线夹工具与线夹固定连接的锁定块。

所述驱动组件还包括减速器及驱动转轴，所述减速器输入端与所述驱动杆末端连接，其输出端与所述驱动转轴固定连接；所述驱动转轴与所述单向轴承内圈固定连接，在其上端内设置有与线夹对接实现转矩传递的对接槽。

所述减速器输入端与所述驱动杆末端通过平键连接，在所述驱动转轴下端设置有沉孔，所述减速器的输出端与所述驱动转轴下端的沉孔紧配，并通过平键连接。

在所述减速器的输出端面还固定设置有换接底座，所述换接底座为中空结构，所述驱动转轴设置在所述换接底座的中空结构内,所述单向轴承的内圈固定套设在所述驱动转轴外，所述驱动轮固定套设在所述单向轴承的外圈外。

在所述换接底座上端面固定安装有中空的线夹安装座，所述驱动轮设置在所述线夹安装座的中空部分内，所述限位销设置在所述线夹安装座内位于所述驱动轮正前后方位置；在所述线夹安装座的两侧设有齿轮安装槽，两个所述锁定齿轮分别安装在所述齿轮安装槽内，并均与所述驱动轮的扇形齿啮合。

在所述线夹安装座下端面与所述锁定齿轮相对应的位置设置有锁定齿轮端盖，所述锁定销下端与所述锁定齿轮端盖固定连接。

在所述线夹安装座的两侧底面位于所述锁定齿轮相对应的位置处分别设置有用于保护防尘的齿轮盖。

所述驱动轮周向上设有相对的两个90°的扇形齿，两个所述扇形齿之间设置为光面，所述驱动轮与其两侧的所述锁定齿轮啮合范围为90°。

还包括支线引导组件，所述支线引导组件包括分别安装在所述线夹安装座(21)上左右两侧的两根挡片，所述挡片倾斜设置，并与线夹的支线夹持部相配合用于引导支线进入所述线夹的支线夹持部；在所述挡片侧面通过塞打螺钉安装有弹片与扭簧；所述扭簧一端与所述挡片固定连接，另一端与所述弹片固定连接；在所述扭簧自然状态下，所述弹片末端与所述线夹的支线夹持部配合形成封闭结构。

所述弹片为三角形弹片，其一底角通过所述塞打螺丝安装在所述挡片上，另一底角与所述扭簧一端固定连接；在所述扭簧自然状态下，所述弹片顶角与所述线夹的支线夹持部配合形成封闭结构。

在两根所述挡片的上端之间安装有用于加固强度的横杆。

在所述驱动杆下端固定安装有横向的传递销，所述驱动杆通过所述传递销与所述机械臂绝缘杆末端对接。

在所述驱动轮的下端面固定安装有驱动齿轮法兰，所述单向轴承的下端面设置在所述驱动齿轮法兰上。

还包括对接组件，所述对接组件包括设置有与机械臂绝缘杆末端沿轴向设置的若干对接构件对接的对接通道的对接盘，在所述对接盘中间设置有对接通孔；在所述对接盘侧壁上设有锁定槽，在所述锁定槽内转动安装有上锁杆；所述上锁杆末端在所述对接组件和所述对接构件对接时抵在所述对接构件上；在所述上锁杆前端内侧与所述对接盘侧壁之间固定安装有弹簧。

所述对接通道为固定安装在所述对接盘内与所述对接构件相对应的斜面块，所述斜面块的上部为螺旋结构；所有所述斜面块安装在所述对接盘内，其中间部分形成对接通孔；在所述斜面块的螺旋结构起点处设有与所述对接构件相对应的对接槽，用于所述对接构件进入并沿着所述斜面块的螺旋结构运动；所述斜面块的螺旋结构终点处与设置有用于限制所述对接构件运动的限位结构。

在所述对接盘上方还设置有导正定位盘，在所述导正定位盘中间位置开设有与所述对接盘的对接通孔相对应的通孔；所述驱动杆依次穿过所述对接通孔和所述通孔；在所述导正定位盘上位于左右两侧开设有定位孔，用于与工具库上的工具槽两侧的定位销相配合实现所述线夹工具的定位。

有益效果：

1、本发明的线夹工具结构简单、安装简易。

2、本发明的线夹工具只需一个旋转自由度就可以完成线夹的锁紧和脱离，作业效率极大提高。

3、支线引导和防偏出机构提高了作业的成功率，保证了作业质量，减少了操作步骤。

附图说明

图1为本发明实施例中线夹工具的整体示意图；

图2为本发明实施例中线夹工具的正面剖视图；

图3为本发明实施例中线夹工具的局部示意图；

图4为本发明实施例中线夹工具搭接作业示意图；

图5为本发明实施例中的驱动齿轮和锁定齿轮配合图。

图中包括：1、对接组件，2、驱动组件，3、支线引导组件，4、线夹，5、工具盘，6、斜面块，7、上锁杆，8、导正定位盘，9、驱动杆，10、传递销，11、减速器，12、换接底座，13、驱动齿轮，14、单向轴承，15、驱动转轴，16、驱动齿轮法兰，17、锁定齿轮，18、锁定销，19、锁定齿轮端盖，20、齿轮盖，21、线夹安装座，22、挡片，23、横杆，24、弹片，25、圆柱销，26、主线，27、支线，28、扭簧，29、塞打螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

图1为本发明实施例中线夹工具的整体示意图。如图1所示，本发明的自动脱离线夹的线夹工具包括对接组件1、驱动组件2以及支线引导组件3，对接组件1用于和机器人机械臂末端安装的末端组件对接，机器人机械臂末端安装的末端组件上沿轴向设置有若干对接构件，在对接构件末端沿径向延伸形成对接块；驱动组件2与对接组件1相对接，并传递机械臂的转矩。

图2为本发明实施例中线夹工具的正面剖视图。如图2所示，对接组件1包括工具盘5，斜面块6，上锁杆7以及导正定位盘8。在工具盘5中间设有安装槽，在安装槽内设置有与前述对接块运动的对接通道；具体为在安装槽内通过螺钉固定安装的与前述对接块相对应的斜面块6，斜面块6的上部为螺旋结构，所有斜面块6安装在工具盘5内其中间部分形成对接通孔；在斜面块6的螺旋结构起点处设有与前述对接块相对应的对接槽，用于前述对接块进入并沿着斜面块6的螺旋结构运动；斜面块6的螺旋结构终点处与安装槽侧壁之间相互配合形成用于限制前述对接块运动的限位结构。在工具盘5的侧壁上开设有锁定槽，在锁定槽内竖直放置有圆柱销，上锁杆7转动安装在圆柱销上；上锁杆7可以以圆柱销为支点转动；上锁杆7末端设置在斜面块6的螺旋结构终点处，用于限制对接块，实现对接组件与机械臂对接之后的锁紧，限制线夹工具与机械臂的反转。在上锁杆7前端与工具盘5的锁定槽内与之相对应的位置之间压缩设置有一根弹簧；导正定位盘8与工具盘5通过3颗螺钉固定连接，在导正定位盘8中间位置开设有与工具盘5上的对接通孔相对应的通孔；在导正定位盘8上位于左右两侧开设有定位孔，用于与工具库上的工具槽两侧的定位销相配合实现本发明的线夹工具的定位。

驱动组件2包含驱动杆9，传递销10，减速器11，换接底座12，驱动齿轮13，单向轴承14，驱动转轴15，驱动齿轮法兰16，锁定齿轮17，锁定销18，锁定齿轮端盖19，齿轮盖20以及线夹安装座21。驱动杆9穿过工具盘5中间的对接通孔以及导正定位盘8上的通孔；减速器11设置在对接组件1的导正定位盘8上方，其输入端与驱动杆9上端通过平键相连，传递销10横向镶在驱动杆9下端，并用紧定螺钉锁紧，用于与机器人机械臂绝缘杆末端对接传递扭矩；传递销10用于与机械臂绝缘杆末端进行对接。换接底座12为中空结构，其下端面与减速器11输出端面通过4颗螺钉锁紧。减速器11的输出端与设置在换接底座12的中空结构内的驱动转轴15下端的沉孔紧配，并通过平键驱动。单向轴承14套设在驱动转轴15外，并与驱动转轴15固定连接，其外圈套设有驱动齿轮13，驱动齿轮13的下端面通过四颗螺钉固定安装有驱动齿轮法兰16，单向轴承14的下端面设置在驱动齿轮法兰16上；在驱动转轴15的上端内设置有与线夹4的锁定螺杆下端的传递销对接的对接槽，以实现驱动转轴15与锁定螺杆的对接，进而实现线夹4与线夹工具的对接，从而实现转矩传递。

在换接底座12上端面通过螺钉固定安装有中空的线夹安装座21，驱动齿轮13设置在线夹安装座21的中空部分内；在线夹安装座21的两侧设有齿轮安装槽，两个锁定齿轮17分别安装在线夹安装座21的两侧的齿轮安装槽内，并均与驱动齿轮13啮合；在线夹安装座21下端面与锁定齿轮17相对应的位置设置有锁定齿轮端盖19，锁定销18与线夹安装座21内齿轮安装槽内的锁定齿轮17固定连接，其下端与锁定齿轮端盖19通过螺钉固定连接，锁定销18的上端设有向内延伸的锁定块；两个齿轮盖20分别装在线夹安装座21的两侧底面位于锁定齿轮17相对应的位置处，防止锁定齿轮17裸露，防尘，安全且美观。

如图3、5所示，驱动齿轮13周向上设有相对的两个90°的扇形齿，两个扇形齿之间设置为光面，从而使得驱动齿轮13与其两侧的锁定齿轮17只能啮合90°范围；在线夹安装座21内位于驱动齿轮13正前后方均设置有圆柱销25；装好锁定齿轮17和锁定销18的线夹安装座21与换接底座12相连时，需要先将锁定销18的锁定块转至横向位置，并将驱动齿轮13的齿面与线夹安装座21上的圆柱销25贴合，此时驱动齿轮13周向上的扇形齿与光面相交处与圆柱销25贴合，通过如此设计保证锁定销18只能转动90度，此时才可锁紧换接底座12与线夹安装座21对应的四颗螺钉。

线夹4包括线夹定板、对接螺杆、线夹动板以及导杆；线夹定板和线夹动板结构相似，均包括中间部及其两侧的夹持部，其两侧的夹持部分别设置有不同半径过渡的沟槽，分别用于贴合夹持主线和支线；对接螺杆穿过线夹定板中间部，线夹动板中间部通过螺纹配合安装在对接螺杆末端；进一步的，在线夹定板中间部位于对接螺杆两侧固定有导杆，相应地在线夹动板中间部开设有相应通孔，导杆穿过该通孔，用以实现支撑及导向作用。在线夹定板外还设置有外壳，在外壳左右两侧设置有与锁定销18相对应的固定槽。

如图1、2、4所示，支线引导组件3包括挡片22，横杆23以及弹片24。两根挡片22分别装在线夹安装座21上表面的左右两侧，在两根挡片22上端分别设有螺纹孔，横杆23两端分别通过螺栓与两根挡片22上端相固连以加固强度。在挡片22侧面通过塞打螺钉29安装有自然状态下呈180°的扭簧28，弹片24通过塞打螺钉安装在挡片22侧面，扭簧28一端与挡片22固定连接，另一端与弹片24固定连接。在本发明中，弹片24的形状为三角形，其一角通过塞打螺丝29安装在挡片22上，另一角通过螺丝与扭簧28一端固定连接，扭簧28另一端与挡片22固定连接，这样三角形弹片就能绕着一个角的支点旋转，当支线沿挡片22往线夹沟槽滑落时，由于支线下压三角形弹片24，弹片24开始绕支点逆时针转动，支线进入沟槽后，由于扭簧的弹力作用下，三角形弹片24恢复到初始状态。

如图4所示，本发明的工作过程如下：

第一步：将锁定销18锁定块旋转至竖向位置，将线夹4装上线夹安装座21，此时线夹4的对接螺杆与驱动转轴15对接；通过机械臂绝缘杆带动驱动杆9转动，进而通过减速器11带动驱动齿轮13转动，因为驱动齿轮13周向上设有相对的两个90°的扇形齿，两个扇形齿之间设置为光面，使得驱动齿轮13与其两侧的锁定齿轮17只能啮合90°范围；因此驱动齿轮13带动锁定齿轮17转动90°，进而可以将锁定销18的锁定块旋转至横向位置，使得锁定销18上端的锁定块卡进线夹4外壳左右侧面上开设的与锁定销18相对应的固定槽内，以实现线夹4与线夹安装座21的固定连接，即将线夹4与本发明的线夹工具固定连接。

第二步：机器人右臂抓取装好线夹4的线夹工具，通过其末端的末端组件上沿轴向设置的若干对接构件旋转进入对接组件1安装槽内的对接通道内，并通过上锁杆7末端锁止，实现机器人机械臂与本发明线夹工具的对接；机器人左臂抓取支线27沿挡片22滑动，将弹片24下压后进入线夹4的支线侧沟槽，此时弹片24恢复到初始位置，支线27被挡住。

第三步：机器人右臂运动到主线侧，将线夹4扣进主线26，此时机械臂末端电机正转，由于驱动齿轮13被其正前后方设置的圆柱销25挡住，所以驱动齿轮13不会转动，此时驱动转轴15在单向轴承14内转动，进而传递转矩至线夹4的锁定螺杆，从而使得线夹4开始收紧，达到一定收紧力后停止正转，电机开始反转一定角度，此时由于单向轴承14的作用，驱动转轴15与驱动齿轮13之间没有相对转动，在单向轴承14的作用下减速器11输出端带动驱动齿轮13反转，进而带动锁定销18回到竖向位置后被驱动齿轮13的扇形齿被圆柱销25挡住限位，此时锁定销18上端的固定块离开线夹4外壳左右侧面上开设的U型槽，线夹4与本发明的线夹工具实现脱离，搭接电缆作业完成。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种自动脱离线夹的线夹工具，其特征在于：包括：

驱动组件(2)，包括与机械臂绝缘杆末端对接的驱动杆(9)以及与所述驱动杆(9)末端通过单向轴承(14)连接的驱动轮；所述驱动杆(9)上端与线夹对接实现转矩的传递，所述驱动轮的周向上设置有扇形齿，在所述驱动轮侧面设置有限制所述驱动轮转动角度的限位销；

锁定组件，包括与所述驱动轮周向的扇形齿相啮合的锁定齿轮(17)以及与所述锁定齿轮(17)固定连接的锁定销(18)，在所述锁定销(18)上端设有与线夹侧面开设的固定槽配合实现线夹工具与线夹固定连接的锁定块。

2.根据权利要求1所述的线夹工具，其特征在于：所述驱动组件(2)还包括减速器(11)及驱动转轴(15)，所述减速器(11)输入端与所述驱动杆(9)末端连接，其输出端与所述驱动转轴(15)固定连接；所述驱动转轴(15)与所述单向轴承(14)内圈固定连接，在其上端内设置有与线夹对接实现转矩传递的对接槽。

3.根据权利要求2所述的线夹工具，其特征在于：在所述减速器(11)的输出端面还固定设置有换接底座(12)，所述换接底座(12)为中空结构，所述驱动转轴(15)设置在所述换接底座(12)的中空结构内,所述单向轴承(14)的内圈固定套设在所述驱动转轴(15)外，所述驱动轮固定套设在所述单向轴承(14)的外圈外。

4.根据权利要求3所述的线夹工具，其特征在于：在所述换接底座(12)上端面固定安装有中空的线夹安装座(21)，所述驱动轮设置在所述线夹安装座(21)的中空部分内，所述限位销设置在所述线夹安装座(21)内位于所述驱动轮正前后方位置；在所述线夹安装座(21)的两侧设有齿轮安装槽，两个所述锁定齿轮(17)分别安装在所述齿轮安装槽内，并均与所述驱动轮的扇形齿啮合。

5.根据权利要求4所述的线夹工具，其特征在于：在所述线夹安装座(21)在所述线夹安装座(21)下端面与所述锁定齿轮(17)相对应的位置设置有锁定齿轮端盖(19)，所述锁定销(18)下端与所述锁定齿轮端盖(19)固定连接。

6.根据权利要求5所述的线夹工具，其特征在于：在所述线夹安装座(21)的两侧底面位于所述锁定齿轮(17)相对应的位置处分别设置有用于保护防尘的齿轮盖(20)。

7.根据权利要求1所述的线夹工具，其特征在于：所述驱动轮周向上设有相对的两个90°的扇形齿，两个所述扇形齿之间设置为光面，所述驱动轮与其两侧的所述锁定齿轮(17)啮合范围为90°。

8.根据权利要求1所述的线夹工具，其特征在于：还包括支线引导组件(3)，所述支线引导组件(3)包括分别安装在所述驱动组件(2)上左右两侧的两根挡片(22)，所述挡片(22)倾斜设置，并与线夹的支线夹持部相配合用于引导支线进入所述线夹的支线夹持部；在所述挡片(22)侧面通过塞打螺钉(29)安装有弹片(24)与扭簧(28)；所述扭簧(28)一端与所述挡片(22)固定连接，另一端与所述弹片(24)固定连接；在所述扭簧(28)自然状态下，所述弹片(24)末端与所述线夹的支线夹持部配合形成封闭结构。

9.根据权利要求8所述的线夹工具，其特征在于：所述弹片(24)为三角形弹片，其一底角通过所述塞打螺丝(29)安装在所述挡片(22)上，另一底角与所述扭簧(28)一端固定连接；在所述扭簧(28)自然状态下，所述弹片(24)顶角与所述线夹的支线夹持部配合形成封闭结构。

10.根据权利要求8或9所述的线夹工具，其特征在于：在两根所述挡片(22)的上端之间安装有用于加固强度的横杆(23)。

11.根据权利要求1所述的线夹工具，其特征在于：在所述驱动杆(9)下端固定安装有横向的传递销(10)，所述驱动杆(9)通过所述传递销(10)与所述机械臂绝缘杆末端对接。

12.根据权利要求1所述的线夹工具，其特征在于：在所述驱动轮的下端面固定安装有驱动齿轮法兰(16)，所述单向轴承(14)的下端面设置在所述驱动齿轮法兰(16)上。

13.根据权利要求1所述的线夹工具，其特征在于：还包括对接组件(1)，所述对接组件(1)包括设置有与机械臂绝缘杆末端沿轴向设置的若干对接构件对接的对接通道的对接盘，在所述对接盘中间设置有对接通孔；在所述对接盘侧壁上设有锁定槽，在所述锁定槽内转动安装有上锁杆(7)；所述上锁杆(7)末端在所述对接组件(1)和所述对接构件对接时抵在所述对接构件上；在所述上锁杆(7)前端内侧与所述对接盘侧壁之间固定安装有弹簧。

14.根据权利要求13所述的线夹工具，其特征在于：所述对接通道为固定安装在所述对接盘内与所述对接构件相对应的斜面块(6)，所述斜面块(6)的上部为螺旋结构；所有所述斜面块(6)安装在所述对接盘内，其中间部分形成对接通孔；在所述斜面块(6)的螺旋结构起点处设有与所述对接构件相对应的对接槽，用于所述对接构件进入并沿着所述斜面块(6)的螺旋结构运动；所述斜面块(6)的螺旋结构终点处与设置有用于限制所述对接构件运动的限位结构。

15.根据权利要求11所述的线夹工具，其特征在于：在所述对接盘上方还设置有导正定位盘(8)，在所述导正定位盘(8)中间位置开设有与所述对接盘的对接通孔相对应的通孔；所述驱动杆(9)依次穿过所述对接通孔和所述通孔；在所述导正定位盘(8)上位于左右两侧开设有定位孔，用于与工具库上的工具槽两侧的定位销相配合实现所述线夹工具的定位。

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