CN114557335B - 一种风力驱鸟器安装工具及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力驱鸟器安装工具及安装方法，该安装工具包括对接组件、抱紧组件、横移组件、拧紧组件，其中对接组件用于实现与机器人末端的对接传动，抱紧组件用于实现安装板的抱紧定位，横移组件用于在对接组件的驱动下实现风力驱鸟器相对于安装板的横移对接，拧紧组件用于在对接组件的驱动下实现风力驱鸟器的螺纹锁紧。本发明适用于机器人带电作业，具有结构简单、安装简易、操作简单等特点，仅通过机器人末端的一个驱动自由度就能将风力驱鸟器精准的安装在杆塔横担上，能够有效提高作业效率，规避人工作业的风险。

Description

一种风力驱鸟器安装工具及安装方法

技术领域

本发明涉及一种风力驱鸟器安装工具及安装方法，属于带电作业机器人技术领域。

背景技术

驱鸟器主要应用于高压电力杆塔，避免其遭受鸟害而引发线路跳闸事故，而风力驱鸟器由于其结构简单被广泛应用于电力行业。目前，安装风力驱鸟器作业的主要方式有两种：一为传统的停电安装，先将配电线路停电后，再进行验电、挂接地线，符合要求后安装人员再进行登塔安装，二为利用绝缘工具对驱鸟器进行带电安装，该种方式需作业人员穿戴绝缘服装，携带绝缘杆工具登塔，完成安装后返回地面。这两种安装方法作业过程中均需要使用多种绝缘防护用具及绝缘工具，且需要人工登塔进行手动操作，存在操作繁琐、作业强度大、安全风险高等问题。

随着机器人在特种行业中的发展，针对目前风力驱鸟器安装方法的诸多缺陷，为提高作业效率以及安全性，有必要开发一种机器人末端执行工具，由机器人代替人工来完成风力驱鸟器安装的作业任务。

发明内容

发明目的：针对人工安装作业存在安全风险、作业流程繁琐等缺点，本发明提供一种适配于带电作业机器人的风力驱鸟器安装工具及安装方法，仅通过机器人末端的一个驱动自由度就能将风力驱鸟器精准的安装在杆塔横担上，能够有效提高作业效率，规避人工作业的风险。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种风力驱鸟器安装工具，包括以下组成：

对接组件，用于实现与机器人末端的对接传动；

横移组件，用于在对接组件的驱动下实现风力驱鸟器相对于安装板的横移对接；

拧紧组件，用于在对接组件的驱动下实现风力驱鸟器的螺纹锁紧。

进一步的，还包括抱紧组件，用于实现安装板的抱紧定位，以提高风力驱鸟器安装作业的稳定性。

进一步的，所述抱紧组件包括上支撑板、抱紧丝杆、抱紧机架、抱紧压条，所述抱紧丝杆通过抱紧机架垂直安装于上支撑板上，所述抱紧机架上设有直线导轨，且抱紧丝杆上套接有抱紧螺母，所述抱紧压条通过滑块与直线导轨滑动连接，并与抱紧螺母固定连接，所述对接组件与抱紧丝杆驱动连接，通过抱紧螺母带动抱紧压条的上下运动，进而将安装板紧压于上支撑板上。

进一步的，所述对接组件通过扭矩限制组件与抱紧丝杆驱动连接，以避免过度驱动导致抱紧机构损坏。

进一步的，所述横移组件包括横移丝杆、横移机架、肘夹，所述横移丝杆上套设有横移螺母，且横移机架与横移螺母固定连接，所述肘夹通过肘夹连接架安装于横移机架上，用于实现风力驱鸟器的装夹定位，所述对接组件与横移丝杆驱动连接，通过横移螺母及横移机架带动风力驱鸟器的横移运动。

进一步的，所述横移组件还包括横移直齿轮，所述横移直齿轮与对接组件驱动连接，并通过扭矩限制组件与横移丝杆传动连接，以避免过度驱动导致横移机构损坏。

进一步的，所述拧紧组件包括侧传动轴、转向锥齿轮、拧紧套筒，所述拧紧套筒安装于横移机架上，并与风力驱鸟器底部的螺纹件配合，所述侧传动轴与横移丝杆并列布置，并通过衬套与横移机架滑动连接；

所述侧传动轴通过传动直齿轮与横移直齿轮传动连接，且侧传动轴一端设有传动销，所述转向锥齿轮套接于侧传动轴上(无传动关系)，并通过固定支架安装于横移机架上(随横移机架横移)，所述转向锥齿轮的一端通过多级齿轮结构与拧紧套筒传动连接，其另一端连接有槽口座，当横移机架在横移丝杆的驱动下运动至槽口座与传动销对接时(此时风力驱鸟器的底部槽口与安装板基本实现对接)，通过槽口座与传动销的对接配合实现侧传动轴与转向锥齿轮的传动，进而实现拧紧套筒的旋转驱动。

进一步的，所述转向锥齿轮与槽口座之间通过轴肩螺钉、压缩弹簧实现弹性连接。当槽口座横移至触碰传动销(槽口座受力)时压缩弹簧收缩，槽口座可向后位移一小段距离使得传动销能顺利滑入槽口座内。

进一步的，所述螺纹件为螺杆，且拧紧套筒通过断裂螺母与金属嵌件螺母的配合实现螺杆的锁紧，以达到安装作业后防松以及方便脱离的目标。

此外，还有一种基于上述安装工具的风力驱鸟器安装方法，包括以下步骤：

S1、机器人通过对接组件与风力驱鸟器安装工具对接，并通过风力驱鸟器安装工具带动风力驱鸟器靠近安装位置，以使风力驱鸟器安装工具紧贴安装板；

S2、机器人通过对接组件实现横移组件的驱动，以使横移组件带动风力驱鸟器水平横移，直至风力驱鸟器的底部槽口与安装板对接；

S3、机器人进一步通过对接组件驱动拧紧组件实现风力驱鸟器的螺纹锁紧，以使风力驱鸟器底部的螺纹件锁紧安装板；

S4、完成风力驱鸟器的安装后，机器人带动风力驱鸟器安装工具与风力驱鸟器脱离。

有益效果：与现有技术相比，本发明产生的有益效果包含：1、该风力驱鸟器安装工具适用于机器人带电作业，具有结构简单、安装简易、操作简单等特点，只需机器人末端的一个转动自动度就可实现抱紧、横移、拧紧等动作；2、通过多个扭矩限制组件实现了多个动作之间的驱动配合，无需担忧过度驱动导致结构损坏，确保了操作的安全性；3、风力驱鸟器安装工具在拧紧螺母时，通过金属嵌件螺母和断裂螺母的配合实现了安装作业后防松以及方便脱离的目标。

附图说明

图1为本发明实施例中风力驱鸟器安装工具的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中风力驱鸟器安装工具在驱动轴处的正面剖视图；

图3为本发明实施例中风力驱鸟器安装工具在侧传动轴处的正面剖视图；

图4为本发明实施例中风力驱鸟器安装工具在拧紧套筒处的正面剖视图；

图5a-5c为本发明实施例中风力驱鸟器安装工具的作业状态示意图，其中图5a为风力驱鸟器装入安装工具的状态示意图，图5b为风力驱鸟器安装工具抱紧角钢的状态示意图，图5c为横移组件将风力驱鸟器横移至角钢安装处，并通过拧紧组件将风力驱鸟器安装在角钢上的状态示意图。

图中包括：1、对接组件，2、抱紧组件，3、横移组件，4、拧紧组件，5、工具盘，6、斜面块，7、上锁杆，8、导正定位盘，9、弹簧，10、传递销，11、驱动轴，12、过渡底座，13、安装底板，14、驱动锥齿轮，15、传动锥齿轮，

16、支撑轴，17、侧支撑板，18、上支撑板，19、抱紧锥齿轮，20、衬套一，21、扭矩摩擦片一，22、扭矩传递片一，23、锁紧螺母一，24、碟簧一，25、抱紧机架，26、抱紧丝杆，27、抱紧螺母，28、抱紧轴承座，29、锁紧螺母二，30、直线导轨，31、滑块，32、抱紧压条，33、衬套二，34、导向柱，

35、横移锥齿轮，36、单向轴承，37、扭矩传递轴，38、横移端盖，39、横移直齿轮，40、衬套三，41、传动直齿轮，42、扭矩限制轴，43、扭矩摩擦片二，44、扭矩传递片二，45、碟簧二，46、锁紧螺母三，47、横移丝杆，48、横移螺母，49、横移机架，50、中部轴承座，51、侧传动轴，52、衬套四，53、端面支撑架，54、旋转把手，

55、传动销，56、槽口座，57、轴肩螺钉，58、压缩弹簧，59、连接座，60、拧紧端盖一，61、固定架一，62、转向锥齿轮一，63、固定架二，64、转向锥齿轮轴二，65、拧紧端盖二，66、直齿轮一，67、直齿轮轴二，68、直齿轮三，69、直齿轮四，70、连接底架，71、拧紧端盖三，72、弹簧柱塞一，73、弹簧柱塞二，74、拧紧套筒，75、肘夹，76、肘夹连接架，77、断裂螺母，78、金属嵌件螺母，79、螺杆，80、风力驱鸟器，81、角钢。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的优选实施方式进行描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。

如图1所示为一种适配于带电作业机器人的风力驱鸟器安装工具，包含对接组件1、抱紧组件2、横移组件3和拧紧组件4。

如图2、图3和图4所示，所述对接组件1包含包含工具盘5、斜面块6、上锁杆7、导正定位盘8、弹簧9、传递销10、驱动轴11、过渡底座12、安装底板13、驱动锥齿轮14、传动锥齿轮15、支撑轴16、侧支撑板17。三个斜面块6安装在工具盘5上，上锁杆7通过圆柱销与工具盘5连接，二者之间压缩一根弹簧9，导正定位盘8与工具盘5通过三颗螺钉连接。传递销10安装在驱动轴11末端，用于与机械臂末端的输出轴贴合，传递扭矩，驱动轴11通过轴承安装于过渡底座12内部，驱动锥齿轮14通过平键与驱动轴11末端连接传递扭矩，并通过垫片与螺钉固定于驱动轴11顶端，而安装底板13则通过四颗螺钉与过渡底座12连接。侧支撑板17通过螺钉连接于安装底板13内侧，传动锥齿轮15与驱动锥齿轮14啮合并通过支撑轴16安装在侧支撑板17上。

所述抱紧组件2包含上支撑板18、抱紧锥齿轮19、衬套一20、扭矩摩擦片一21、扭矩传递片一22、锁紧螺母一23、碟簧一24、抱紧机架25、抱紧丝杆26、抱紧螺母27、抱紧轴承座28、锁紧螺母二29、直线导轨30、滑块31、抱紧压条32、衬套二33、导向柱34。

抱紧丝杆26的下端顺序安装有扭矩摩擦片一21(上端紧靠抱紧丝杆26轴肩)、抱紧锥齿轮19、扭矩摩擦片一21、扭矩传递片一22、碟簧一24、扭矩传递片一22、锁紧螺母一23，衬套一20压入抱紧锥齿轮19孔内，抱紧锥齿轮19与传动锥齿轮15啮合，该处结构的扭矩限制原理是通过调整锁紧螺母一23的旋入量来调整碟簧一24的压缩量从而来控制抱紧锥齿轮19两侧摩擦片的压力，最后来通过摩擦来控制扭矩传递。

上支撑板18通过螺钉连接在安装底板13和侧支撑板17上，而抱紧机架25底部通过螺钉和定位销安装在上支撑板18上，并与抱紧丝杆26通过轴承实现轴孔配合，抱紧机架25顶部装有抱紧轴承座28，利用轴承和锁紧螺母二29来实现抱紧丝杆26的轴向定位。抱紧机架25外侧安装有两条直线导轨30，与其配合的滑块31连接在抱紧压条32上，抱紧压条32一端通过螺钉与抱紧螺母27实现固连，而抱紧螺母27和抱紧丝杆26形成丝杆螺母配合来实现抱紧压条32的上下运动，衬套二33与导向柱34来给运动导向及改善抱紧压条32的受力状况。

所述横移组件3包含横移锥齿轮35、单向轴承36、扭矩传递轴37、横移端盖38、横移直齿轮39、衬套三40、传动直齿轮41、扭矩限制轴42、扭矩摩擦片二43、扭矩传递片二44、碟簧二45、锁紧螺母三46、横移丝杆47、横移螺母48、横移机架49、中部轴承座50、侧传动轴51、衬套四52、端面支撑架53、旋转把手54、弹簧柱塞一72、肘夹75、肘夹连接架76。

横移锥齿轮35与传动锥齿轮15啮合，单向轴承36压入横移锥齿轮39内，并与扭矩传递轴37实现轴孔配合，扭矩传递轴37通过轴承安装在侧支撑板17的右侧，利用横移端盖38压紧轴承。横移直齿轮39通过螺钉和定位销与扭矩传递轴37端面法兰连接，其内部压入衬套三40，与扭矩限制轴42、扭矩摩擦片二43、扭矩传递片二44、碟簧二45、锁紧螺母三46同样的形成扭矩限制结构。

横移丝杆47一侧通过平键与扭矩限制轴42连接，接受转矩，其轴肩处顶住中部轴承座50内的轴承内圈，防止丝杆在运动时将轴向力转递给扭矩限制端从而影响其性能，中部轴承座50通过螺钉连接在上支撑板18底部。横移机架49与横移螺母48固接，通过丝杆螺母配合实现横移运动，两个弹簧柱塞一72通过其底部的螺纹安装在横移机架49上，横移机架49上另外还连接有肘夹连接架76，肘夹连接架76上安装有肘夹75，用于实现风力驱鸟器的装夹定位，进而利用弹簧柱塞的弹力进一步加强风力驱鸟器80的固定。

横移机架49两侧孔内压入衬套四52，分别与两端侧传动轴51滑动配合，传动直齿轮41与横移直齿轮39啮合，再通过平键将运动传递给两端侧传动轴51，端面支撑架53则通过螺钉连接在上支撑板18的端部，侧传动轴51的两端分别通过轴承与侧支撑板17、端面支撑架53连接，实现支撑定位。旋转把手54通过型面连接在横移丝杆47末端并通过顶丝实现轴向固定，用于实现横移丝杆的手动复位。

两组拧紧组件4分别布置在横移机架49两侧，其包含传动销55、槽口座56、轴肩螺钉57、压缩弹簧58、连接座59、拧紧端盖一60、固定架一61、转向锥齿轮一62、固定架二63、转向锥齿轮轴二64、拧紧端盖二65、直齿轮一66、直齿轮轴二67、直齿轮三68、直齿轮四69、连接底架70、拧紧端盖三71、弹簧柱塞二73、拧紧套筒74、断裂螺母77、金属嵌件螺母78。

传动销55通过顶丝连接在侧传动轴51一端，固定架一61通过螺钉连接在横移机架49下方，转向锥齿轮一62通过轴承和拧紧端盖一60安装在固定架一61左侧，其右端与连接座59通过螺丝固定，连接座59利用四个轴肩螺钉57和四个压缩弹簧58与槽口座56连接，压缩弹簧58套在轴肩螺钉57上，槽口座56开有两槽口，槽口边缘有圆角，当槽口座56横移至触碰传动销55(槽口座56受力)时压缩弹簧58收缩，槽口座56可向后位移一小段距离使得传动销55能顺利滑入槽口座56的槽口内。

固定架二63通过螺钉连接在固定架一61底端，转向锥齿轮轴二64与转向锥齿轮一62啮合来实现转向传动，并通过轴承和拧紧端盖二65安装在固定架二63上，转向锥齿轮轴二64轴端利用平键将动力传递给直齿轮一66，直齿轮轴二67与直齿轮一66啮合传动，再通过直齿轮三68和直齿轮四69将动力传递给拧紧套筒74，其中直齿轮轴二67、直齿轮三68和直齿轮四69均通过轴承和拧紧端盖三71安装在连接底架70上。

拧紧套筒74内部安装有弹簧柱塞二73，通过顶丝来实现轴向定位，弹簧柱塞二73上端抵住断裂螺母77，该断裂螺母77底部形状为外六方，嵌入套筒的内六方孔内，其顶部形状为内六方，金属嵌件螺母78压入其孔内，断裂螺母77的上下连接处有一壁厚很薄的凹槽保证在施加预定力矩时该螺母凹槽处可以被拧断，螺杆79一端旋入金属嵌件螺母78内，另一端旋入风力驱鸟器80底部槽口的螺纹孔。

基于上述安装工具的风力驱鸟器安装方法，包括以下步骤：

第一步：安装作业前，通过锁紧螺母一23、锁紧螺母三46调整抱紧组件2和横移组件3的限制力矩，打开肘夹75，将风力驱鸟器80装夹在横移机架49上，并将螺杆79从风力驱鸟器80底部螺纹孔拧入金属嵌件螺母78内。

第二步：带电作业机器人通过机械臂抓取风力驱鸟器安装工具，识别到杆塔横杆角钢后，控制机械臂姿态将安装工具的最右端(端面支撑架53的右端面)贴紧L型角钢的内侧面(也可将安装工具的导向柱34贴紧角钢81的外横侧)，完成定位后，机械臂末端无框电机正转，驱动轴11开始转动，此时抱紧压条32在抱紧丝杆26的驱动下向下运动，同时横移机架49在横移丝杆47的驱动下带动风力驱鸟器80与拧紧组件4整体向角钢侧运动，直至抱紧压条32贴紧角钢81上侧(驱动过程中调整整个安装工具与角钢81的相对位置姿态，直至将角钢81抱紧在抱紧压条32与上支撑板18之间)。

第三步：由于抱紧丝杆26导程远大于横移丝杆47导程，此时风力驱鸟器80的底部槽口还尚未进入角钢81，当抱紧组件2抱紧角钢81后，抱紧压条32无法再向下运动，此时达到了抱紧锥齿轮19处的限制力矩，抱紧锥齿轮19开始空转，随着驱动轴11继续转动，横移机架49继续向角钢侧横移，直至槽口座56触碰到传动销55，此时压缩弹簧58受力压缩，传动销10会进入槽口座56的槽口内，而后继续横移至横移机架49端部触碰到端面支撑架53时，无法再继续横移，此时就达到了横移直齿轮39处的限制力矩，横移丝杆47不再转动。

第四步：当槽口座56与传动销10对接后，两侧传动轴51开始将动力经过多级齿轮传递给拧紧套筒74，拧紧套筒74通过断裂螺母77、金属嵌件螺母78带动螺杆79旋入风力驱鸟器80内，当拧紧到角钢81上表面紧贴风力驱鸟器80底部凹槽的上表面时，螺杆79无法继续上移，金属嵌件螺母78开始在螺杆79上螺旋移动，当金属嵌件螺母78旋入至紧贴风力驱鸟器80底部时再无法继续上移，此时驱动轴11继续转动，断裂螺母77凹槽发生断裂，完成锁紧。

第五步：末端无框电机开始反转，由于横移锥齿轮35内安装有单向轴承36，横移组件3不会发生横移，抱紧压条32在抱紧丝杆26的驱动下向上移动，解除与角钢81的抱紧姿态，由于此时断裂螺母77凹槽已经发生断裂，通过机械臂向角钢81反方向拽动即可实现安装工具与风力驱鸟器的脱离，安装作业完成。

机械臂将安装工具放回工具库后随斗臂车返回地面，通过人工手动旋转端面的旋转把手54可将整个横移组件3与拧紧组件4回归初始位置，再将新的风力驱鸟器80装入安装工具即可进行下次风力驱鸟器的安装作业。

上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种风力驱鸟器安装工具，其特征在于，包括：

对接组件，用于实现与机器人末端的对接传动；

横移组件，用于在对接组件的驱动下实现风力驱鸟器相对于安装板的横移对接；

拧紧组件，用于在对接组件的驱动下实现风力驱鸟器的螺纹锁紧；

所述横移组件包括横移丝杆、横移机架、肘夹，所述横移丝杆上套设有横移螺母，且横移机架与横移螺母固定连接，所述肘夹通过肘夹连接架安装于横移机架上，用于实现风力驱鸟器的装夹定位，所述对接组件与横移丝杆驱动连接，通过横移螺母及横移机架带动风力驱鸟器的横移运动；

所述横移组件还包括横移直齿轮，所述横移直齿轮与对接组件驱动连接，并通过扭矩限制组件与横移丝杆传动连接；

所述拧紧组件包括侧传动轴、转向锥齿轮、拧紧套筒，所述拧紧套筒安装于横移机架上，并与风力驱鸟器底部的螺纹件配合，所述侧传动轴与横移丝杆并列布置，并通过衬套与横移机架滑动连接；

所述侧传动轴通过传动直齿轮与横移直齿轮传动连接，且侧传动轴一端设有传动销，所述转向锥齿轮套接于侧传动轴上，并通过固定支架安装于横移机架上，所述转向锥齿轮的一端通过多级齿轮结构与拧紧套筒传动连接，其另一端连接有槽口座，当横移机架在横移丝杆的驱动下运动至槽口座与传动销对接时，通过槽口座与传动销的对接配合实现侧传动轴与转向锥齿轮的传动，进而实现拧紧套筒的旋转驱动。

2.根据权利要求1所述的一种风力驱鸟器安装工具，其特征在于，还包括抱紧组件，用于实现安装板的抱紧定位。

3.根据权利要求2所述的一种风力驱鸟器安装工具，其特征在于，所述抱紧组件包括上支撑板、抱紧丝杆、抱紧机架、抱紧压条，所述抱紧丝杆通过抱紧机架垂直安装于上支撑板上，所述抱紧机架上设有直线导轨，且抱紧丝杆上套接有抱紧螺母，所述抱紧压条通过滑块与直线导轨滑动连接，并与抱紧螺母固定连接，所述对接组件与抱紧丝杆驱动连接，通过抱紧螺母带动抱紧压条的上下运动，进而将安装板紧压于上支撑板上。

4.根据权利要求3所述的一种风力驱鸟器安装工具，其特征在于，所述对接组件通过扭矩限制组件与抱紧丝杆驱动连接。

5.根据权利要求1所述的一种风力驱鸟器安装工具，其特征在于，所述转向锥齿轮与槽口座之间通过轴肩螺钉、压缩弹簧实现弹性连接。

6.根据权利要求1所述的一种风力驱鸟器安装工具，其特征在于，所述螺纹件为螺杆，且拧紧套筒通过断裂螺母与金属嵌件螺母的配合实现螺杆的锁紧。

7.一种基于权利要求1所述安装工具的风力驱鸟器安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、机器人通过对接组件与风力驱鸟器安装工具对接，并通过风力驱鸟器安装工具带动风力驱鸟器靠近安装位置，以使风力驱鸟器安装工具紧贴安装板；

S2、机器人通过对接组件实现横移组件的驱动，以使横移组件带动风力驱鸟器水平横移，直至风力驱鸟器的底部槽口与安装板对接；

S3、机器人进一步通过对接组件驱动拧紧组件实现风力驱鸟器的螺纹锁紧，以使风力驱鸟器底部的螺纹件锁紧安装板；

S4、完成风力驱鸟器的安装后，机器人带动风力驱鸟器安装工具与风力驱鸟器脱离。

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