CN115213673A - 一种带电作业机械臂用拧紧装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带电作业机械臂用拧紧装置，包括：主轴，第一端与电机的输出轴相连，第二端螺纹连接有驱动块，驱动块用于将主轴的旋转动力转化为直线动力；夹持组件，与驱动块相连，用于在驱动块直线动力的驱使下实现对工件的夹持；安装组件，与主轴相连，用于在主轴旋转动力的驱使下实现对工件上紧固件的拧紧。上述带电作业机械臂用拧紧装置，由单一电机同时实现对夹持组件和安装组件的控制；减少了电机的数量，同时相应地减少了在带电作业时使用的绝缘材料，使得在使用过程中由于高压、磁场影响下的故障率更低，且绝缘防护工艺更加简单成本降低，整体重量由于电机的减少而降低，在高空作业时设备的安全程度提高，机械臂所需的功耗降低。

Description

一种带电作业机械臂用拧紧装置

技术领域

本申请涉及带电作业机器人技术领域，特别涉及一种带电作业机械臂用拧紧装置。

背景技术

带电作业机器人作为高空进行接线作业的设备，其通过机械手臂更换不同组件来完成主线缆的剥线，安装线夹，插入并入线后拧紧完成连接的作业的模式，而在高压线路环境中，主动件设备越多，则隔离方案越复杂，且故障率越高，现在的拧紧装置往往夹持与拧紧使用多电机控制，非但大大增加了设备的重量，导致灵活性下降，还会使机械臂需要提供更高功率型号，使得成本提高。

因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的带电作业机械臂用拧紧装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种带电作业机械臂用拧紧装置，由单一电机同时实现对夹持组件和安装组件的控制；减少了电机的数量，同时相应地减少了在带电作业时使用的绝缘材料，使得在使用过程中由于高压、磁场影响下的故障率更低，且绝缘防护工艺更加简单成本降低，整体重量由于电机的减少而降低，在高空作业时设备的安全程度提高，机械臂所需的功耗降低。

为实现上述目的，本申请提供一种带电作业机械臂用拧紧装置，包括：

主轴，第一端与电机的输出轴相连，第二端螺纹连接有驱动块，所述驱动块用于将所述主轴的旋转动力转化为直线动力；

夹持组件，与所述驱动块相连，用于在所述驱动块直线动力的驱使下实现对工件的夹持；和

安装组件，与所述主轴相连，用于在所述主轴旋转动力的驱使下实现对工件上紧固件的拧紧。

在一些实施例中，还包括安装座，所述夹持组件包括可相对所述安装座旋转的夹爪，所述驱动块连接并驱使所述夹爪旋转以实现对工件的夹持。

在一些实施例中，所述夹持组件还包括第一连杆及第二连杆，所述安装座同时与所述第一连杆及所述第二连杆铰接，所述夹爪同时与所述第一连杆及所述第二连杆铰接。

在一些实施例中，还包括连接杆，所述驱动块与所述连接杆铰接，所述第二连杆与所述连接杆铰接。

在一些实施例中，所述驱动块包括：

固定件；

转动件，转动安装于所述固定件，与所述主轴螺纹连接；

安装件，固定安装于所述固定件，与所述连接杆铰接；和

活动件，活动安装于所述固定件，用于限制所述转动件在所述固定件中的转动；以实现在所述活动件限制所述转动件转动时，所述转动件将所述主轴的旋转动力转化为直线动力。

在一些实施例中，所述转动件开设有定位槽，所述活动件包括活动杆及移动块，所述活动杆用于在动作时驱使所述移动块插入所述定位槽以实现对所述活动件的限制。

在一些实施例中，所述活动杆开设有滑动槽，所述活动件还包括插销，所述插销与所述移动块相连，所述插销装配于所述滑动槽，以实现：在所述活动杆动作时，所述插销在所述滑动槽中运动，所述移动块插入或离开所述定位槽。

在一些实施例中，所述固定件中设置有弹性件，所述活动杆通过所述弹性件实现动作的复位；所述滑动槽呈倒置的V形，以实现：在所述插销位于所述滑动槽的中部时，所述移动块插入所述定位槽；在所述插销位于所述滑动槽的端部时，所述移动块离开所述定位槽。

在一些实施例中，所述安装组件包括：

拧紧头；

安装轴，连接所述拧紧头；

主齿轮，连接所述主轴；和

副齿轮，连接所述安装轴，与所述主齿轮啮合。

在一些实施例中，所述夹持组件的数量为多个，以实现在工件的多个位置进行夹持；所述安装组件的数量为多个，以实现对工件的多个紧固件进行拧紧。

相对于上述背景技术，本申请所提供的带电作业机械臂用拧紧装置包括主轴、驱动块、夹持组件、安装组件；主轴的第一端与电机的输出轴相连，第二端与驱动块螺纹连接；夹持组件与驱动块相连；安装组件与主轴相连。在该带电作业机械臂用拧紧装置的工作过程中，由电机提供动力，通过主轴输出旋转动力，然后由夹持组件夹持工件，由安装组件拧紧工件上的紧固件；其中，对于夹持组件而言，驱动块将主轴的旋转动力转化为直线动力，然后夹持组件在驱动块直线动力的驱使下，实现对工件的夹持；对于安装组件而言，安装组件在主轴旋转动力的驱使下，实现对工件上紧固件的拧紧。

该带电作业机械臂用拧紧装置由单一电机同时实现对夹持组件和安装组件的控制；减少了电机的数量，同时相应地减少了在带电作业时使用的绝缘材料，使得在使用过程中由于高压、磁场影响下的故障率更低，且绝缘防护工艺更加简单成本降低，整体重量由于电机的减少而降低，在高空作业时设备的安全程度提高，机械臂所需的功耗降低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的俯视图；

图3为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的主视图；

图4为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的右视图；

图5为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的另一角度结构示意图；

图6为本申请实施例提供的驱动块的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的驱动块的右视图；

图8为图7中驱动块的C-C示意图；

图9为图7中驱动块的侧视局部剖视图。

其中：

2-夹持组件、3-安装组件、101-主轴、102-驱动块、103-安装座、104-连接杆、105-基座、201-夹爪、202-第一连杆、203-第二连杆、301-拧紧头、302-安装轴、303-主齿轮、304-副齿轮、1021-固定件、1022-转动件、1023-安装件、1024-活动件、10241-活动杆、10242-移动块、10243-插销。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明；图示中的X轴为第一方向，Y轴为第二方向，Z轴为第三方向，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的结构示意图。

在第一种具体的实施方式中，本申请提供了一种带电作业机械臂用拧紧装置，主要包括主轴101、驱动块102、基座105、夹持组件2、安装组件3，各部件如主轴101、驱动块102、夹持组件2、安装组件3适应性的安装在基座105上；在使用时，基座105的下端面设置有安装件，以供机械臂安装。该带电作业机械臂用拧紧装置通过由单一电机同时实现对夹持组件2和安装组件3的控制，从而减少主动件的使用。

在本实施例中，主轴101为可以绕自身轴线方向(平行于Y轴、第二方向)旋转的转轴，其第一端与电机的输出轴相连，第二端与驱动块102螺纹连接；在电机的输出轴旋转时，主轴101随之同步转动。

驱动块102上的可以是内螺纹，从而与主轴101第二端的外螺纹相连；驱动块102在基座105上可以沿主轴101的轴线方向运动；在主轴101转动时，驱动块102在螺纹关系的作用下，沿主轴101的轴线方向运动。

夹持组件2与驱动块102相连，夹持组件2为对工件起到夹持作用的机构，其形式有多种，包括但不限于杆与夹头的形式；在主轴101转动致使驱动块102运动时，夹持组件2在驱动块102的驱使下，实现对工件的夹持。

安装组件3与主轴101相连，安装组件3为对工件上的紧固件(螺丝)起到拧紧作用的机构，其形式有多种，包括但不限于轴与刀头的形式；在主轴101转动时，安装组件3在主轴101的驱使下，实现对工件上紧固件的拧紧。

在该带电作业机械臂用拧紧装置的工作过程中，由电机提供动力，通过主轴101输出旋转动力，然后由夹持组件2夹持工件，由安装组件3拧紧工件上的紧固件；其中，对于夹持组件2而言，驱动块102通过螺纹将主轴101的旋转动力转化为直线动力，然后夹持组件2在驱动块102直线动力的驱使下，实现对工件的夹持；对于安装组件3而言，安装组件3在主轴101旋转动力的驱使下，实现对工件上紧固件的拧紧。

该带电作业机械臂用拧紧装置减少了电机的数量，同时相应地减少了在带电作业时使用的绝缘材料，使得在使用过程中由于高压、磁场影响下的故障率更低，且绝缘防护工艺更加简单成本降低，整体重量由于电机的减少而降低，在高空作业时设备的安全程度提高，机械臂所需的功耗降低。

请参考图2至图5，其中，图2为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的俯视图，图3为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的主视图，图4为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的右视图，图5为本申请实施例提供的带电作业机械臂用拧紧装置的另一角度结构示意图。

在一些实施例中，还包括安装座103，夹持组件2包括可相对安装座103旋转的夹爪201，夹爪201的表面可以是橡胶材质，起到保护工件的作用。

在本实施例中，安装座103安装固定在基座105上，夹爪201转动安装于安装座103，驱动块102位于安装座103中，主轴101穿入安装座103中并与驱动块102相连，驱动块102连接并驱使夹爪201旋转，在夹爪201朝向工件靠近的方向旋转时，实现对工件的夹持。如图1和图2所示，夹爪201的数量为一对，在一对夹爪201之间放置工件，通过一对夹爪201向内旋转，将工件在X轴、第一方向上夹持。

在此基础上，夹持组件2的数量不受限制，例如夹持组件2的数量为多个，以实现在工件的多个位置进行夹持。

在一些实施例中，夹持组件2还包括第一连杆202及第二连杆203，安装座103同时与第一连杆202及第二连杆203铰接，夹爪201同时与第一连杆202及第二连杆203铰接。

在本实施例中，在X轴、第一方向上，第二连杆203位于第一连杆202的外侧，此时安装座103、第一连杆202、第二连杆203及夹爪201的连接点构成平行四边形。如图1和图2所示，利用驱动块102的直线动力，在驱使第一连杆202由外向内转动时，夹爪201向内旋转，实现对工件的夹持。

在一些实施例中，还包括连接杆104，驱动块102与连接杆104铰接，第二连杆203与连接杆104铰接。

在本实施例中，第二连杆203为异形架的结构形式，异形架呈弯折状，异形架的下侧弯折点与连接杆104转动连接，连接杆104的另一端转动连接在驱动块102上。如图1和图2所示，在主轴101转动致使驱动块102运动时，驱动块102朝向靠近夹爪201的方向运动，驱动块102通过连接杆104在第二连杆203处驱使夹爪201向内旋转。

请参考图6至图9，其中，图6为本申请实施例提供的驱动块的结构示意图，图7为本申请实施例提供的驱动块的右视图，图8为图7中驱动块的C-C示意图，图9为图7中驱动块的侧视局部剖视图。

在一些实施例中，驱动块102包括固定件1021、转动件1022、安装件1023、活动件1024。转动件1022转动安装于固定件1021，转动件1022与主轴101螺纹连接；安装件1023固定安装于固定件1021，安装件1023与连接杆104铰接；活动件1024活动安装于固定件1021，活动件1024用于限制转动件1022在固定件1021中的转动。

在本实施例中，驱动块102通过活动件1024的状态变化，具有两种模式。

当驱动块102在第一种模式下，可以实现夹爪201的动作，夹爪201将要夹持工件；此时活动件1024处于限制转动件1022转动的状态，因此转动件1022不可转动，转动件1022与固定件1021固定为一体，在主轴101的旋转动力以及螺纹的作用下，转动件1022与固定件1021一同运动，即驱动块102运动，将主轴101的旋转动力转化为直线动力。

当驱动块102在第二种模式下，不可以实现夹爪201的动作，夹爪201应已夹持工件，故无需夹爪201的继续动作；此时活动件1024处于不再限制转动件1022转动的状态，因此转动件1022可以自由转动，在主轴101的旋转动力下，转动件1022在固定件1021中转动，转动件1022不再能够将主轴101的旋转动力转化为直线动力。

在一些实施例中，转动件1022开设有定位槽，活动件1024包括活动杆10241及移动块10242。

在本实施例中，固定件1021分为上下两部分。固定件1021的上部分供转动件1022转动安装，转动件1022的轴线方向与主轴101的轴线方向重合且平行于Y轴、第二方向。固定件1021的下部分在Y轴、第二方向上贯通，供活动杆10241活动安装。固定件1021的上部分与下部分之间设置有开口，移动块10242在开口中沿Z轴、第三方向运动。定位槽在转动件1022外侧均匀分布设置，在活动杆10241在Y轴、第二方向上动作时，活动杆10241驱使移动块10242在Z轴、第三方向上动作，并在移动块10242插入定位槽时，实现对活动件1024的限制。

在一些实施例中，活动杆10241开设有滑动槽，活动件1024还包括插销10243，插销10243与移动块10242相连，插销10243装配于滑动槽。

在本实施例中，插销10243固定安装于移动块10242的下端，移动块10242的插销10243装配于活动杆10241的滑动槽中；在活动杆10241动作时，插销10243在滑动槽中运动，移动块10242插入或离开定位槽。

在一些实施例中，固定件1021中设置有弹性件，活动杆10241通过弹性件实现动作的复位。

在本实施例中，弹性件为弹簧，活动杆10241通过弹簧安装于固定件1021的下部分，在活动杆10241动作后，活动杆10241在弹簧的作用下能够进行复位，回归到最初的位置。

除此以外，滑动槽呈倒置的V形。

在本实施例中，滑动槽的中部位置位于高位，滑动槽的端部位置位于低位。活动杆10241在最初的位置时，插销10243位于滑动槽中部的高位，此时移动块10242向上动作，移动块10242插入定位槽；在活动杆10241动作后，直至插销10243位于滑动槽的端部时，移动块10242向下动作，移动块10242离开定位槽。

需要注意的是，活动杆10241的触发方式有多种，例如在基座105上设置限位块，或利用安装座103自身的结构，使得在转动件1022与固定件1021一同运动到极限位置时(此时夹爪201应已夹持工件)，活动杆10241受到阻挡和挤压，进而使活动杆10241相对固定件1021产生动作。

在一些实施例中，安装组件3包括拧紧头301、安装轴302、主齿轮303、副齿轮304，安装轴302连接拧紧头301，主齿轮303连接主轴101，副齿轮304连接安装轴302，副齿轮304与主齿轮303啮合。

需要注意的是，本实施例中采用了齿轮传动的方式，除此以外，还可以是同步带传动的方式等，同应属于本实施例的说明范围。

在本实施例中，拧紧头301为螺丝刀头，螺丝刀头在安装轴302上可拆卸式安装，副齿轮304固定连接在安装轴302上，螺丝刀头与工件(线夹)的螺丝凹槽对应；当主齿轮303在电机的带动下转动时，带动副齿轮304转动，从而使螺丝刀头转动拧紧螺丝，使两个线夹并拢。

在此基础上，安装组件3的数量不受限制，例如安装组件3的数量为多个，以实现对工件的多个紧固件进行拧紧。

如图1和图4所示，拧紧头301、安装轴302、副齿轮304的数量均为一对，且在X轴、第一方向上布置，以主齿轮303为轴对称设置。

在一种具体的过程说明中，电机带动主轴101转动，主轴101驱使驱动块102运动；驱动块102中活动件1024位于最初的位置，即插销10243位于倒V形滑动槽的中部高位，此时移动块10242插入转动件1022的定位槽，转动件1022与固定件1021固定为一体，因此驱动块102在主轴101的驱动以及螺纹的作用下运动，再通过连接杆104推动第二连杆203转动，进而带动夹爪201在平行四边形的作用下内移，当移动至最大位置时，夹持住放在其上的一侧线夹；当线夹已被夹爪201夹持，与此同时，转动件1022与固定件1021一同运动到极限位置，活动杆10241受到阻挡和挤压，活动杆10241相对固定件1021产生动作，使插销10243在倒V形滑动槽中运动至端部低位，此时移动块10242离开转动件1022的定位槽，转动件1022将在主轴101的驱动下在固定件1021中转动，转动件1022与固定件1021不再继续运动，不会对线夹加大夹持；然后将另一侧线夹放入，与此同时，主轴101通过主齿轮303和副齿轮304驱动安装轴302，安装轴302带动拧紧头301旋转，拧紧头301将一侧线夹和另一侧线夹初步安装在一起，当线缆在线夹中插入后再由拧紧头301完全上紧。

需要注意的是，本申请中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的带电作业机械臂用拧紧装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，包括：

主轴(101)，第一端与电机的输出轴相连，第二端螺纹连接有驱动块(102)，所述驱动块(102)用于将所述主轴(101)的旋转动力转化为直线动力；

夹持组件(2)，与所述驱动块(102)相连，用于在所述驱动块(102)直线动力的驱使下实现对工件的夹持；和

安装组件(3)，与所述主轴(101)相连，用于在所述主轴(101)旋转动力的驱使下实现对工件上紧固件的拧紧。

2.根据权利要求1所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，还包括安装座(103)，所述夹持组件(2)包括可相对所述安装座(103)旋转的夹爪(201)，所述驱动块(102)连接并驱使所述夹爪(201)旋转以实现对工件的夹持。

3.根据权利要求2所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，所述夹持组件(2)还包括第一连杆(202)及第二连杆(203)，所述安装座(103)同时与所述第一连杆(202)及所述第二连杆(203)铰接，所述夹爪(201)同时与所述第一连杆(202)及所述第二连杆(203)铰接。

4.根据权利要求3所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，还包括连接杆(104)，所述驱动块(102)与所述连接杆(104)铰接，所述第二连杆(203)与所述连接杆(104)铰接。

5.根据权利要求4所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，所述驱动块(102)包括：

固定件(1021)；

转动件(1022)，转动安装于所述固定件(1021)，与所述主轴(101)螺纹连接；

安装件(1023)，固定安装于所述固定件(1021)，与所述连接杆(104)铰接；和

活动件(1024)，活动安装于所述固定件(1021)，用于限制所述转动件(1022)在所述固定件(1021)中的转动；以实现在所述活动件(1024)限制所述转动件(1022)转动时，所述转动件(1022)将所述主轴(101)的旋转动力转化为直线动力。

6.根据权利要求5所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，所述转动件(1022)开设有定位槽，所述活动件(1024)包括活动杆(10241)及移动块(10242)，所述活动杆(10241)用于在动作时驱使所述移动块(10242)插入所述定位槽以实现对所述活动件(1024)的限制。

7.根据权利要求6所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，所述活动杆(10241)开设有滑动槽，所述活动件(1024)还包括插销(10243)，所述插销(10243)与所述移动块(10242)相连，所述插销(10243)装配于所述滑动槽，以实现：在所述活动杆(10241)动作时，所述插销(10243)在所述滑动槽中运动，所述移动块(10242)插入或离开所述定位槽。

8.根据权利要求7所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，所述固定件(1021)中设置有弹性件，所述活动杆(10241)通过所述弹性件实现动作的复位；所述滑动槽呈倒置的V形，以实现：在所述插销(10243)位于所述滑动槽的中部时，所述移动块(10242)插入所述定位槽；在所述插销(10243)位于所述滑动槽的端部时，所述移动块(10242)离开所述定位槽。

9.根据权利要求1所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，所述安装组件(3)包括：

拧紧头(301)；

安装轴(302)，连接所述拧紧头(301)；

主齿轮(303)，连接所述主轴(101)；和

副齿轮(304)，连接所述安装轴(302)，与所述主齿轮(303)啮合。

10.根据权利要求1所述的带电作业机械臂用拧紧装置，其特征在于，所述夹持组件(2)的数量为多个，以实现在工件的多个位置进行夹持；所述安装组件(3)的数量为多个，以实现对工件的多个紧固件进行拧紧。

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