CN113852010B - 一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具 - Google Patents

Abstract

一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，包括机械臂连接头、支撑架、安装支架、缓冲机构、线夹支撑机构和自动旋转机构，支撑架固定在机械臂连接头上，安装支架通过缓冲机构安装在支撑架上，缓冲机构用于缓冲线夹受到的冲击力对机器人机械臂的影响，线夹支撑机构和自动旋转机构均安装在安装支架上，线夹支撑机构用于安放待安装的线夹，自动旋转机构用于对悬挂在电缆线上的线夹上的夹紧螺栓进行拧紧操作；缓冲机构可包括滑轨、滑块和回位弹簧。本发明可实现自动将线夹悬挂并拧紧固定在电缆线上的高空带电作业，多种结构保证了作业顺利进行和作业安全，整体结构紧凑，尺寸小巧，有利于安装作业和安装工具的存放。

Description

一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具

技术领域

本发明涉及电力装置技术领域，尤其涉及一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具。

背景技术

带电线夹是带电安装隔离开关、熔断器、变压器等各种设备的工具，高空作业时需要将带电线夹安装在高处的电缆线上。随着电力作业自动化程度的不断提高，机器人逐渐替代人力进行高空带电作业，包括安装线夹，首先需要将线夹悬挂在电缆线上，再拧紧线夹上的螺栓使线夹固定在电缆线上，为此机器人机械臂需要搭载相应的安装工具实现上述功能。同时，由于电缆线存在一定程度上的柔软性和刚性，线夹与电缆线接触时会同时受到来自于电缆线的外力作用，对安装工具和与之相连的机械臂产生不同程度的影响，特别是电缆线由于实际架设场景的差异性，电缆线粗细程度、软硬程度不同，弯曲程度不同，这种影响往往无法预先设定，因而也无法通过控制程序的设定来进行消除，为此需要考虑安装工具与机械臂之间在作业过程中的相互配合的影响。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种可实现自动安装线夹、作业安全、结构布局紧凑的高空带电作业机器人线夹专用安装工具。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，包括机械臂连接头、支撑架、安装支架、缓冲机构、线夹支撑机构和自动旋转机构，所述机械臂连接头用于与作业机器人的机械臂连接，所述支撑架固定在所述机械臂连接头上；所述安装支架通过所述缓冲机构安装在所述支撑架上，缓冲机构使得作业时当线夹受到冲击力时，安装支架可在冲击力的作用下相对支撑架在一定范围内移动，以缓冲线夹受到的冲击力对机器人机械臂的影响。

所述线夹支撑机构和自动旋转机构均安装在所述安装支架上，所述线夹支撑机构用于安放待安装的线夹，安放在线夹支撑机构上的线夹在机器人机械臂的作用下悬挂在电缆线上；所述自动旋转机构用于对悬挂在电缆线上的线夹上的夹紧螺栓进行拧紧操作，使线夹固定在电缆线上。

进一步地，所述缓冲机构包括滑轨、滑块和回位弹簧，所述支撑架上竖直设置有所述滑轨，作业时滑轨竖直排列，所述安装支架上设置有所述滑块，安装支架通过所述滑块与滑轨的配合安装在所述支撑架上，所述回位弹簧的一端与支撑架相连，另一端与安装支架相连。滑块在线夹受到的冲击力的作用下会沿着滑轨滑动，使得安装支架相对支撑架产生一定的位移，避免机械臂与线夹之间的刚性连接对机械臂产生的不良影响，当冲击力消失时，安装支架在回位弹簧的作用下慢慢回位。

线夹支撑机构的作用在于放置线夹，进一步地，所述线夹支撑机构包括托架，所述托架的底部具有与线夹底部相适配的结构，线夹定位放置在所述托架上。托架的底部与线夹底部可通过结构上的适配来进行定位，如凸块与凹槽之间的配合。

为提高线夹在安装工具上的牢固性，进一步地，所述线夹支撑机构还包括盖板，所述盖板设置在所述托架的上方，用于从线夹的顶部固定线夹，防止线夹在作业过程中跑位甚至脱离安装工具；所述盖板连接有动力组件，所述动力组件驱动盖板在竖直方向上转动，以固定或解锁线夹。

进一步地，所述线夹支撑机构有并行排列的两组，可同时安放两组线夹；所述自动旋转机构也相应设置有两组，分别对两组线夹同时进行拧紧操作；两组线夹支撑机构中的其中任一一组上设置有盖板，所述盖板设置在所述托架的上方，用于从线夹的顶部固定线夹；所述盖板连接有动力组件，所述动力组件驱动盖板在竖直方向上转动，以固定或解锁线夹。只在其中一组上设置盖板是为了防止电缆线弯曲时电缆线对线夹产生的外力对安装工具的损坏。

进一步地，所述自动旋转机构包括驱动电机和旋紧件，所述驱动电机安装在安装支架上，所述旋紧件的一端通过轴承安装在所述安装支架上并与所述驱动电机驱动连接，其另一端上设置有沿旋紧件长度方向延伸的卡槽，所述卡槽的末端开口，夹紧螺栓的端头由卡槽上的开口进入并卡套在所述卡槽中，卡槽的延伸方向垂直于旋紧件的转动平面，旋紧件在驱动电机的驱动下通过所述卡槽与夹紧螺栓的端头的配合带动夹紧螺栓转动以拧紧线夹。

为进一步地合理布置各部件，所述安装支架包括安装板，所述驱动电机和旋紧件分别安装在所述安装板的前后两个表面上，使结构紧凑，驱动电机通过电机安装座安装在安装板的一个表面上，旋紧件通过轴承座安装在安装板的另一表面上，驱动电机和旋紧件通过带轮组件相互连接。所述带轮组件包括主动带轮、从动带轮和同步带，所述主动带轮设置在安装板上安装有驱动电机的一侧表面上，所述从动带轮设置在安装板上安装有旋紧件的一侧表面上，所述安装板上设置有避让槽，所述同步带穿过所述安装板上的避让槽后套设在所述主动带轮和从动带轮上，所述主动带轮与驱动电机的输出轴同轴线连接，所述从动带轮与旋紧件同轴线连接。

进一步地，所述安装支架还包括第一支撑底板，所述第一支撑底板垂直连接在所述安装板的底端，所述主动带轮通过轴承安装在所述第一支撑底板上。

所述支撑架包括支撑板和第二支撑底板，所述第二支撑底板垂直连接在所述支撑板的底端，所述机械臂连接头安装在所述第二支撑底板的底部，所述支撑板平行于所述安装板且相互贴近，所述缓冲机构设置于所述支撑板与安装板之间；所述支撑板上设置有若干避让孔，所述避让孔使得同步带可穿过支撑板环绕在主动带轮和从动带轮上，并使得安装板上靠近所述支撑板一侧表面上安装的部件凸出于支撑板外。

进一步地，所述支撑架上还设置有通信模块和电控模块，通信模块用于与外部通信，电控模块用于安装电池和控制元件，控制各部件工作。所述线夹支撑机构上设置有电缆线感应器，用于感应线夹是否悬挂在电缆线上；所述自动旋转机构上设置有拧紧感应器，用于感应自动旋转机构的转动圈数，以确保线夹螺栓的拧紧。所述机械臂连接头上设置有若干用于与机械臂相卡合的连接柱，以及用于定位固定在操作平台上的定位孔。

本发明通过设置机械臂连接头、线夹支撑机构和自动旋转机构，使可通过机器人机械臂实现自动将线夹悬挂并拧紧固定在电缆线上的高空带电作业，提高高空带电作业的自动化程度；通过设置支撑架和安装支架，支撑架与机器人机械臂相连，支撑架与安装支架之间设置缓冲机构，使安装支架在外来冲击力的作用下可沿支撑架滑动，避免作业过程中机械臂可能受到的损伤，保证了作业安全；线夹支撑机构上盖板的设置，进一步保证了作业过程的顺利进行；设置两组线夹支撑机构和自动旋转机构，可同时安装两套线夹；支撑架、安装支架及安装支架上自动旋转机构、线夹支撑机构的结构布局，使得整个安装工具结构紧凑，整体尺寸小巧，有利于安装作业和安装工具的存放。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例另一视角的结构示意图。

图3为本发明实施例另一视角的结构示意图。

图4为本发明实施例中机械臂连接头、支撑架、安装支架和缓冲机构的连接结构示意图。

图5为本发明实施例中机械臂连接头、支撑架、安装支架和缓冲机构的另一视角的连接结构示意图。

图6为本发明实施例中机械臂连接头、支撑架、安装支架和缓冲机构的另一视角的结构分解示意图。

图7为本发明实施例中自动旋转机构的结构示意图。

图8为本发明实施例中线夹的结构示意图。

图9为本发明实施例中盖板锁紧状态的结构示意图。

图10为本发明实施例中拧紧感应器的结构示意图。

附图标记：1-机械臂连接头；2-支撑架；3-安装支架；4-线夹；5-自动旋转机构；6-线夹支撑机构；7-缓冲机构；8-通信模块；9-电控模块；11-连接柱；12-定位孔；21-支撑板；22-第二支撑底板；211-避让孔；31-安装板；311-避让槽；32-第一支撑底板；33-L形板；41-夹紧螺栓；42-凸块；43-卡扣；51-电机安装座；52-驱动电机；53-主动带轮；54-同步带；55-从动带轮；56-轴承座；57-旋紧件；571-卡槽；58-拧紧感应器；581-感应块；61-托架；611-托槽；62-盖板；63-动力组件；64-电缆线感应器；71-滑轨；72-滑块；73-回位弹簧。

具体实施方式

一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，如图1至图3所示，包括机械臂连接头1、支撑架2、安装支架3、缓冲机构7、线夹支撑机构6和自动旋转机构5，所述机械臂连接头1用于与作业机器人的机械臂连接，所述支撑架2固定在所述机械臂连接头1上。所述安装支架3通过所述缓冲机构7安装在所述支撑架2上，机械臂作业过程中，机械臂托举专用安装工具至其上的线夹悬挂在电缆线上时，线夹4与电缆线接触时由于卡扣43、电缆线弹性力、支撑力、重力等原因会使线夹4受到一定的冲击力，如果机械臂与线夹4之间为刚性连接的关系，冲击力必然会直接传递给机械臂，必然会对机械臂产生影响，甚至会影响正常的安装作业。同时，在拧紧线夹螺栓的过程中，电缆线由于弯曲度等原因也会对线夹4施加一定的弹性力，使得整个安装工具承受一定的外力，也会不可避免对机械臂产生一定的影响，甚至会损伤机械臂。缓冲机构7的作用在于在进行线夹4安装作业时，当线夹4受到冲击力时，安装支架3可在冲击力的作用下相对支撑架2在一定范围内移动，以缓冲线夹4受到的冲击力对机器人机械臂的影响。

所述线夹支撑机构6和自动旋转机构5均安装在所述安装支架3上，所述线夹支撑机构6用于安放待安装的线夹4，安放在线夹支撑机构6上的线夹4在机器人机械臂的作用下悬挂在电缆线上；所述自动旋转机构5用于对悬挂在电缆线上的线夹4上的夹紧螺栓41进行拧紧操作，使线夹4固定在电缆线上。

作为其中一种实施方式，如图1至图3，所述自动旋转机构5包括驱动电机52和旋紧件57，所述驱动电机52安装在安装支架3上，所述旋紧件57的一端通过轴承安装在所述安装支架3上并与所述驱动电机52驱动连接，如图7，旋紧件57的另一端上设置有沿旋紧件长度方向延伸的卡槽571，所述卡槽571的末端开口，夹紧螺栓41的端头由卡槽571上的开口处进入并卡套在所述卡槽571中，如图8，卡槽571的延伸方向垂直于旋紧件57的转动平面，旋紧件57在驱动电机52的驱动下通过卡槽571与线夹夹紧螺栓41的端头的配合而带动夹紧螺栓41转动，以提供拧紧线夹4的动力。线夹4脱离时只需从卡槽571的开口处退出即可。旋紧件57的端头也可是其它与线夹夹紧螺栓41的端头相适配的可夹持夹紧螺栓41的结构或形状，如卡爪结构等。

本实施例中，所述安装支架3包括安装板31，所述驱动电机52和旋紧件57分别安装在所述安装板31的前后两个表面上，这样可使结构紧凑，整体体积小巧，驱动电机52通过电机安装座51安装在安装板31的一个表面上，旋紧件57通过轴承座56安装在安装板31的另一表面上，驱动电机52和旋紧件57通过带轮组件相互连接。所述带轮组件包括主动带轮53、从动带轮55和同步带54，所述主动带轮53设置在安装板31上安装有驱动电机52一侧表面上，所述从动带轮55设置在安装板31上安装有旋紧件57一侧表面上，所述安装板31上设置有避让槽311，所述同步带54穿过所述安装板31上的避让槽311后套设在所述主动带轮53和从动带轮55上，所述主动带轮53与驱动电机52的输出轴同轴线连接，所述从动带轮55与旋紧件57同轴线连接。

为进一步使安装支架3上各部件的布局合理，以节省空间，如图4至图6，所述安装支架3还包括第一支撑底板32，所述第一支撑底板32垂直连接在所述安装板31的底端，所述主动带轮53通过轴承安装在所述第一支撑底板32上。所述支撑架2包括支撑板21和第二支撑底板22，所述第二支撑底板22垂直连接在所述支撑板21的底端，所述机械臂连接头1安装在所述第二支撑底板22的底部，所述支撑板21平行于所述安装板31且相互贴近，所述缓冲机构7设置于所述支撑板21与安装板31之间；所述支撑板21上设置有若干避让孔211，所述避让孔211使得同步带54可穿过支撑板21环绕在主动带轮53和从动带轮55上，并使得安装板31上靠近所述支撑板21一侧表面上安装的部件凸出于支撑板21外。本实施例中，安装板31上安装驱动电机52的表面靠近支撑板21，驱动电机52凸出于支撑板21外，为此，电机安装座51穿过支撑板21的避让孔211。第一支撑底板32通过两侧的L形板33垂直连接在所述安装板31的底端，第一支撑底板32与安装板31之间设置有空隙，所述支撑板21穿过所述空隙与第二支撑底板22相连。

作为其中一种实施方式，如图4至图6，所述缓冲机构7包括滑轨71、滑块72和回位弹簧73，所述支撑架2上竖直设置有所述滑轨71，作业时滑轨71竖直排列，所述安装支架3上设置有所述滑块72，安装支架3通过所述滑块72与滑轨71的配合安装在所述支撑架2上，所述回位弹簧73的一端与支撑架2相连，另一端与安装支架3相连。本实施例中，所述滑轨71设置在所述支撑板21上，所述滑块72设置在所述安装板31上，安装板31通过滑轨71与滑块72的配合而连接在支撑板21上，且相互平行、相互贴近。滑块72在线夹4受到的冲击力的作用下会沿着滑轨71滑动，使得安装板31相对支撑板21产生一定的位移，避免机械臂与线夹4之间的刚性连接对机械臂产生的不良影响，当冲击力消失时，安装板31在回位弹簧73的作用下慢慢回位。

线夹支撑机构6的作用在于放置线夹4，机器人机械臂工作时，一般是由低处向上托举安装工具，将安装工具上的线夹4悬挂在电缆线上，线夹4支撑在安装工具上。作为其中一种实施方式，所述线夹支撑机构6包括托架61，所述托架61的底部具有与线夹4底部相适配的结构，线夹4定位放置在所述托架61上。本实施例中，如图8，线夹4的底部具有凸块42，为此，托架61的底部设置有与之相适配的托槽611，线夹4通过凸块42与托槽611的配合定位在托架61上。也根据现有线夹4的形状设计与之相配的托架61结构，并根据作业情况更换相应的托架61。

当线夹4悬挂在电缆线上时会受到电缆线向上的支撑力，以及当拧紧线夹4时，也会受到螺栓向上的力，为防止线夹4跑位甚至脱落，提高线夹4在安装工具上的牢固性，作为其中一种实施方式，所述线夹支撑机构6上还设置有盖板62，所述盖板62设置在所述托架61的上方，用于从托架61上线夹4的顶部固定线夹4，防止线夹4在作业过程中跑位甚至脱离安装工具；如图9，所述盖板62连接有动力组件63，所述动力组件63驱动盖板62在竖直方向上转动，以固定或解锁线夹4。线夹4安装完毕后，盖板62翻转，线夹4即可脱离安装工具，图1中的盖板为锁紧状态，图2中的盖板为解锁状态。

动力组件63的作用在于使盖板62在竖直方向上翻转，可为任何可实现该功能的结构或形式，如旋转气缸等。本实施例中，所述动力组件63主要包括电机组件，电机组件除了盖板62电机外，还可连接减速器。电机组件的输出轴可与盖板62的转轴同轴线；也可与盖板62的转轴平行，电机组件再通过圆柱齿轮组与盖板62的转轴传动连接；或由于空间排布的关系，电机的输出轴与盖板62的转轴垂直，中间通过锥齿轮组传动连接。

本实施例中，所述线夹支撑机构6有并行排列的两组，可同时安放两组线夹4；所述自动旋转机构5也相应设置有两组，分别对两组线夹4同时进行拧紧操作。如图1、图6所示，两组线夹支撑机构6中的其中任一一组上设置有盖板62，所述盖板62设置在所述托架61的上方，用于从线夹4的顶部固定线夹4；所述盖板62连接有动力组件63，所述动力组件63驱动盖板62在竖直方向上转动，以固定或解锁线夹4。动力组件63的结构或形式如上所述，两组线夹支撑机构6只在其中之一上设置盖板62，这是因为两个线夹4在同时夹持导线时，导线可能会存在弯曲，如果同时设置两个盖板62对两个线夹4的上下方向进行限位，弯曲的导线有可能会产生外力导致安装工具损坏。

本实施例中，所述支撑架2上还设置有通信模块8和电控模块9，通信模块8用于安装工具与控制系统之间的数据通信，便于对安装工具的远距离操控；电控模块9内安装有电池和控制元件，电控模块与安装工具上的自动旋转机构5、盖板62电机、各感应器等相连，为各部件供电和控制各模块的工作。

所述线夹支撑机构6上设置有电缆线感应器64，用于感应电缆线有否夹持在线夹4中，可为压力感应器、红外感应器或光线感应器等，也可配置摄像头等装置。所述自动旋转机构5上设置有拧紧感应器58，用于感应自动旋转机构5旋转的圈数，避免夹紧螺栓41拧紧过头或不到位。拧紧感应器58可为与驱动电机52连接的霍尔传感器或光线感应器，用于感应电机转动的圈数，若如图10所示，在旋紧件57上安装感应块581，安装板31上靠近感应块581的位置处固定有感应元件，当旋紧件57转动时，带动感应块581转动，通过感应块581感应旋紧件57转动的圈数，感应元件可为红外传感元件或光纤传感元件。

为使安装工具与机器人机械臂的连接方便，所述机械臂连接头1上设置有若干用于与机械臂相卡合的连接柱11，机械臂通过与连接柱11卡合即可实现自动安装安装工具。同时，机械臂连接头1上还设置有定位孔12，定位孔12与操作平台上的定位销相配合，方便本发明的专用安装工具安放并固定在操作平台上。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，其特征在于，包括机械臂连接头、支撑架、安装支架、缓冲机构、线夹支撑机构和自动旋转机构，所述机械臂连接头用于与作业机器人的机械臂连接，所述支撑架固定在所述机械臂连接头上；所述安装支架通过所述缓冲机构安装在所述支撑架上，缓冲机构用于当线夹受到冲击力时，安装支架可在冲击力的作用下相对支撑架在一定范围内移动，以缓冲线夹受到的冲击力对机器人机械臂的影响；

所述线夹支撑机构和自动旋转机构均安装在所述安装支架上，所述线夹支撑机构用于安放待安装的线夹，安放在线夹支撑机构上的线夹在机器人机械臂的作用下悬挂在电缆线上；所述自动旋转机构用于对悬挂在电缆线上的线夹上的夹紧螺栓进行拧紧操作，使线夹固定在电缆线上；

所述自动旋转机构包括驱动电机和旋紧件，所述驱动电机安装在安装支架上，所述旋紧件的一端通过轴承安装在所述安装支架上并与所述驱动电机驱动连接，其另一端上设置有沿旋紧件长度方向延伸的卡槽，所述卡槽的末端开口，夹紧螺栓的端头由卡槽的开口进入并卡套在所述卡槽中，旋紧件在驱动电机的驱动下通过所述卡槽与夹紧螺栓的端头的配合带动夹紧螺栓转动以拧紧线夹；

所述安装支架包括安装板，所述驱动电机和旋紧件分别安装在所述安装板的前后两个表面上，并通过带轮组件相互连接，所述带轮组件包括主动带轮、从动带轮和同步带，所述主动带轮设置在安装板上安装有驱动电机的一侧表面上，所述从动带轮设置在安装板上安装有旋紧件的一侧表面上，所述安装板上设置有避让槽，所述同步带穿过所述安装板上的避让槽后套设在所述主动带轮和从动带轮上，所述主动带轮与驱动电机的输出轴同轴线连接，所述从动带轮与旋紧件同轴线连接；

所述安装支架还包括第一支撑底板，所述第一支撑底板垂直连接在所述安装板的底端，所述主动带轮通过轴承安装在所述第一支撑底板上；

所述支撑架包括支撑板和第二支撑底板，所述第二支撑底板垂直连接在所述支撑板的底端，所述机械臂连接头安装在所述第二支撑底板的底部，所述支撑板平行于所述安装板且相互贴近，所述缓冲机构设置于所述支撑板与安装板之间；所述支撑板上设置有若干避让孔，所述避让孔使得同步带可穿过支撑板环绕在主动带轮和从动带轮上，并使得安装板上靠近所述支撑板一侧表面上安装的部件凸出于支撑板外。

2.根据权利要求1所述的一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，其特征在于，所述缓冲机构包括滑轨、滑块和回位弹簧，所述滑轨竖直设置在所述支撑架上，所述滑块设置在所述安装支架上，安装支架通过所述滑块与滑轨的配合安装在所述支撑架上，所述回位弹簧的一端与支撑架相连，另一端与安装支架相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，其特征在于，所述线夹支撑机构包括托架，所述托架的底部具有与线夹底部相适配的结构，线夹通过底部与所述托架底部的配合而定位放置在托架上。

4.根据权利要求3所述的一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，其特征在于，所述线夹支撑机构还包括盖板，所述盖板设置在所述托架的上方，用于从线夹的顶部固定线夹，防止线夹在作业过程中跑位甚至脱离安装工具；所述盖板连接有动力组件，所述动力组件驱动盖板在竖直方向上转动，以固定或解锁线夹。

5.根据权利要求3所述的一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，其特征在于，所述线夹支撑机构有并行排列的两组，可同时安放两组线夹；所述自动旋转机构也相应设置有两组，分别对两组线夹同时进行拧紧操作；两组线夹支撑机构中的其中一组上设置有盖板，所述盖板设置在所述托架的上方，用于从线夹的顶部固定线夹；所述盖板连接有动力组件，所述动力组件驱动盖板在竖直方向上转动，以固定或解锁线夹。

6.根据权利要求1所述的一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，其特征在于，所述支撑架上还设置有通信模块和电控模块；所述线夹支撑机构上设置有电缆线感应器，用于感应线夹是否悬挂在电缆线上；所述自动旋转机构上设置有拧紧感应器，用于感应自动旋转机构的转动圈数。

7.根据权利要求1所述的一种高空带电作业机器人线夹专用安装工具，其特征在于，所述机械臂连接头上设置有若干用于与机械臂相卡合的连接柱，以及用于定位固定在操作平台上的定位孔。

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