CN114473939B - 一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件 - Google Patents

Abstract

一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件，包括：一螺批头、一弹簧、一螺批头固定轴、一螺丝头套；螺批头，包括：锥形件部和围设于锥形件部外围的套筒部，套筒部的前端间隔设有多个凸出部、筒壁上具有一长条孔、尾端具有一容纳所述弹簧的空腔；螺批头固定轴，为一圆柱形连接轴，其前端具有一安装槽，用于插入到螺批头的尾端空腔内与弹簧对接，其中部径向上设有一螺纹孔，与螺批头的长条孔通过一限位螺钉固定连接；螺批头固定轴的尾端用于连接驱动电机；螺丝头套，包括：螺丝头套本体，螺丝头套本体的端部间隔设有多个凸出的力矩杆。本发明能够分两步自动修正，大大增加了对接过程的容错率。

Description

一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件

技术领域

本发明属于工具技术领域，具体涉及一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件。

背景技术

随着我国经济和电网建设的飞速发展，经济建设和人民生活对电力的依赖程度越来越高，社会对停电的承受能力越来越差。带电作业是解决这一问题的重要手段之一，带电作业是指在不断电的情况下，对高压电气设备开展测试、检修等作业，是一种避免在检修时停电从而保证正常供电的有效作业方法。10kV配网处于电力系统末端，是保证电力持续供给的关键环节，其可靠性在整个供电系统中占有非常重要的位置，随着国民经济的快速发展，对电力运行的可靠性要求日益提高，配网带电作业工作量爆炸式增长，安全承载力及需求满足率面临巨大挑战。

10kV 配电线路作业现场广泛采用绝缘斗臂车中间电位作业方法，操作人员使用原始工具手动完成带电作业任务，需要操作人员在高空、高压、强电磁场等极端危险环境下进行接线、解线等手工操作，劳动强度大，精神高度紧张，不仅给带电作业人员带来人身危险，而且完成作业效率低下。

基于现有的技术方案做的改进，目前出现了带电机器人作业，而在机器人带电作业中旋紧线夹的工作环节中，存在以下问题：1、电机螺批头和线夹上螺丝头套对接的时候不同心导致螺批头不能进入螺丝头套；2、螺批头进入螺丝头套后的行程不好匹配；3、在线夹上需要额外增加套筒；4、旋紧线夹后需要专门的步骤来收集作业过程中用到的螺丝头套套筒；5、旋紧力矩不好控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件。

本发明是这样实现的：

一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件，包括：一螺批头、一弹簧、一螺批头固定轴、一螺丝头套；

所述螺批头，包括：锥形件部和围设于所述锥形件部外围的套筒部，所述套筒部的前端间隔设有多个凸出部、筒壁上具有一长条孔、尾端具有一容纳所述弹簧的空腔；

所述螺批头固定轴，为一圆柱形连接轴，其前端具有一安装槽，用于插入到所述螺批头的尾端空腔内与所述弹簧对接，其中部径向上设有一螺纹孔，与所述螺批头的长条孔通过一限位螺钉固定连接；所述螺批头固定轴承的尾端用于连接驱动电机；

所述螺丝头套，包括：螺丝头套本体，所述螺丝头套本体的端部间隔设有多个凸出的力矩杆。

进一步地，所述螺批头的锥形件部，是用于同圆心修正的圆锥形引导头，其高度高于位于其外围的所述凸出部。

进一步地，所述螺批头的凸出部，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱体；

所述螺丝头套的力矩杆，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱子。

进一步地，所述螺丝头套，是由具有一定韧性和柔性的紫铜类材料制成。

本发明的优点在于：1、不用更改线夹的结构，直接把具有固定力矩功能的螺丝头套套装点焊到线夹螺丝头部上，就能把线夹普通的旋紧方式变成固定力矩的旋紧方式。在旋紧过程中，只需要保证电机有足够的力矩能够把螺丝头套上的凸形柱子拧歪就行，无需由电机实时的监测和控制力矩，设计和零部件都大大简化，能自适应螺批头进入螺丝头套内行程和自适应旋紧力矩。2、由于线夹位置和套筒位置不能做到完全固定，所以套筒和线夹螺丝头套的对接是个难题。通过本发明的螺批头组件结构，能够分两步自动修正，大大增加了对接过程的容错率。3、普通的螺丝头套是通过拧断螺丝头套顶部以达到固定力矩的方式，这种拧断开的这部分部件，会从套筒中自由脱落，不适合高空作业。本发明拧断后没有脱落部件，更适合高空作业等应用场景。4、目前大部分带电作业接线时，为了拧紧线夹，需要在螺丝头套上现套上一个转换套筒和电动螺批头对接和旋紧，旋紧后需要把套筒进行专门的收集。5、本发明没有转换套筒，螺批头和螺丝头套直接接触，少了一个收集套筒的过程，大大提高了作业效率。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明的爆炸结构示意图。

图2是本发明的螺丝头套的结构示意图。

图3是本发明中的螺丝头套的主视图。

图4是本发明中的螺批头、弹簧和螺批头固定轴装配后的结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图4的纵向剖视图。

图7是本发明装配后的结构示意图。

图8是图7的俯视图。

图9是本发明的使用状态示意图。

具体实施方式

如图1至图8所示，一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件，包括：一螺批头1、一弹簧2、一螺批头固定轴3、一螺丝头套4。

螺批头1，包括：锥形件部11和围设于锥形件部11外围的套筒部12，套筒部12的前端设有品字形凸出部121（三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱体）、筒壁上具有一长条孔122、尾端具有一容纳所述弹簧2的空腔123；锥形件部11，是用于同圆心修正的圆锥形引导头，其高度高于位于其外围的品字形凸出部121。

螺批头固定轴承3，为一圆柱形连接轴，其前端具有一安装槽31，用于插入到螺批头1的尾端空腔123内与所述弹簧2对接，其中部径向上设有一螺纹孔32，与螺批头1的长条孔122通过一限位螺钉5固定连接；所述螺批头固定轴3的尾端用于连接驱动电机；

螺丝头套4，包括：螺丝头套本体41，所述螺丝头套本体41的端部设有三个凸出的品字形力矩杆42（为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱子）。三个凸出的品字形力矩杆42与品字形凸出部121相匹配。

螺丝头套4有个固定的力矩，在使用中，当到达这个力矩值之后，螺丝头套4就会变形就不能再旋转了。螺丝头套4是由具有一定韧性和柔性的紫铜类材料制成。在具体实践中，通过计算好品字形力矩杆42尺寸和材料来设定这个固定力矩值。

如图9所示，使用时，不用更改带电作业的并线线夹100的结构，直接把具有固定力矩功能的螺丝头套4点焊到线夹螺丝头部上，就能把线夹普通的旋紧方式变成固定力矩的旋紧方式。在旋紧过程中，只需要保证电机有足够的力矩能够把螺丝头套4的凸出的品字形力矩杆42拧弯，表明达到预期力矩，然后品字形的螺批头1由驱动电机推动后退出，完成旋紧的作业工序，无需由电机实时的监测和控制力矩，设计和零部件都大大简化。

本发明在工作时，可做到两级误差修正。

品字形螺批头1的锥形件部11作为锥形引导头，负责第一级的误差修正。当驱动电机推动品字形螺批头1和品字形力矩螺丝头套4进行对接时，锥形引导头（锥形件部11）首先进入到品字形力矩螺丝头套4的内部，如果这个时候对接之间有偏差，那么锥形引导头上的锥形截面会引导锥形头和螺帽修正到同圆心位置，同时品字形螺批头1也是自动跟随修正到和品字形力矩螺丝头套4同圆心，此时为第一级修正。

由于带电作业时线夹上的品字形螺丝头套4和旋紧电机上的品字形螺批头1位置都是随机的，所以品字形螺批头1上的凹凸面和线夹上的品字形螺丝头套4的凹凸面并不一定刚好匹配。如果处于不匹配的状态，这个时候品字形螺批头1上的凸面没有进入到品字形螺丝头套4上的凹面，由于品字形螺批头1的轴向是可以自由伸缩的，所以这个时候品字形螺批头1相当于处于被压缩的状态，转动品字形螺批头1的时候品字形螺丝头套4不会同步转动，所以品字形螺批头1上的凹凸结构相当于对品字形螺丝头套4做相对的圆周运动。那么圆周运动一定角度后，总会有一个位置刚好是品字形螺批头1上的凸面和品字形螺丝头套4上的凹面重合了，这个时候弹簧2自然伸展，把品字形螺批头1上的凸面送入到品字形螺丝头套4上的凹面，此为第二级修正，做到品字形螺批头1和品字形螺丝头套4的完全啮合。此时再转动品字形螺批头1，品字形螺批头1就能带动品字形力矩螺丝头套4一起旋转，起到旋紧的作用。

螺批头固定轴3的尾端连接驱动电机，首端插入到品字形螺批头1的品字形套筒部12的尾端空腔123内。螺批头固定轴3和品字形螺批头1的接触点有两个，一个接触点是通过限位螺钉5限位在纵向上固定，第二个接触点就是通过弹簧2把品字形螺批头1和这个螺批头固定轴3相连接。由于螺批头固定轴3和品字形螺批头1匹配的是平面和限位螺钉5，这样就保证品字形螺批头1在螺批头固定轴3上能够在限定范围内轴向的自由伸缩，但不能做圆周的相对运动。当驱动电机通过平移的方式把品字形螺批头1往品字形螺丝头套4送的时候，有两种可能，一种是品字形螺丝头套4和品字形螺批头1的凹凸面刚好完成吻合，这种情况下对接就一次完成；但由于初始位置是随机的，出现一次完成的概率很小，很大的概率是品字形螺批头1和品字形螺丝头套4之间的两个凸面相接触，这个时候品字形螺批头1就被轴向挤压，由于品字形螺批头1和螺批头固定轴3之间轴向是通过弹簧2相连接的，这个时候整个品字形螺批头1就会压缩弹簧2，限定在一个固定位置，然后连接螺批头固定轴3的电机开始转动，这个时候由于是品字形螺批头1和品字形螺丝头套4之间的凹凸面是不啮合的，也就是平面接触，那么螺批头固定轴3将带动品字形螺批头1的凸面和品字形螺丝头套4的凸面做相对运动，最终运动到一个凹凸面重合的位置，由于之前品字形螺批头1是被弹簧2压缩的，此时弹簧2将伸展，把品字形螺批头1上的凸面压入到品字形螺丝头套4上的凹面，实现完全的啮合。然后电机带动螺批头固定轴3将持续旋转，品字形螺丝头套4也将开始旋转，直到符合力矩。等旋转到要求力矩后，此时驱动电机将把整个螺批头通过平移的方式后退，让品字形螺批头1和品字形力矩螺丝头套4分离，最终也实现品字形螺批头1和线夹100之间的分离，完成旋紧和分离的工作任务。

品字形螺丝头套4的品字形力矩杆42是三个厚度和宽度相等的凸形柱子构成，三个凸形柱子按120度等距离排列。整个品字形力矩螺丝头套4由一定韧性和柔性的紫铜类材料构成。这三个凸形柱子的厚度和宽度都按照受力分析计算，能抗预先所需要的力矩，这个力矩就是旋紧线夹100所需要的力矩；首先把品字形力矩螺丝头套4的螺丝头套本体41套到线夹100的螺丝上。当品字形螺批头1上的凸面啮合到品字形螺丝头套4中的凹面后，品字形力矩螺丝头套4开始跟随品字形螺批头1开始旋转。开始的时候线夹100还没夹紧，品字形螺丝头套4比较松，此时所需要的力矩非常小，所以品字形力矩螺丝头套4上的三个凸形柱子没有任何形变。随着线夹100越来越紧，这个时候所需要转动品字形螺丝头套4的力矩也原来越大。这个力矩都被平均的分到了三个凸形柱子上，当力矩足够大时，此时凸形柱子就产生了弯曲。这个弯曲刚好填入到相邻的凹面里，这个时候品字形螺批头1上的凹凸面和品字形螺丝头套4上的凹凸面再次变的不啮合，同时也让品字形螺丝头套4达到了一个预先设定的力矩，这个时候品字形螺批头1和品字形螺丝头套4从啮合变成了平面接触，品字形螺批头1和品字形螺丝头套4之间将变成自由的相对运动，整个旋紧过程结束。

本发明不用更改线夹的结构，直接把具有固定力矩功能的品字形力矩螺丝头套套装点焊到线夹100的螺丝上，就能把线夹100普通的旋紧方式变成固定力矩的旋紧方式。在旋紧过程中，只需要保证电机有足够的力矩能够把品字形螺丝头套4上的凸形柱子拧歪就行，无需由电机实时的监测和控制力矩，设计和零部件都大大简化，能自适应螺批头进入螺丝头套内行程和自适应旋紧力矩。由于线夹位置和螺批头位置不能做到完全固定，所以螺批头和普通螺丝头套的对接是个难题。通过本发明的螺批头组件结构，能够分两步自动修正，大大增加了对接过程的容错率。普通的螺丝头套是通过拧断螺杆以达到固定力矩的方式，这种拧断开的这部分部件，会从螺批头中自由脱落，不适合高空作业。本发明拧断后没有脱落部件，更适合高空作业等应用场景。目前大部分带电作业接线时，为了拧紧线夹，需要在螺丝头套上现套上一个转换套筒和电动螺批头对接和旋紧，旋紧后需要把套筒进行专门的收集。本发明没有转换套筒，螺批头和螺丝头套直接接触，少了一个收集套筒的过程，大大提高了作业效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种能自动对接修正和固定力矩的螺批头组件，用于带电作业机器人旋紧线夹，其特征在于：包括：一螺批头、一弹簧、一螺批头固定轴、一螺丝头套；

所述螺批头，包括：锥形件部和围设于所述锥形件部外围的套筒部，所述套筒部的前端间隔设有多个凸出部、筒壁上具有一长条孔、尾端具有一容纳所述弹簧的空腔；

所述螺批头固定轴，为一圆柱形连接轴，其前端具有一安装槽，用于插入到所述螺批头的尾端空腔内与所述弹簧对接，其中部径向上设有一螺纹孔，与所述螺批头的长条孔通过一限位螺钉固定连接；所述螺批头固定轴的尾端用于连接驱动电机；

所述螺丝头套，包括：螺丝头套本体，所述螺丝头套本体的端部间隔设有多个凸出的力矩杆；所述螺丝头套的尾端用于点焊到线夹的螺丝上；

所述螺批头的锥形件部，是用于同圆心修正的圆锥形引导头，其高度高于位于其外围的所述多个凸出部；

所述螺批头的多个凸出部，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱体；

所述力矩螺丝头套的力矩杆，为三个厚度和宽度相等并且等距排列的凸形柱子；

所述螺丝头套，是由具有一定韧性和柔性的紫铜类材料制成；

旋紧线夹时，当驱动电机驱动所述螺批头和所述螺丝头套进行对接时，所述锥形件部首先进入到所述螺丝头套的内部，所述锥形件部的锥形截面会引导锥形头和所述凸形柱子修正到同圆心位置，同时所述螺批头也是自动跟随修正到和所述螺丝头套同圆心，此时为第一级修正；

圆周运动时所述螺批头上的所述凸形柱体被送入到所述螺丝头套上的所述凸形柱子的凹面，此时所述弹簧自然伸展，此为第二级修正；

当所述螺丝头套的力矩足够大时，所述凸形柱子产生了弯曲，这个弯曲刚好填入到相邻的的凹面里，所述螺批头和所述螺丝头套之间变成自由的相对运动，所述螺批头和所述螺丝头套分离，最终完成旋紧和分离的工作任务。