高压线防绕击避雷针安装机器人

摘要

高压线防绕击避雷针安装机器人，涉及一种用于电力行业高压输电线上的防绕击避雷针的安装的机器人。由机箱、行走机构A、柔性工作机构B和无线控制系统C组成。行走机构由电池、电动机、减速箱、传动机构和驱动轮、平衡轮组成。柔性工作机构B由电磁铁、拨叉、电动扭矩扳手、齿轮箱、万向节、套筒等组成。无线控制系统C由遥控器、遥控开关、电磁继电器等组成；所有机构装在机箱内。工人操作无线遥控器，可控制本发明可在避雷线上前进，并将避雷针送到预定的位置停止，自动拧紧避雷针锁紧螺栓将其安装在避雷线上，与锁紧螺栓分离，最后返回；可代替人工完成用螺栓锁紧线夹的避雷针的安装工作，安装紧固可靠，不易松动，使用安全可靠。

权利要求

1.高压线防绕击避雷针安装机器人，其特征在于由机箱、行走机构A、柔性工作机构B和无线控制系统C组成，箱盖用螺钉与底板联结形成机箱，行走机构A、柔性工作机构B和无线控制系统C安装在机箱内，行走机构的电池驱动电动机，电动机通过减速箱、主动三角皮带轮、三角皮带、从动三角皮带轮带动驱动轮、平衡轮，驱动轮和平衡轮中间有V型槽；柔性工作机构B的电动扭矩扳手与齿轮箱啮合，齿轮箱安装在底板上，方轴一端与齿轮箱啮合，另一端与万向节和套筒联结在一起，电磁铁安装在齿轮箱上，拨叉一端与电磁铁联结在一起，另一端与万向节啮合在一起；无线控制系统C包括无线遥控器、遥控开关、电磁继电器；

遥控开关、电磁继电器安装在底板上，行走机构的电池、电动机、电动扭矩扳手、电磁铁通过导线联结成无线控制电路。

2.根据权利要求1所述的高压线防绕击避雷针安装机器人，其特征在于紧固螺母(32)把主动皮带轮紧固在驱动轮主轴(39)上。

3.根据权利要求1所述的高压线防绕击避雷针安装机器人，其特征在于拨叉(12)通过螺栓(35)、螺母(34)和电磁铁(17)联结在一起。

4.根据权利要求1所述的高压线防绕击避雷针安装机器人，其特征在于限位挡板(37)与齿轮箱(18)连接在一起。

5.根据权利要求1所述的高压线防绕击避雷针安装机器人，其特征在于装在机箱上的拉线环(38)上系一根长50米的安全绳。

6.根据权利要求1所述的高压线防绕击避雷针安装机器人，其特征在于在箱盖上安装摄像头，在无线控制系统C中加无线可视控制系统。

说明书

高压线防绕击避雷针安装机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于电力行业高压输电线上的防绕击避雷针的安装的机器人。

背景技术

[0002] 在电力行业，尽管高压输电线均安装了避雷线，但其遭到雷击引起的电网跳闸停电事故，一直排在各种意外因素引起电网跳闸停电事故的首位。特别是在有些高压输电线路段的高压线塔杆附近，在雷雨季节里频繁遭到雷击引起电网跳闸停电事故，其均为为雷电绕击所致。

[0003] 近两年，市场上已有的几种高压线防绕击避雷针产品，其安装方式各不相同。有的采取预应力弹簧夹紧，有的采用螺栓锁紧。但不管哪种形式，均需要将其安装在避雷线上距离高压线塔杆15-50米的范围内。

[0004] 传统的安装作业方式：工人沿高压线塔杆爬上塔顶，用手动葫芦将飞车吊上塔顶并安装在避雷线上，工人再乘座飞车前进到预定的位置，在避雷线上进行安装，而后乘飞车返回到高压线塔顶。这种安装方式存在两个问题：一是危险大，由于飞车较重，不仅上下高压线塔杆困难，而且在多次受到雷击的避雷线局部会产生锈蚀、老化，其强度有所降低，如果避雷线断裂，将发生机毁人亡的事故；二是成本高，不仅飞车本身的制造成本较高，而且每动用一次飞车安装作业，其收费也较高，超过了防绕击避雷针本身的价格。

[0005] 综上所述，高压线防绕击避雷针的安装问题，已经成为其产品推广使用的瓶颈，急需要开发出重量轻巧、操作方便的安装机器人，代替传统的人工安装作业。

[0006] 从已公开的技术可知：韩东发明防绕击避雷针自动安装装置.CN101308997和南京炬名电力科技有限公司发明防绕击避雷针自动安装装置.CN201163706属于同一个防绕击避雷针自动安装装置。其针对的是：利用预应力弹簧将线夹夹紧的高压线防绕击避雷针的安装作业。虽然这种避雷针的安装方式较为简单，但是由于预应弹簧的夹紧力有限，特别是经过长时间的日晒风吹雨淋、热胀冷缩，弹簧锈蚀和应力疲劳后，弹簧的弹力下降，导致线夹松动，避雷针固定不紧在避雷线上滑动，影响了防雷效果。

[0007] 现有《一种防绕击避雷针自动安装装置》(中国专利号200820087226)包括底座和安装在底座上的走线机构，机械手机构以及控制器：走线机构包括电机、与电机相连的同步带轮，以及与同步带轮相连的同步走线轮，同步走线轮固定在支架上；机械手机构包括套设有限位弹簧的电磁体，推杆，支座，支架块以及由两个支撑杆和两个机械手杆组成的机械手臂：推杆架设在两支座上，推杆的一端连接有支架块，两个支撑杆的一端铰接在支架块一端，另一端与机械手杆的一端铰接，机械手杆的另一端铰接在支座上；电磁体一端设有一滑块，推杆上设有限位槽，滑块可在限位槽内滑动；推杆上还套设有一复位弹簧。

发明内容

[0008] 本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种可代替人工完成用螺栓锁紧线夹的避雷针的安装工作，安装紧固可靠，不易松动的高压线防绕击避雷针安装机器人。

[0009] 本发明目的的实现方式为，高压线防绕击避雷针安装机器人，由机箱、行走机构A、柔性工作机构B和无线控制系统C组成，箱盖用螺钉与底板联结形成机箱，行走机构A、柔性工作机构B和无线控制系统C安装在机箱内，行走机构的电池驱动电动机，电动机通过减速箱、主动三角皮带轮、三角皮带、从动三角皮带轮带动驱动轮、平衡轮，驱动轮和平衡轮中间有V型槽；柔性工作机构B的电动扭矩扳手与齿轮箱啮合，齿轮箱安装在底板上，方轴一端与齿轮箱啮合，另一端与万向节和套筒联结在一起，电磁铁安装在齿轮箱上，拨叉一端与电磁铁联结在一起，另一端与万向节啮合在一起；无线控制系统C包括无线遥控器、遥控开关、电磁继电器；遥控开关、电磁继电器安装在底板上，电源电池、电动机、电动扭矩扳手、电磁铁通过导线联结成无线控制电路。

[0010] 使用本发明时，先将本发明搬到高压线塔顶，通过它的驱动轮和平衡轮将其吊挂在避雷线上，并将避雷线封闭在驱动轮和平衡轮的V型槽和轴承支座、箱盖形成的封闭空间内，调整固定好轴承座。将未锁紧的避雷针套在避雷线上，放在本发明前面，两端支撑在本发明箱盖的弹簧座上，让线夹张开一个小角度，并将锁紧螺栓与本发明的套筒啮合，通过遥控器遥控本发明带着避雷针一起前进，到达预定位置后停止，遥控电动扭矩扳手拧动避雷针的锁紧螺栓，拧紧后停止，遥控电磁铁吸紧，拨动套筒与锁紧螺栓分离，遥控本发明后退，返回高压线塔杆。

[0011] 本发明具有以下特点：

[0012] 1、采用柔性工作机构使机器人能自动拧紧避雷针的锁紧螺栓，并在拧紧后顺利返回；

[0013] 2、机器人在避雷线上行走始终保持平衡；

[0014] 3、有自我保护方案，不会引起机器人振动，导致其从避雷线上坠落的事故；

[0015] 4、有自我救助方案，在无线控制系统故障无法返回高压线塔杆顶时，可直接用绳子将其从远处拉回来。

附图说明

[0016] 图1是本发明结构示意图，

[0017] 图2是柔性工作机构结构示意图，

[0018] 图3是行走机构结构示意图，

[0019] 图4是控制电路示意图，

[0020] 图5是本发明工作状态图。

具体实施方式

[0021] 参照图1、2、3，本发明由机箱、行走机构A、柔性工作机构B和无线控制系统C组成。箱盖用螺钉11与底板1联结形成机箱。行走机构A、柔性工作机构B和无线控制系统C安装在机箱内，可有效防止外力损坏主要零部件。电池压条6通过固定螺栓3固定在底板1上。电磁铁17安装在电磁铁安装座16上，电磁铁安装座16通过螺钉33安装在齿轮箱18上。电动机2通过电动机座29安装在底板1上。箱盖和底板之间通过连接螺钉11连接。

[0022] 行走机构A的电池5驱动电动机2，电动机2通过减速箱4、主动三角皮带轮30、三角皮带28、从动三角皮带轮31带动驱动轮26、平衡轮8。电池5直接安装在底板1上。电动机2和减速箱4及主动三角皮带轮30连成一体，装配在电机支座29上，电机支座29安装在底板1上。从动三角皮带轮31和驱动轮26通过驱动轮主轴39连成一体，装配在左、右主支架轴承座27、10上，主支架轴承座安装在底板1上。平衡轮8与两个左、右小轴承支座9、7装配在一起，小轴承支座通过拉线螺杆24安装在底板1上。三角皮带28将主动三角皮带轮30和从动三角皮带轮31联系在一起，将电动机2的运动传递给驱动轮26。紧固螺母32把皮带轮紧固在驱动轮主轴39上。

[0023] 参照图2，柔性工作机构B的电动扭矩扳手23与齿轮箱18啮合，齿轮箱18安装在底板1上，方轴19一端与齿轮箱18啮合，另一端与万向节20和套筒21联结在一起；电磁铁17安装在齿轮箱18上，拨叉12一端与电磁铁17联结在一起，另一端与万向节20啮合在一起。拉线环38通过拉线螺杆24固定在底座1上。锁紧螺栓止推挡板25用来止推避雷针的锁紧螺栓。限位挡板13、限位拉杆14、限位支撑杆15限定拨叉12的平移位移。拨叉12通过螺栓35、螺母34和电磁铁17联结在一起。限位挡板13由锁紧螺母36锁紧。电动扭矩扳手23由固定压条22固定在底板1上。限位挡板37与齿轮箱18连接在一起。

[0024] 本发明能自动拧紧避雷针的锁紧螺栓，并在拧紧后顺利返回的关键是采用了柔性工作机构B。其原因在于：电动扭矩扳手23将其扭矩传递给套筒21，套筒拧动避雷针锁紧螺栓达到锁紧要求；通过万向节20和方轴自动调整径向和轴向的位移偏差，不会与锁紧螺栓产生干涉互锁现象；拧紧锁紧螺栓后，套筒停止转动，电磁铁牵引拨叉拨动万向节轴向平移，带动套筒与锁紧螺栓分离。

[0025] 参照图3、4，无线控制系统C包括无线遥控器、遥控开关、电磁继电器，遥控开关、电磁继电器安装在底板1上，电源电池5、电动机2、电动扭矩扳手23、电磁铁17通过导线联结成无线控制电路。无线控制系统C可分别控制四路负载，一路控制本发明42前进、停止，一路控制套筒21拧紧避雷针锁紧螺栓、停止，一路控制套筒21与避雷针锁紧螺栓分离，一路控制本发明42返回、停止，且每一路具有自锁功能，可独立导通与断开，独立工作。

[0026] 参照图5，本发明42通过驱动轮和平衡轮吊挂在避雷线41上，并将避雷线封闭在驱动轮和平衡轮的V型槽和轴承支座、箱盖形成的封闭空间内，这样，可保证机器人在拧动锁紧螺栓过程中，不会因电动扭矩扳手的冲击负荷，引起机器人振动，导致其从避雷线上坠落的事故，能自我保护，使用安全。再调整固定好轴承座，将未锁紧的避雷针40套在避雷线上，放在本发明前面，两端支撑在机器人箱盖的弹簧座上，让线夹张开一个小角度，并将锁紧螺栓与本发明的套筒啮合，通过遥控器遥控电动机正转，通过驱动轮驱动本发明带着避雷针一起前进，到达预定位置后停止，遥控电动扭矩扳手拧动避雷针的锁紧螺栓，拧紧后停止，遥控电磁铁吸紧，拨动套筒与锁紧螺栓分离；再通过遥控器遥控电动机反转，通过驱动轮驱动本发明后退，返回高压线塔杆。

[0027] 本发明在避雷线41上行走，行走能始终保持平衡的关键是，将主要零部件布置在底板上，始终保持本发明的重心位于两个轮子之间和避雷线的下方，这种吊挂方案具有自动平衡功能。

[0028] 拉线环38上系一根长50米的安全绳，既可准确控制机器人在避雷线上行走15-50米的距离，便于在规定的位置安装避雷针，又可防止机器人因无线控制系统故障无法返回高压线塔杆顶时，工人可直接用绳子将其从远处拉回来。

[0029] 高压线防绕击避雷针的研究只是近两年才兴起，当务之急是解决其安装过程中的困难问题。今后，还会遇到失效避雷针的拆除问题。到那时，可在本安装本发明的基础上，在箱盖上安装摄像头，在控制电路中加无线可视控制系统，能够看清、控制、并调整套筒扳手与锁紧螺栓准确啮合，再遥控电动扳手反转，即可拆除失效了的避雷针。另外，再增加一个机械手能抓住失效的避雷针，可随本发明一同返回。

[0030] 由于增加了摄像头和无线可视控制系统，机器人在避雷线上行走时，可以看清高压线上的绝缘体等有关设施的表面情况，到那时机器人还可承担高压线上的部分巡线工作。因此，可将其发展成为可安装、拆卸避雷针的机器人、具有智能诊断功能的巡线机器人等。