CN209566061U - 一种用于电气元件安装的装配机械手装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所提供的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，包括有用于夹持电气元件的夹具，固定座、升降装置及伸缩装置，所述升降装置固定于所述固定座底部用以驱动所述固定座沿竖直方向升降，所述伸缩装置通过旋转件固定于所述固定座顶部以使伸缩装置可绕其固定点水平转动，所述夹具可转动连接于所述伸缩装置的伸缩端端部以使所述夹具具有沿竖直方向和轴向的移动自由度及水平转动自由度。

Description

一种用于电气元件安装的装配机械手装置

技术领域

本实用新型涉及电气元件安装设备，尤其是指一种用于电气元件安装的装配机械手装置。

背景技术

目前对于电气元件的安装，比如在安装或更换高压柜的接地刀/互感器电气元件时，由于高压柜内部结构较为复杂，使安装过程繁琐，且高压电气元件通常较为沉重，一般需要人工托举，导致高压柜电气元件的安装往往需要两到三个人同时协助以完成安装，使安装过程劳动强度很大，安装工作效率低；近年来在本行业领域，有相关人士尝试利用推车和吊车等来摸索改进电气元件装配方法，但仍然无法达到机械设备可探入柜内进行安装的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作简便的用于电气元件安装的装配机械手装置。

为了实现上述的目的，本实用新型所提供的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，包括有用于夹持电气元件的夹具，固定座、升降装置及伸缩装置，所述升降装置固定于所述固定座底部用以驱动所述固定座沿竖直方向升降，所述伸缩装置通过旋转件固定于所述固定座顶部以使伸缩装置可绕其固定点水平转动，所述夹具可转动连接于所述伸缩装置的伸缩端端部以使所述夹具具有沿竖直方向和轴向的移动自由度及水平转动自由度。

进一步，所述升降装置包括移动平台车、设于移动平台车上的升降柱及与升降柱电联以控制升降柱升降过程的电控箱，其中，所述电控箱上分别对应设有控制升降柱上升，下降，急停的按钮。

进一步，所述夹具包括活动连接于所述伸缩装置伸缩端端部的夹持部及套设于所述夹持部两端对称布置的一对夹爪，所述其中一个夹爪与所述电控箱内设有的控制系统电联以控制夹爪间的开与合。

进一步，所述电控箱设有控制所述夹爪开合的控制按钮。

进一步，所述夹具设有用于感应电气元件重量的检测装置，其中，所述检测装置与所述电控箱预设有的用于显示夹具负载情况的负载指示器电联。

进一步，只有当检测装置检测到所述夹具负载为零时，所述控制系统才联动夹具松开元件。

进一步，所述一对夹爪的相对面设有胶板。

进一步，所述伸缩装置包括连接架及所述连接架上开有的多级伸缩臂，其中，所述连接架通过旋转轴固定连接于固定座顶部以带动多级伸缩臂绕旋转轴水平旋转。

进一步，所述多级伸缩臂包括套设于所述连接架内的第一伸缩臂，套设于所述第一伸缩臂内的第二伸缩臂，套设于所述第二伸缩臂内的第三伸缩臂，其中，所述连接架相对面间，第一伸缩臂相对面间，第二伸缩臂相对面间均设有对称深沟球轴承以分别供第一伸缩臂、第二伸缩臂及第三伸缩臂沿轴向滑动。

进一步，所述第一伸缩臂表面设有把手以拉动第一伸缩臂沿轴向滑动。

本实用新型采用上述的方案，其有益效果在于： 设有的夹具活动铰接于伸缩装置端部，不仅可牢固的夹持待安装高压电气元件，还可通过升降装置及伸缩装置分别根据实际需要控制升降或伸缩至适合长度，使夹具具有高灵活度，只需一人即可完成高压电气元件的安装，解决了高压电气元件安装过程需要多人协助，且机械设备无法探入高压柜内的问题，不仅有效提高安装效率，同时节约人力，具有结构简单，操作简便等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2 为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的侧视图。

图4为本实用新型实施例2的侧视图。

图5为本实用新型夹具夹持电气元件的示意图。

图6为本实用新型控制系统控制流程图。

图7为本实用新型控制电路图。

其中，1-夹具，10-检测装置，11-夹持部，111-内导轨，112-连接部，12-夹爪，121-移动夹爪，122-固定爪夹，123-胶板，13-负载指示器，14-电气元件，15-控制系统，2-固定座，3-旋转轴，4-移动平台车，41-底部支撑架，5-升降柱，6-电控箱，61-控制按钮，7-连接架，71-连接底板，8-手柄，81-第一伸缩臂，82-第二伸缩臂， 83-第三伸缩臂，9-深沟球轴承，A-伺服电机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1：参见附图1-3所示，在本实施例中，一种用于电气元件安装的装配机械手装置，包括有用于夹持电气元件14的夹具1，固定座2、用于带动固定座2沿竖直方向移动的升降装置及固定于固定座2上用于带动夹具1沿轴向移动的伸缩装置，（在本实施例中，以靠近电气元件14的安装方向为前端，远离电气元件14的安装方向为后端），其中，升降装置包括移动平台车4、设于移动平台车4上的升降柱5及与升降柱5电联以控制升降柱5升降过程的电控箱6，具体的，移动平台车4包括呈矩形状的底部支撑架41，安装在底部支撑架41四个底角处的滚动车轮，其中，位于底部支撑架41后端底角处的一组滚动车轮设有可阻挡车轮滚动的脚刹，此外，电控箱6设于底部支撑架41顶部靠后端，且底部支撑架41后端还焊接有一弧形状扶手用于推动移动平台车4移动；升降柱5为相互铰接、彼此能做开合运动的多级剪叉式结构，在本实施例中，升降柱5为相对平行的两组，其中，两组升降柱5的底部前端（靠近电气元件14安装方向端）通过安装滚轮或滚动轴承等可在底部支撑架41内面滑动（图中未示），为滑动端，两组升降柱5的底部后端（远离电气元件14安装方向端）通过螺栓等固定于底部支撑架41内面，为固定端，同理，两组升降柱5的顶部前端通过安装滚轮等方式可在固定座2内面滑动，两组升降柱5的顶部后端通过螺栓等方式固定于固定座2内面（即，固定座2安装于升降柱5顶部），当推动升降柱5使升降柱5前端（升降柱5顶部前端及底部前端同步）滑动时可以使升降柱5间与水平面的夹角发生变化进而带动固定座2完成上升与下降动作，上述升降柱5采用剪叉式结构，在不需要升高的情况下，该升降柱5可以折叠起来节省空间，当需要升高时，只需驱动升降柱5前端的滑动端滑动即可带动固定座2上升，同时设有两组平行的升降柱5使固定座2在上升和下降过程较为稳定，有效保证设备运行稳定性；在本实施例中，升降柱5的升降高度为450-1500mm，移动平台车4额度载重为200KG，进一步，在本实施例中，该升降柱5的滑动端通过设于移动平台车4上的电控箱6电联驱动，其中，升降柱5的滑动端连接有螺杆（螺杆固定于底部支撑架41内面，图中未示），电控箱6侧部焊接有驱动电机（图中未示），其中，驱动电机输入端与电控箱6电联，驱动电机输出端与螺杆连接以驱动螺杆转动并通过螺母转化为直线运动以推动升降柱5（顶部及底部）前端滑动（本领域人员需知，剪叉式升降装置为该领域常用的升降设备，其结构和驱动原理都为本技术人员均可通过技术手册得知，具体可参考公告号为CN203699805U的中国专利，在此不对其原理进行进一步的赘述），此外，升降柱5的前端还可通过液压油缸，传动链条等与电控箱6电联以驱动其滑动，另外，在本实施例中，由于电控箱6与驱动电机输入端电联从而可控制驱动升降柱5的上升及下降，相应的，电控箱6的控制面板处设有上升，下降，急停按钮以对应控制升降柱5的升降情况（电控箱6作为本领域常用的电控设备，为公知常识，具体可参考公告号为CN103775425B的中国专利，在此不再对其原理进行赘述）。

在本实施例中，所述伸缩装置安装于固定座2顶部，具体的，伸缩装置包括连接架7及套设在连接架7内的多级伸缩臂，其中，连接架7中部开有一矩形状连接底板71，此外，连接底板71中部通过螺母固定有转盘轴及固定于转盘轴上的轴承座，其中，轴承座上固定有一旋转轴33，通过将连接底板71固定于转盘轴及轴承座间，转动旋转轴3旋转以带动转盘轴，轴承座，连接底板71同步旋转，从而带动连接架7及多级伸缩臂同步绕旋转轴3水平转动，在本实施例中，旋转轴3为角接触轴承；多级伸缩臂为滑轨式滑动结构，其中，包括套设于连接架7内的第一伸缩臂81，套设于第一伸缩臂81内的第二伸缩臂82，套设于所述第二伸缩臂82内的第三伸缩臂83，进一步，在本实施例中，伸缩臂为槽钢结构，每级伸缩臂均包含两个槽钢，进一步，连接架7的内相对面，第一伸缩臂81的内相对面上（第一伸缩臂81的两个槽钢相对面），第二伸缩臂82的内相对面上（第二伸缩臂82的两个槽钢相对面）均通过螺母固定有对称深沟球轴承9，以分别供套设在连接架7上的第一伸缩臂81，套设在第一滑轨组上的第二伸缩臂82，套设在第二伸缩臂82上的第三伸缩臂83可沿轴向方向滑动，在本实施例中，每段伸缩臂的伸缩长度为700mm,因此，总伸缩长度2100 mm，此外，第一伸缩臂81的顶表面设有一弧形手柄8，可通过手柄8拉动第一伸缩臂81轴向伸出，在不需要使用时，第三伸缩臂83，第二伸缩臂82，第一伸缩臂81依次套入连接架7内，极大的节省了储备空间，在需要拉伸时，通过拉动手柄8使第一伸缩臂81带动第二伸缩臂82及第三伸缩臂81整个沿轴向伸出，再根据实际安装情况调节每级伸缩臂长度，采用多级伸缩臂的滑动方式，使设备的轴向拉伸距离更广，此外，在本实施例中，伸缩装置还可采用伸缩缸，液压缸等其他伸缩装置，其中，夹具1可铰接于伸缩缸的伸缩端，通过伸缩缸的伸缩作用，使伸缩端带动夹具1沿轴向往复滑动。

在本实施例中，如图2和3所示，夹具1包括夹持部11及夹爪12，其中，夹持部11通过轴销与第三伸缩臂83的前端端部相铰接，使夹持部11可绕其铰接点水平转动，此外，夹持部11顶部开有沿夹持部11长度方向延伸的内导轨111，其中，在本实施例中，夹爪12数目为两个，夹爪12呈水平对称固定于夹持部11两端，且所述夹爪12为长条状，其中一个夹爪12的一端成型有固定嵌入内导轨111上的块状连接部112，为移动夹爪121，另一个夹爪12对应端通过螺栓固定于夹持部11前端，为固定夹爪122，进一步，夹持部11内导轨111内设有滚珠螺杆（图中未示），且连接部112固定于滚珠螺杆的螺母上，如图3所示，滚珠螺杆与焊接于夹具1的夹持部11底部的伺服电机A输出端相连接，其中，伺服电机A输入端与电控箱6电联（电控箱6控制面板设有对应的控制按钮61），通过电控箱6控制伺服电机A以驱动滚珠螺杆转动从而带动连接部112沿内导轨111长度方向往复直线滑动，即，带动移动夹爪12在夹持部11前端往复移动（固定夹爪122固定于夹持部11前端），以实现两个夹爪12间的相对开与合（本领域技术人员需知，利用电机驱动机械夹取单元夹取工件为公知技术，详情可参考公告号为CN100510760C的中国专利，在此不再对其原理进行进一步赘述），此外，两个夹爪12间的相对面通过粘胶等方式设有胶板123，具体的，如图5所示，在本实施例中胶板123材料为尼龙橡胶，进一步，胶板123的表面（与电气元件14接触面）为与电气元件14的爬电表面相似的斜锯齿状，如，电气元件14为高压互感器，当夹爪12夹紧互感器上端时，胶板123表面与互感器上端的爬电面相斜契夹紧，从而在安装过程中增强了夹爪12间的稳固性，使互感器不易掉下，此外，采用具有弹性的橡胶避免了由于夹具1间距离调节不当而引起电气元件14表面损伤。

实施例2：如图4所示，在本实施例中，与实施例1相比较其区别特征在于：夹爪12的长度比实施例1中的夹爪12长3倍，且夹爪12呈竖直方向对称置于夹持部11前端，夹持部11可绕与第三伸缩臂83前端的铰接点水平转动，其中，两个夹爪12与夹持部11的安装面成型有内导轨111，移动夹爪121的一端通过焊接固定于内导轨111预设有的滚珠螺杆（图中未示）的螺母上，其中，滚珠螺杆与焊接于夹持部11侧部的伺服电机A（图中未示）输出端连接，此外，伺服电机A输入端与电控箱6电联，实施例2中的夹爪12与实施例1同理，伺服电机A通过电控箱6控制以驱动移动夹爪121与固定夹爪122间的开合从而夹紧或松开电气元件14；实施例2中的夹具1适用于安装如高压柜中的接地刀等需多个同时安装的电气元件14。

进一步，参见图6和7所示，在本实施例中，夹持部11还设有用于感应夹具1负载情况的检测装置10（图中未示，在本实施例中，检测装置10为重力传感器，重力传感器用于感应物件重力并传输相关信号至控制器为本领域常用技术手段，具体可参考公告号为CN207280561U的中国专利，在此不再对其原理进行赘述），电控箱6内还配有控制系统15，电控箱6的控制面板设有负载指示器13用于显示夹具1的负载情况，其中，该控制系统15的输入端与负载指示器13相电联，控制系统15的输出端与控制移动夹爪12移动的伺服电机A相电联，当检测装置10感应不到夹具1有负载时，检测装置10不发送信号到负载指示器13，此时负载指示器13显示为白色；若电气元件14在安装中检测装置10感应到夹具1上有负载时，检测装置10自动将电流信号传输至负载指示器13（此时电气元件14仅由夹爪12支撑夹紧），负载指示器13接收电流信号并显示为红色或绿色等颜色以提示操作者此时电气元件14处于安装状态中，同时，控制系统15接收负载指示器13传输的信号并断开移动夹爪12及伺服电机A间的电联，此时，操作者无法通过按动电控箱6上的控制按钮61以松开夹爪12（即，无法控制移动夹爪121移动），电气元件14始终处于被夹紧状态，待电气元件14安装完成（即，电气元件14被安装面等部件以支撑电气元件14重量），此时，检测装置10感应不到夹具1上的负载，检测装置10不再发送信号至负载指示器13，负载指示器13显示为白色，同时，控制系统15由于不再接收到负载指示器13信号而重新使移动夹爪121与伺服电机A相电联，此时，可通过按动电控箱6上的按钮以移开移动夹爪121，从而松开电气元件14，退出设备以完成安装，通过此控制系统15可以有效避免安装误操作情况，只有当电气元件14安装到正确位置后才可卸载，从而有效防止了电气元件14安装不到位现象，进一步提高了安装准确性，此外，在本实施例中，夹具1额定载重为50KG。

为了便于对本实施例的理解，现对本实施例的工作方法作进一步说明：

首先通过电控箱6上的控制按钮61联动位于夹持部11的伺服电机A驱动移动夹爪121移动至合适位置从而夹紧电气电气元件14，并通过电控箱6上的上升按钮以联动电控箱6上的电机控制升降柱5上升至预设高度（可通过电控箱6上的下降，急停按钮调整升降柱5高度），在上升过程中，负载指示器13收到夹具1上检测装置10的感应信号以显示颜色并传输电信号至控制系统15，此时，控制系统15断开移动夹爪121与伺服电机A间的电联动，电气元件14无法从夹爪12中卸载（即，夹爪12无法松开电气元件14），通过手动拉动第一伸缩臂81上的手柄8沿轴向滑动以连同第二伸缩臂82及第三伸缩臂83同向滑动（此时，第二伸缩臂82及第三伸缩臂83均在第一伸缩臂81内），即，带动铰接于第三伸缩臂83上的夹具1及电气元件14一同沿轴向方向滑动，此时，可通过手动拉动第一伸缩臂81，第二伸缩臂82，第三伸缩臂83调整长度以便于夹具1可伸入高压柜内部等安装位置，同时还可手动水平转动夹具1及连接架7以使夹具1及电气元件14转至正确安装位置，待电气元件14安装于正确位置时，由于电气元件14被支撑架等构件以支撑电气元件14重量，此时，检测装置10感应不到夹具1上的电气元件14重量，检测装置10不再发送电信号至负载指示器13，负载指示器13变白色并停止发生电信号至控制系统15，控制系统15重新控制连接移动夹爪121与伺服电机A间的联动，此时，可通过控制按钮61以控制移动夹爪121松开电气元件14，手动滑动收回伸缩臂，完成安装过程，通过升降装置升降移动，伸缩装置伸缩移动及固定座2的旋转配合使夹具1具有沿竖直方向，轴向的移动自由度及水平旋转自由度，使电气元件14的安装具有高灵活性，只需一人也可在结构较复杂的位置实现独立安装，不仅有效提高安装效率，同时节约人力，具有结构简单，操作简便等优点。

以上所述之实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本实用新型的等效实施例。故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于电气元件安装的装配机械手装置，包括有用于夹持电气元件（14）的夹具（1），固定座（2）、升降装置及伸缩装置，其特征在于：所述升降装置固定于所述固定座（2）底部用以驱动所述固定座（2）沿竖直方向升降，所述伸缩装置通过旋转轴（3）固定于所述固定座（2）顶部以使伸缩装置可绕其固定点水平转动，所述夹具（1）可转动连接于所述伸缩装置的伸缩端端部以使所述夹具（1）具有沿竖直方向和轴向的移动自由度及水平转动自由度。

2.根据权利要求1所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述升降装置包括移动平台车（4）、设于移动平台车（4）上的升降柱（5）及与升降柱（5）电联以控制升降柱（5）升降过程的电控箱（6），其中，所述电控箱（6）上分别对应设有控制升降柱（5）上升，下降，急停的按钮。

3.根据权利要求2所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述夹具（1）包括活动连接于所述伸缩装置伸缩端端部的夹持部（11）及套设于所述夹持部（11）两端对称布置的一对夹爪（12），所述其中一个夹爪（12）与所述电控箱（6）内设有的控制系统（15）电联以控制夹爪（12）间的开与合。

4.根据权利要求3所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述电控箱（6）设有控制所述夹爪（12）开合的控制按钮（61）。

5.根据权利要求3所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述夹具（1）设有用于感应电气元件（14）重量的检测装置（10），其中，所述检测装置（10）与所述电控箱（6）预设有的用于显示夹具（1）负载情况的负载指示器（13）电联。

6.根据权利要求3或5任意一项所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：只有当检测装置（10）检测到所述夹具（1）负载为零时，所述控制系统（15）才联动夹具（1）松开元件。

7.根据权利要求3所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述一对夹爪（12）的相对面设有胶板（123）。

8.根据权利要求1所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述伸缩装置包括连接架（7）及所述连接架（7）上开有的多级伸缩臂，其中，所述连接架（7）通过旋转轴（3）固定连接于固定座（2）顶部以带动多级伸缩臂绕旋转轴（3）水平旋转。

9.根据权利要求8所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述多级伸缩臂包括套设于所述连接架（7）内的第一伸缩臂（81），套设于所述第一伸缩臂（81）内的第二伸缩臂（82），套设于所述第二伸缩臂（82）内的第三伸缩臂（83），其中，所述连接架（7）相对面间，第一伸缩臂（81）相对面间，第二伸缩臂（82）相对面间均设有对称深沟球轴承（9）以分别供第一伸缩臂（81）、第二伸缩臂（82）及第三伸缩臂（83）沿轴向滑动。

10.根据权利要求9所述的一种用于电气元件安装的装配机械手装置，其特征在于：所述第一伸缩臂（81）表面设有手柄（8）以拉动第一伸缩臂（81）沿轴向滑动。