CN114976962A - 断路器更换作业辅助设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种断路器更换作业辅助设备，属于电力设施技术领域，包括机架以及多自由度机械臂，机架上设有用于储存不同作业器具的多储存工位；作业器具包括拧钥匙执行器、拧开关执行器及航插插拔执行器，各执行器一一对应支撑于不同的储存工位上；多自由度机械臂固定于机架上，以根据作业要求抓取不同的作业器具进行作业。本实施例提供的断路器更换作业辅助设备，构成一个具有多种作业器具的多面手机器人，在现场检修、更换、变换接线等多种作业过程中，可以根据设计的程序，控制多自由度机械臂代替人工抓取对应的作业器具，并代替人工完成一系列工作，不仅大大降低了人工作业强度，提高了作业效率，而且避免了因安全措施不到位造成的安全隐患。

Description

断路器更换作业辅助设备

技术领域

本发明属于电力设施技术领域，具体涉及一种断路器更换作业辅助设备。

背景技术

断路器检修试验需检修、保护、试验班组配合，项目名目繁多，导致每次预试工作需要携带大量工器具及仪器设备，人工搬运装车，费时费力，还存在漏装、漏试、漏检的风险。

现场作业项目需人工反复更换检修工器具、试验仪器，且需频繁变换接线，不仅使得现场试验接线多而乱，且存在试验安全措施不到位导致的触电风险。

发明内容

本发明实施例提供一种断路器更换作业辅助设备，旨在解决人工更换器具、人工作业存在的不安全风险。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种断路器更换作业辅助设备，包括：机架以及多自由度机械臂，所述机架上设有用于储存不同作业器具的多储存工位；所述作业器具包括拧钥匙执行器、拧开关执行器及航插插拔执行器，各执行器一一对应支撑于不同的储存工位上；多自由度机械臂固定于所述机架上，以根据作业要求抓取不同的作业器具进行作业。

在一种可能的实现方式中，所述机架包括底座、设置于所述底座上的框架以及设置于所述框架上的机械臂支撑板和作业器具支撑板，所述储存工位设置于所述作业器具支撑板上，且所述储存工位为设置于所述作业器具支撑板上的槽口。

在一种可能的实现方式中，所述拧钥匙执行器包括拧钥匙驱动电机、装配于所述拧钥匙驱动电机主轴上的钥匙组件以及装配于所述拧钥匙驱动电机主轴上的钥匙压力传感器。

在一种可能的实现方式中，所述钥匙组件包括钥匙导向筒、伸出所述钥匙导向筒的钥匙杆以及置于所述钥匙导向筒内的钥匙弹簧，所述钥匙导向筒通过拧钥匙连接件与所述拧钥匙驱动电机的主轴连接，所述钥匙导向筒上设有供所述钥匙压力传感器径向伸出的径向缺口。

在一种可能的实现方式中，所述拧开关执行器包括拧开关快速交换夹具、与所述拧开关快速交换夹具相连的开关连接底板、连接于所述开关连接底板上的拧开关套筒、滑动连接于所述拧开关套筒上的主操作棒和辅助操作棒、分别与所述主操作棒和辅助操作棒配合的主弹簧和辅助弹簧、以及连接于所述主操作棒的开关压力传感器。

在一种可能的实现方式中，所述主操作棒和所述辅助操作棒的端部均设有聚氨酯套。

在一种可能的实现方式中，所述拧开关套筒上设有所述开关压力传感器伸出的限位缺口。

在一种可能的实现方式中，所述主弹簧的弹性系数大于所述辅助弹簧的弹性系数。

在一种可能的实现方式中，所述航插插拔执行器包括插拔快速交换夹具、支撑所述插拔快速交换夹具的插拔快换安装板、连接于所述插拔快换安装板的大吸盘连接板及小吸盘连接板，所述大吸盘连接板上设有大吸盘，所述小吸盘连接板上设有小吸盘。

在一种可能的实现方式中，所述大吸盘的吸附方向与所述小吸盘的吸附方向垂直。

本发明提供的断路器更换作业辅助设备，与现有技术相比，有益效果在于：将多自由机械臂与不同作业器具集成到一起，构成一个具有多种作业器具的多面手机器人，在现场检修、更换、变换接线等多种作业过程中，可以根据设计的程序，控制多自由度机械臂代替人工抓取对应的作业器具，并利用多自由度机械臂代替人工进行拧钥匙、拧开关、插拔、接线、拧螺丝等多种作业，完成代替人工的一系列工作，不仅大大降低了人工作业强度，提高了作业效率，而且，避免了因安全措施不到位，作业人员与设备直接或近距离接触造成的触电、磕碰等安全隐患。

附图说明

图1为本发明实施例提供的断路器更换作业辅助设备的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的断路器更换作业辅助设备的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的拧钥匙执行器的结构示意图一；

图4为本发明实施例提供的拧钥匙执行器的结构示意图二；

图5为本发明实施例提供的拧钥匙执行器的结构示意图三；

图6为图5提供的钥匙导向筒的结构示意图；

图7为图5提供的钥匙导向筒的内部结构示意图；

图8为本发明实施例提供的拧开关执行器的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的拧开关执行器的分解结构示意图；

图10为图9提供的拧开关套筒的结构示意图；

图11为图9提供的拧开关套筒的内部结构示意图；

图12为本发明实施例提供的航插插拔执行器的结构示意图；

附图标记说明：

1、底座；2、控制箱；3、作业器具支撑板；4、拧钥匙执行器；401、拧钥匙快换安装板；402、拧钥匙驱动电机；403、拧钥匙连接件；404、钥匙导向筒；405、钥匙杆；406、钥匙压力传感器；707、径向缺口；408、钥匙弹簧；5、储存工位；6、航插插拔执行器；601、插拔快速交换夹具；602、插拔快换安装板；603、大吸盘连接板；604、大吸盘加强肋板；605、大吸盘；606、小吸盘；607、小吸盘连接板；7、多自由度机械臂；8、机械臂支撑板；9、框架；10、拧开关执行器；101、拧开关快速交换夹具；102、开关快换安装板；103、开关压力传感器；104、拧开关套筒；105、主操作棒；106、聚氨酯套；107、辅助操作棒；108、开关连接底板；109、开关压力传感器连接件；110、弹簧顶杆；111、限位缺口。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的断路器更换作业辅助设备进行说明。所述断路器更换作业辅助设备，包括：机架以及多自由度机械臂7，机架上设有用于储存不同作业器具的多储存工位5；作业器具包括拧钥匙执行器4、拧开关执行器10及航插插拔执行器6，各执行器一一对应支撑于不同的储存工位5上；多自由度机械臂7固定于机架上，以根据作业要求抓取不同的作业器具进行作业。

本实施例提供的断路器更换作业辅助设备，与现有技术相比，将多自由机械臂与不同作业器具集成到一起，构成一个具有多种作业器具的多面手机器人，在现场检修、更换、变换接线等多种作业过程中，可以根据设计的程序，控制多自由度机械臂7代替人工抓取对应的作业器具，并利用多自由度机械臂7代替人工进行拧钥匙、拧开关、插拔、接线、拧螺丝等多种作业，完成代替人工的一系列工作，不仅大大降低了人工作业强度，提高了作业效率，而且，避免了因安全措施不到位，作业人员与设备直接或近距离接触造成的触电、磕碰等安全隐患。

作为本实施提供的断路器更换作业辅助设备的一种具体实施方式，参阅图1及图2，机架包括底座1、设置于底座1上的框架9以及设置于框架9上的机械臂支撑板8和作业器具支撑板3，储存工位5设置于作业器具支撑板3上，且储存工位5为设置于作业器具支撑板3上的槽口。

其中，各执行器上分别设有可挂接于槽口的对应的快换安装板，以便于能够方便机械臂的快速抓取及放回。

作为本实施例提供的拧钥匙执行器4的一种具体实施方式，参见图3至图7所示，拧钥匙执行器4包括拧钥匙驱动电机402、装配于拧钥匙驱动电机402主轴上的钥匙组件以及装配于拧钥匙驱动电机402主轴上的钥匙压力传感器406。其中，拧钥匙驱动电机402装配于拧钥匙快换安装板401上，拧钥匙执行器通过拧钥匙快换安装板401可快速支撑于框架9的储存工位5上。

作为本实施提供的断路器更换作业辅助设备的一种具体实施方式，参见图3至图7所示，钥匙组件包括钥匙导向筒404、伸出钥匙导向筒404的钥匙杆405以及置于钥匙导向筒404内的钥匙弹簧408，钥匙导向筒404通过拧钥匙连接件403与拧钥匙驱动电机402的主轴连接，钥匙导向筒404上设有供钥匙压力传感器406径向伸出的径向缺口707。

径向缺口707对钥匙压力传感器406起到支撑和限位的作用。

本实施例提供的拧钥匙执行器4主要由三部分组成，拧钥匙驱动电机402作为动力源提供扭矩，中间传动部分不仅将拧钥匙驱动电机402扭矩传递到执行机构，同时也将执行机构的压力通过钥匙压力传感器406传递给控制部分，最后的拧钥匙执行机构为契合钥匙孔形状的专用零件。

具体是，中间传动部分包括钥匙导向筒404和拧钥匙连接件403；执行机构包括钥匙杆405和钥匙弹簧408。

本实施例提供的拧钥匙执行器4工作时，多自由度机械臂7带动拧钥匙执行器4靠近钥匙孔，当执行机构接触到钥匙孔时，在压力的作用下执行机构会缩回，压缩钥匙弹簧408，将压力传递给钥匙压力传感器406，钥匙压力传感器406接收到压力信号以后，通过控制系统控制拧钥匙驱动电机402开始输出扭矩，通过中间传动部分带动执行机构旋转，当执行机构旋转到与钥匙孔凹槽一致时，执行机构会在钥匙弹簧408压力作用下被压入钥匙孔，钥匙弹簧408恢复，压力消失，钥匙压力传感器406收到该信号，通过控制系统控制电机按规定线速度和角度输出旋转运动，带动执行机构拧开钥匙孔。其中，底座1上设有控制箱2。

作为本实施提供的拧开关执行器10的一种具体实施方式，参见图8至图11所示，拧开关执行器10包括拧开关快速交换夹具101、与拧开关快速交换夹具101相连的开关连接底板108、连接于开关连接底板108上的拧开关套筒104、滑动连接于拧开关套筒104上的主操作棒105和辅助操作棒107、分别与主操作棒105和辅助操作棒107配合的主弹簧和辅助弹簧、以及连接于主操作棒105的开关压力传感器103。其中，开关压力传感器103通过开关压力传感器连接件109连接于开关连接底板108。

作为本实施提供的断路器更换作业辅助设备的一种具体实施方式，参见图8至图11所示，主操作棒105和辅助操作棒107的端部均设有聚氨酯套106。

作为本实施提供的断路器更换作业辅助设备的一种具体实施方式，参见图8至图11所示，拧开关套筒104上设有开关压力传感器103伸出的限位缺口111。

作为本实施提供的断路器更换作业辅助设备的一种具体实施方式，主弹簧的弹性系数大于辅助弹簧的弹性系数。

本实施例提供的拧开关执行器10通过开关快换安装板102支撑在储存工位5，开关连接底板108固定在开关快换安装板102上，对应辅助操作棒107的弹簧顶杆110固定于开关快换安装板102上。

执行机构的主操作棒105和辅助操作棒107附有聚氨酯套106，主操作棒105和辅助操作棒107对应的设有不同弹性系数的弹簧。

其中，弹性系数较大的弹簧用于对主操作棒105的压缩，开关压力传感器103配合主操作棒105，工作时，当主操作棒105接触到开关柜表面时，触发开关压力传感器103，对开关进行拧动，辅助操作棒107不装传感器，只作为拟人手指拧动开关时的辅助作用。

作为本实施提供的航插插拔执行器6的一种具体实施方式，参见图12所示，航插插拔执行器6包括插拔快速交换夹具601、支撑插拔快速交换夹具601的插拔快换安装板602、连接于插拔快换安装板602的大吸盘连接板603及小吸盘连接板607，大吸盘连接板603上设有大吸盘605，小吸盘连接板607上设有小吸盘606。

其中，大吸盘连接板603上设有多个大吸盘加强肋板604，以增加大吸盘连接板603的强度。

作为本实施提供的航插插拔执行器6的一种具体实施方式，参见图12所示，大吸盘605的吸附方向与小吸盘606的吸附方向垂直。

本实施例提供的航插插拔执行器6，各连接板支架在拉动航插插头时传递拉力，吸盘吸附在插头拨片上用来拉动拨片。

工作时，小吸盘606吸附在拨片上，通过机械臂将拨片拉动，为拉下航插插头做准备，小吸盘606丧失吸力后，机械臂转动用大吸盘605吸住航插插头，在机械臂力的作用下将航插插头拔下，完成指定功能。

本实施例还可以包括开门末端执行器，开门末端执行器与航插插拔执行器6结构相同，工作原理相同。

连接板为开门时传递拉力，吸盘吸附在门端，工作时，大吸盘605吸附在门上，在机械臂的带动下拉动电柜的门，实现开门的功能。

本文各实施例中提及的快速交换夹具，可选择OX-10B型号快速交换夹具，快速交换夹具是成形机模具切换时可快速更换取出产品所需机械臂末端夹具(EOAT)，并可集成夹具端带感应零件的信号及各零件气路的夹具零件。

装卸时不仅可以自动安装而且还可以自动拆卸。连接部分为钢球紧锁装置，装卸动作非常流畅。附有气压回路切断功能(拆卸时气路自动封闭)，使用超硬铝和钢材，刚性优良，寿命长。有安全回路机构，即使气压停止，也可以保持锁紧状态，是机器人性能提升必备的部品。夹具本体超硬铝制，采用钢制装卸单元混合结构，增强耐用性。

作为本实施提供的断路器更换作业辅助设备的一种具体实施方式，拧开关执行器10包括拧开关快速交换夹具101、与拧开关快速交换夹具101相连的开关连接底板108、连接于开关连接底板108上的拧开关套筒104、滑动连接于拧开关套筒104上的主操作棒105和辅助操作棒107、分别与主操作棒105和辅助操作棒107配合的主弹簧和辅助弹簧、以及连接于主操作棒105的开关压力传感器103。其中，开关压力传感器103通过开关压力传感器连接件109连接于开关连接底板108；航插插拔执行器6包括插拔快速交换夹具601、支撑插拔快速交换夹具601的插拔快换安装板602、连接于插拔快换安装板602的大吸盘连接板603及小吸盘连接板607，大吸盘连接板603上设有大吸盘605，小吸盘连接板607上设有小吸盘606。

作为本实施提供的断路器更换作业辅助设备的一种具体实施方式，拧钥匙执行器4包括拧钥匙驱动电机402、装配于拧钥匙驱动电机402主轴上的钥匙组件以及装配于拧钥匙驱动电机402主轴上的钥匙压力传感器406。其中，拧钥匙驱动电机402装配于拧钥匙快换安装板401上，拧钥匙执行器通过拧钥匙快换安装板401可快速支撑于框架9的储存工位5上；钥匙组件包括钥匙导向筒404、伸出钥匙导向筒404的钥匙杆405以及置于钥匙导向筒404内的钥匙弹簧408，钥匙导向筒404通过拧钥匙连接件403与拧钥匙驱动电机402的主轴连接，钥匙导向筒404上设有供钥匙压力传感器406径向伸出的径向缺口707。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种断路器更换作业辅助设备，其特征在于，包括：

机架，所述机架上设有用于储存不同作业器具的多储存工位(5)；所述作业器具包括拧钥匙执行器(4)、拧开关执行器(10)及航插插拔执行器(6)，各执行器一一对应支撑于不同的储存工位(5)上；以及

多自由度机械臂(7)，固定于所述机架上，以根据作业要求抓取不同的作业器具进行作业。

2.如权利要求1所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述机架包括底座(1)、设置于所述底座(1)上的框架(9)以及设置于所述框架(9)上的机械臂支撑板(8)和作业器具支撑板(3)，所述储存工位(5)设置于所述作业器具支撑板(3)上，且所述储存工位(5)为设置于所述作业器具支撑板(3)上的槽口。

3.如权利要求2所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述拧钥匙执行器(4)包括拧钥匙驱动电机(402)、装配于所述拧钥匙驱动电机(402)主轴上的钥匙组件以及装配于所述拧钥匙驱动电机(402)主轴上的钥匙压力传感器(406)。

4.如权利要求3所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述钥匙组件包括钥匙导向筒(404)、伸出所述钥匙导向筒(404)的钥匙杆(405)以及置于所述钥匙导向筒(404)内的钥匙弹簧(408)，所述钥匙导向筒(404)通过拧钥匙连接件(403)与所述拧钥匙驱动电机(402)的主轴连接，所述钥匙导向筒(404)上设有供所述钥匙压力传感器(406)径向伸出的径向缺口(707)。

5.如权利要求1所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述拧开关执行器(10)包括拧开关快速交换夹具(101)、与所述拧开关快速交换夹具(101)相连的开关连接底板(108)、连接于所述开关连接底板(108)上的拧开关套筒(104)、滑动连接于所述拧开关套筒(104)上的主操作棒(105)和辅助操作棒(107)、分别与所述主操作棒(105)和辅助操作棒(107)配合的主弹簧和辅助弹簧、以及连接于所述主操作棒(105)的开关压力传感器(103)。

6.如权利要求5所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述主操作棒(105)和所述辅助操作棒(107)的端部均设有聚氨酯套(106)。

7.如权利要求5所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述拧开关套筒(104)上设有所述开关压力传感器(103)伸出的限位缺口(111)。

8.如权利要求5所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述主弹簧的弹性系数大于所述辅助弹簧的弹性系数。

9.如权利要求1所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述航插插拔执行器(6)包括插拔快速交换夹具(601)、支撑所述插拔快速交换夹具(601)的插拔快换安装板(602)、连接于所述插拔快换安装板(602)的大吸盘连接板(603)及小吸盘连接板(607)，所述大吸盘连接板(603)上设有大吸盘(605)，所述小吸盘连接板(607)上设有小吸盘(606)。

10.如权利要求9所述的断路器更换作业辅助设备，其特征在于，所述大吸盘(605)的吸附方向与所述小吸盘(606)的吸附方向垂直。

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