CN214600592U - 穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，包括固定机构，通过固定机构安设于作业车上且自由端带有清洁机构的横腕臂和斜腕臂，以及用于对横腕臂和斜腕臂进行位置调节的控制机构；所述控制机构包括控制器、设于固定机构上的角度传感器，以及多个设于横腕臂和斜腕臂机械关节处的驱动器。本实用新型自动化程度高、清洁效果好，可根据轨道路面情况自动调整清洁机构的工作位置，保证清洁机构始终与绝缘子良好接触。本实用新型适于在对电气化铁路轨道两侧高空绝缘子清洁时使用，用于绕过接触网导线和反定位装置，同时对横腕臂绝缘子和斜腕臂绝缘子进行穿过式无障碍清洁工作。

Description

穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置

技术领域

本实用新型属于电力系统防污闪技术领域，涉及一种绝缘子清洁装置,具体地说是一种穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置。

背景技术

电气化铁道上的绝缘子，会受到灰尘、烟尘和工业排放物等污染，在表面形成污秽层，潮湿条件下，该污秽层在绝缘子表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘能力大大降低，进而在电场力作用下出现强烈放电现象，称之为污闪。为保证铁路的安全运行，一般需要定期清洁绝缘子，防止污闪现象的发生。

目前，用于清洁电气化铁道绝缘子的装置一般采用人工+液压的半自动控制方式，对横腕臂和斜腕臂的位置进行调整。清洁作业中，当作业车自水平路面移动至铁路弯道的倾斜路面处时，清洁机构与绝缘子之间距离会发生改变，此时，工作人员需在作业车车顶观察清洁机构的工作位置，并手动控制液压机构对横腕臂和斜腕臂的位置进行微调，以将清洁机构调整回可与绝缘子接触的工作位置。但是，上述用于清洁电气化铁道绝缘子的装置，在工作时往往存有以下缺陷：

一、工作效率偏低

每次对清洁机构工作位置的调整均需在作业车驻停后、对相应绝缘子清洁作业前进行，导致装置对每个绝缘子清洁作业前的准备时间过长，尤其清洁铁路弯道处的绝缘子时，工作人员劳动强度大，且工作效率较低。

二、工作安全性差

装置自动化程度较低，需工作人员肉眼判断清洁机构与绝缘子之间的距离后，通过液压机构控制横腕臂和斜腕臂对清洁机构的工作位置进行调整，整个过程极易因工作人员对距离判断失误、把控不到位而导致横腕臂或斜腕臂与接触网支柱、反定位装置碰撞的情况出现，具有一定的安全隐患。

三、清洁效果不佳

现有电气化铁道绝缘子清洁装置一般仅利用高速旋转的刷条对绝缘子进行清洁，遇到顽固污垢时，需长时间反复处理，效率低且清洁效果一般。另一方面，依靠工作人员对清洁机构的工作位置进行把控，清洁作业中，往往会出现对清洁机构位置调整不及时，或调整后清洁机构不能与绝缘子良好接触的情况，清洁机构工作位置不够合理，最终也会导致对绝缘子较差的清洁效果。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本实用新型旨在提供一种穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，以在清洁作业中，实现对清洁机构工作位置的全自动调整，进而达到提高工作效率、减少安全隐患，并保证对绝缘子良好清洁效果的目的。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，包括固定机构，通过固定机构安设于作业车上且自由端带有清洁机构的横腕臂和斜腕臂，还包括用于对横腕臂和斜腕臂进行位置调节的控制机构；所述控制机构包括控制器、设于固定机构上的角度传感器，以及多个设于横腕臂和斜腕臂机械关节处的驱动器；其中，角度传感器通过数据总线与控制器电连接，各驱动器均分别通过控制总线与控制器电连接。

作为本实用新型的限定，控制机构还包括分别设于横腕臂和斜腕臂上的激光测距仪；所述激光测距仪通过数据总线与控制器电连接。

作为本实用新型的进一步限定，控制机构还包括通过数据总线分别与控制器电连接的显示屏和监控摄像仪。

作为本实用新型的再进一步限定，角度传感器为陀螺仪，驱动器为传动连接的绝对值伺服电机和行星齿轮减速机。

作为本实用新型的另一种限定，清洁机构包括主轴、多个沿主轴径向延伸的把手，以及控制主轴沿其周向旋转的驱动电机；其中，每个把手远离主轴的一端均设有用于清洁绝缘子的刷条，且多个把手沿主轴轴向呈螺旋状分布。

作为本实用新型的进一步限定，清洁机构还包括设于主轴上的冲洗喷头，所述冲洗喷头通过高压泵与作业车上的水箱管道连接。

作为本实用新型的进一步限定，横腕臂包括由下而上依次铰接于一体的第一升降臂、第二升降臂、上立臂和上横臂；斜腕臂则包括由下而上依次铰接于一体的下立臂和下横臂。

作为本实用新型的再进一步限定，设于横腕臂上的清洁机构中，主轴设于横腕臂中上横臂的自由端，而驱动电机则设于上横臂连接端的末端，且驱动电机通过上横臂内部的传动轴与主轴动力连接；

设于斜腕臂上的清洁机构中，主轴和驱动电机均设于斜腕臂中下横臂的自由端。

作为本实用新型的第四种限定，固定机构包括可拆卸设于作业车上的导轨，以及滑动连接于导轨上的转盘固定座。

作为本实用新型的进一步限定，转盘固定座通过丝杆步进电机滑动连接于导轨上。

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的有益效果是：

（1）本实用新型利用控制机构实现对清洁机构工作位置的自动微调：当角度传感器检测到作业车经过铁路弯道的倾斜路面，控制器判定清洁机构与绝缘子之间距离发生改变后，控制器即控制驱动器对横腕臂和斜腕臂的位置进行调节，进而将清洁机构调整回与绝缘子良好接触的工作位置。以上整个调节过程无需工作人员参与，且可在作业车行进过程中完成，当作业车驻停后清洁机构即可到达与绝缘子良好接触的工作位置，有效缩短了装置对每个绝缘子清洁作业前的准备时间，大幅提高了清洁绝缘子的作业效率。

（2）本实用新型自动化程度高，无需依靠工作人员即可实现对清洁机构的位置调整，杜绝了因人工操作失误而发生安全事故的可能性；并且，本实用新型中横腕臂和斜腕臂上设置的激光测距仪，可实时监测横腕臂和斜腕臂与接触网支柱、反定位装置之间的距离，并将信息反馈给控制器，可有效防止横腕臂或斜腕臂与接触网支柱、反定位装置碰撞的情况出现。本装置作业安全性高，可保证清洁工作顺利、高效的进行。

（3）本实用新型中设置的监控摄像仪和显示屏，能够将作业车周围情况反馈给司机，便于司机对作业车进行驻停操作，进而保证作业车每次驻停位置的精准性。

（4）本实用新型中的驱动器选用与行星齿轮减速机传动连接的绝对值伺服电机，可快速实现对横腕臂和斜腕臂动作的控制，控制精度高、速度快，且无自转现象，控制信号断开后，能够保持既定动作不变形，可靠性高。

（5）本实用新型清洁机构中带有刷条的把手沿主轴轴向呈螺旋状分布，在保证良好清洁效果的前提下，极大程度减小了刷条与绝缘子之间的阻力，进而使主轴的旋转阻力减小，可有效避免清洁作业中主轴的抖动，延长了清洁机构的使用寿命，也在一定程度上减少了清洁机构对绝缘子的损伤。

（6）本实用新型中清洁机构的主轴上还设有冲洗喷头，当绝缘子表面顽固污垢较多，难以快速清洁干净时，可利用冲洗喷头对绝缘子表面喷水冲洗，辅助刷条工作，能够保证较好的清洁效果和较高的清洁效率。

（7）本实用新型中横腕臂上清洁机构的主轴和驱动电机分别设于横腕臂中上横臂的两端，驱动电机与主轴分开设置，设于上横臂连接端的驱动电机除驱动主轴高速旋转外，还可起配重平衡作用，保证横腕臂于较高位置处也能平稳运行。

（8）本实用新型固定机构中设置的导轨，当作业车驻停位置不精准时，可通过控制丝杆步进电机自动对装置整体的位置进行微调，使其能够与绝缘子相对齐，便于清洁机构精准就位，对相应绝缘子进行清洁作业。

（9）本实用新型固定机构中设置的转盘固定座，可对横腕臂和斜腕臂进行位置转动。清洁作业前，可将横腕臂和斜腕臂于作业车车顶上展开后，再利用转盘固定座将横腕臂和斜腕臂转动至作业车一侧的工作位置上，整个过程可完全绕开接触网导线和反定位装置，操作简单且安全性高；清洁作业完成后，利用转盘固定座可将横腕臂、斜腕臂回转收放于作业车顶部，后期便于对装置进行运输、存放。

综上所述，本实用新型自动化程度高、清洁效果好、工作效率高，工作过程中可根据轨道路面情况自动调整清洁机构的工作位置，保证清洁机构始终与绝缘子良好接触。

本实用新型适于在对电气化铁路轨道两侧高空绝缘子清洁时使用，用于绕过接触网导线和反定位装置，同时对横腕臂绝缘子和斜腕臂绝缘子进行穿过式无障碍清洁工作。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作更进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例固定机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例清洁机构的结构示意图；

图中：1、固定机构；101、导轨；102、转盘固定座；103、丝杆步进电机；201、第一升降臂；202、第二升降臂；203、上立臂；204、上横臂；301、下立臂；302、下横臂；4、驱动器；5、清洁机构；501、主轴；502、把手；503、刷条；504、驱动电机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例 一种穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置

如图1至图3所示，本实施例包括固定机构1，通过固定机构1安设于作业车上的横腕臂和斜腕臂，设于横腕臂和斜腕臂自由端的清洁机构5，以及用于对横腕臂和斜腕臂进行位置调节的控制机构。

一、固定机构1

固定机构1用于将装置安设于作业车顶部，并实现装置在作业车顶部位置的调整。如图2所示，固定机构1包括通过螺栓可拆卸安设于作业车顶部的导轨101，以及通过丝杆步进电机103滑动连接于导轨101上的转盘固定座102。其中，横腕臂、斜腕臂以及控制机构均设于转盘固定座102上，而丝杆步进电机103则通过数据总线与控制机构中的控制器电连接。

需要说明的，本实施例中导轨101和转盘固定座102均为现有技术。清洁作业时，通过控制丝杆步进电机103，能够改变固定转盘座在导轨101上的固定位置，进而实现装置整体在作业车顶部位置的微调，以当作业车驻停后，能够使装置与电气化铁道一侧的绝缘子相对齐。转盘固定座102则可以使横腕臂和斜腕臂相对于作业车在水平面上360°旋转，清洁作业时，装置可以对电气化铁道左侧或右侧的绝缘子进行清洁，清洁作业完成后，装置可以收放于作业车顶部。

二、横腕臂和斜腕臂

横腕臂和斜腕臂均用于固定清洁机构5，以实现对横腕臂绝缘子和斜腕臂绝缘子的同时清洁。如图1所示，横腕臂和斜腕臂均为机械臂结构，其中，横腕臂包括由下而上依次铰接的第一升降臂201、第二升降臂202、上立臂203和上横臂204；而斜腕臂则包括由下而上依次铰接的下立臂301和下横臂302。展开横腕臂和斜腕臂进行清洁工作时，斜腕臂整体和横腕臂上横臂204中的自由端位于固定机构1的同一侧，而横腕臂中的第二升降臂202和上立臂203则位于固定机构1的另一侧，可有效保证固定机构1两侧的配重平衡，且作业区间内，控制机构可依据轨道路面状况自动调整横腕臂和斜腕臂的重心，以避免因重心不稳而发生倾斜的情况。

更具体的，横腕臂中第一升降臂201与转盘固定座102之间、斜腕臂中下立臂301与转盘固定座102之间，以及横腕臂和斜腕臂的机械关节处均各设有一个驱动器4。通过控制机构中的控制器对相应驱动器4进行自动控制，能够分别实现第一升降臂201与转盘固定座102之间、第一升降臂201与第二升降臂202之间、第二升降臂202与上立臂203之间以及上立臂203与上横臂204之间角度的调节，即实现横腕臂位置的调节、形状的改变；同时，也能够分别实现下立臂301与转盘固定座102之间、下立臂301与下横臂302之间角度的调节，即实现斜腕臂位置的调节、形状的改变。

三、清洁机构5

清洁机构5用于实现对绝缘子表面污垢的清除。本实施例中，横腕臂的上横臂204上以及斜腕臂的下横臂302上均各设有一个清洁机构5，且两个清洁机构5的结构完全相同，以其中一个为例，对其结构进行阐述：

清洁机构5包括主轴501、多个沿主轴501径向延伸的把手502，以及用于控制主轴501沿其周向旋转的驱动电机504。其中，驱动电机504通过控制总线与控制机构中的控制器电连接。如图3所示，多个把手502沿主轴501轴向呈螺旋状分布，其中，每个把手502均为橡胶材质的圆柱结构，且每个把手502远离主轴501的一端均设有用于清洁绝缘子的刷条503。为了避免对绝缘子造成磨损，本实施例中的刷条503为布条或胶条。

为了保证清洁效果、提高清洁效率，本实施例中，清洁机构5的主轴501上还设有冲洗喷头。冲洗喷头通过高压泵与设于作业车上的水箱管道连接，且高压泵通过控制总线与控制机构中的控制器电连接，清洁作业时，利用控制器对高压泵进行控制，能够向绝缘子表面喷射高压水流，进而辅助刷条503快速清洁绝缘子表面的顽固污垢。

更具体的，如图1所示，本实施例设于横腕臂上的清洁机构5中，主轴501设于横腕臂中上横臂204的自由端，而驱动电机504则设于上横臂204连接端的末端，主轴501与驱动电机504之间通过设于上横臂204内部的传动轴动力连接；本实施例设于斜腕臂上的清洁机构5中，主轴501和驱动电机504则均设于斜腕臂中下横臂302的自由端。

四、控制机构

控制机构用于实现对横腕臂和斜腕臂位置的自动调节，以在清洁工作中，横腕臂和斜腕臂自由端的清洁机构5可以分别与横腕臂绝缘子和斜腕臂绝缘子良好接触。控制机构包括角度传感器、以及上述多次提到的控制器和驱动器4，其中，角度传感器通过数据总线与控制器电连接，各驱动器4均分别通过控制总线与控制器电连接。

更具体的，控制器为设于作业车操作室内的PLC控制器，型号为AM600；角度传感器为设于转盘固定座102上的陀螺仪，用于检测路面信息；驱动器4为传动连接的绝对值伺服电机和行星齿轮减速机，于横腕臂与转盘固定座102的连接位置处、斜腕臂与转盘固定座102的连接位置处以及横腕臂和斜腕臂的机械关节处均各设有一个，用于实现对横腕臂和斜腕臂位置的调整控制。

为了提高装置的安全可靠性，避免横腕臂或斜腕臂与接触网支柱、反定位装置发生碰撞，本实施例中，控制机构还包括用于检测横腕臂与接触网支柱、反定位装置之间距离的第一激光测距仪，和用于检测斜腕臂与接触网支柱、反定位装置之间距离的第二激光测距仪。其中，第一激光测距仪设于横腕臂上，第二激光测距仪设于斜腕臂上，且第一激光测距仪和第二激光测距仪均通过数据总线与控制器电连接。

为了能够将作业车周围情况反馈给司机，便于司机对作业车进行驻停，本实施例中，控制机构还包括显示屏和监控摄像仪。其中，显示屏设于作业车操作室内，并通过数据总线与控制器电连接；而监控摄像仪则设于转盘固定座102上，也通过数据总线与控制器电连接。监控摄像仪采集的影像经控制器处理后投影至显示屏上，驻停作业车时，便于司机对周围情况进行观察。

本实施例整体搭载于作业车上使用，其工作过程如下所示：

首先，通过控制器设定横腕臂和斜腕臂的初始位置，即当作业车行驶于铁路直轨（水平路面）上时，可令横腕臂自由端的清洁机构5与横腕臂绝缘子良好接触，斜腕臂自由端的清洁机构5与斜腕臂绝缘子良好接触；然后，驾驶作业车于铁路轨道上行驶，并每经过一个接触网支柱，便驻停作业车，通过控制器控制清洁机构5同时清洁该接触网支柱上的横腕臂绝缘子和斜腕臂绝缘子；

当作业车由铁路直轨（水平路面）行驶至铁路弯轨（倾斜路面）上时，角度传感器检测到路面信息发生变化，并将检测信号经数据总线传送至控制器中，控制器经内部程序计算，对清洁机构5与绝缘子的接触状态进行判断，当判定清洁机构5的工作位置发生改变时（即清洁机构5不能与即将到达的下一绝缘子良好接触），控制器即通过控制总线对各驱动器4发送控制信号，令各驱动器4进行相应动作，对横腕臂和斜腕臂的位置进行微调，使清洁机构5可以恢复至能够与绝缘子良好接触的工作位置。整个调节过程在作业车到达下一接触网支柱前即可自动完成，作业车驻停后，即可通过控制器控制清洁机构5同时清洁该接触网支柱上的横腕臂绝缘子和斜腕臂绝缘子。

对横腕臂和斜腕臂位置微调时，第一激光测距仪会对横腕臂与接触网支柱、反定位装置之间的距离进行检测，第二激光测距仪会对斜腕臂与接触网支柱、反定位装置之间的距离进行检测，避免碰撞情况的发生。

整个清洁过程中，作业车驻停后，若装置没有与接触网支柱相对齐，清洁机构5与绝缘子错位不能接触，工作人员即可利用控制器控制丝杆步进电机103对装置在作业车顶部的位置进行微调。若绝缘子表面顽固污垢过多，清洁较为困难，工作人员可利用控制器控制高压泵向绝缘子表面喷射高压水柱，辅助刷条503完成清洁工作。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，包括固定机构，通过固定机构安设于作业车上且自由端带有清洁机构的横腕臂和斜腕臂，其特征在于：还包括用于对横腕臂和斜腕臂进行位置调节的控制机构；所述控制机构包括控制器、设于固定机构上的角度传感器，以及多个设于横腕臂和斜腕臂机械关节处的驱动器；其中，角度传感器通过数据总线与控制器电连接，各驱动器均分别通过控制总线与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：控制机构还包括分别设于横腕臂和斜腕臂上的激光测距仪；所述激光测距仪通过数据总线与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：控制机构还包括通过数据总线分别与控制器电连接的显示屏和监控摄像仪。

4.根据权利要求3所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：角度传感器为陀螺仪，驱动器为传动连接的绝对值伺服电机和行星齿轮减速机。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：清洁机构包括主轴、多个沿主轴径向延伸的把手，以及控制主轴沿其周向旋转的驱动电机；其中，每个把手远离主轴的一端均设有用于清洁绝缘子的刷条，且多个把手沿主轴轴向呈螺旋状分布。

6.根据权利要求5所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：清洁机构还包括设于主轴上的冲洗喷头，所述冲洗喷头通过高压泵与作业车上的水箱管道连接。

7.根据权利要求5所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：横腕臂包括由下而上依次铰接的第一升降臂、第二升降臂、上立臂和上横臂；斜腕臂则包括由下而上依次铰接的下立臂和下横臂。

8.根据权利要求7所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：设于横腕臂上的清洁机构中，主轴设于横腕臂中上横臂的自由端，而驱动电机则设于上横臂连接端的末端，且驱动电机通过设于上横臂内部的传动轴与主轴动力连接；

设于斜腕臂上的清洁机构中，主轴和驱动电机均设于斜腕臂中下横臂的自由端。

9.根据权利要求1-4、6-8中任意一项所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：固定机构包括可拆卸设于作业车上的导轨，以及滑动连接于导轨上的转盘固定座。

10.根据权利要求9所述的穿过式电气化铁道绝缘子机器人自动清洁装置，其特征在于：转盘固定座通过丝杆步进电机滑动连接于导轨上。

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