输电线除冰器及除冰方法

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输电线除冰器及除冰方法
申请号	CN202210751925.4	申请日	2022-06-29	公开(公告)号	CN114944634A	公开(公告)日	2022-08-26
申请人	江南大学;			发明人	颉芳霞; 张阳阳; 纪小刚; 牟彦铭; 何雪明;
摘要	本发明涉及一种输电线除冰器，包括机壳，所述机壳内设有夹紧组件、驱动越障组件、除冰组件，所述夹紧组件设置在机壳内运动方向的两端，驱动越障组件和除冰组件位于两夹紧组件之间，且驱动越障组件位于除冰组件的前进方向一侧，所述夹紧组件包括夹紧驱动装置，其所包含的第一夹紧槽轮和第二夹紧槽轮构成三角形夹持结构；驱动越障组件包括支架、转动连接在支架上的驱动夹爪，驱动夹爪的两端设有驱动槽轮和夹紧槽轮，驱动槽轮由驱动电机带动旋转，越障驱动装置，带动驱动夹爪开合。本发明可以在重力的作用下实现锁死，适用于有冲击场合。
权利要求	1.一种输电线除冰器，包括机壳(2)，其特征在于：所述机壳(2)内设有夹紧组件(3)、驱动越障组件(4)、除冰组件(5)，所述夹紧组件(3)设置在机壳(2)内运动方向的两端，驱动越障组件(4)和除冰组件(5)位于两夹紧组件(3)之间，且驱动越障组件(4)位于除冰组件(5)的前进方向一侧，所述夹紧组件(3)包括：夹紧驱动装置(301)，安装在机壳(2)上，支撑板(302)，被夹紧驱动装置(301)的输出轴带动，竖直方向上往复运动；支撑板(302)中段位置连接有第一夹紧槽轮(303)，连杆(304)，铰接在支撑板(302)两端，定滑轮轴(305)，被连杆(304)带动往复运动，端部连接有第二夹紧槽轮(306)；第一夹紧槽轮(303)和第二夹紧槽轮(306)构成三角形夹持结构，所述驱动越障组件(4)包括：支架(401)，安装在机壳(2)上，驱动夹爪，转动连接在支架(401)上，驱动夹爪的两端设有上下槽轮，上方为驱动槽轮(404)，下方为夹紧槽轮(409)，驱动槽轮(404)由驱动电机(407)带动旋转，越障驱动装置(405)，一端铰接在支架(401)上，另一端铰接在竖直高度较低的驱动夹爪上，带动驱动夹爪开合，所述除冰组件(5)包括：伺服电机(501)，安装在机壳(2)上，除冰丝杠组件(502)，安装在机壳(2)上，除冰丝杠组件(502)上滑移连接有滚刀组件(503)，伺服电机(501)带动滚刀组件(503)相对运动。 2.如权利要求1所述的输电线除冰器，其特征在于：所述机壳(2)运动方向的两端分别设有限位板(201)，所述定滑轮轴(305)一端与限位板(201)之间活动连接，定滑轮轴(305)中段位置与连杆(304)背离支撑板(302)的一端活动连接。 3.如权利要求2所述的输电线除冰器，其特征在于：第一夹紧槽轮(303)的相对位置保持不变，第二夹紧槽轮(306)在第一夹紧槽轮(303)两侧相对设置，以第一夹紧槽轮(303)为基准对称运动。 4.如权利要求1所述的输电线除冰器，其特征在于：两所述驱动夹爪的转动端各安装有一个相互啮合的齿轮(406)。 5.如权利要求1所述的输电线除冰器，其特征在于：所述越障驱动装置(405)采用电动推杆，其一端铰接在支架(401)底部，另一端铰接在驱动夹爪靠近夹紧槽轮(409)处。 6.如权利要求4所述的输电线除冰器，其特征在于：驱动夹爪包括与齿轮(406)连接的上驱动杆(402)、下驱动杆(403)，驱动槽轮(404)和夹紧槽轮(409)对称安装在上驱动杆(402)、下驱动杆(403)的端部。 7.如权利要求1所述的输电线除冰器，其特征在于：所述驱动越障组件(4)底部安装有越障丝杠组件(408)，支架(401)被越障丝杠组件(408)带动，运动方向沿机壳(2)的行进方向。 8.如权利要求1所述的输电线除冰器，其特征在于：所述滚刀组件(503)包括落在除冰丝杠组件(502)上的滑块(505)，滑块(505)上转动连接有刀具(506)，刀具(506)由安装在滑块(505)上的滚刀电机(504)带动。 9.一种利用权利要求1所述的输电线除冰器的除冰方法，其特征在于，包括如下工作状态：正常除冰阶段：将除冰器安装在电缆(1)上，此时夹紧组件(3)在机壳(2)两端夹持住电缆(1)，驱动槽轮(404)和夹紧槽轮(409)夹持住电缆(1)，滚刀靠近电缆(1)；启动驱动电机(407)，驱动电机(407)带动驱动槽轮(404)转动，带动整台除冰器运动，此时滚刀电机(504)带动刀具(506)，将覆冰切碎；越障阶段：夹紧驱动装置(301)运行，带动支撑板(302)上抬，支撑板(302)推动连杆(304)，连杆(304)推动定滑轮轴(305)，使两定滑轮轴(305)端部的第二夹紧槽轮(306)相背运动，与第一槽轮之间的距离增大；越障驱动装置(405)运行，其活塞杆缩回，向下拉动竖直高度较低的驱动夹爪，该驱动夹爪上的齿轮(406)带动另一驱动夹爪的齿轮(406)，使两驱动夹爪张开，驱动槽轮(404)和夹紧槽轮(409)之间的距离增大；越障丝杠组件(408)带动越障驱动装置(405)沿电缆方向越障行进。伺服电机(501)运行，带动两滑块(505)相背运动，两滚刀组件(503)之间的距离增大；越过障碍后，夹紧驱动装置(301)、越障驱动装置(405)、伺服电机(501)复位。 10.如权利要求9所述的除冰方法，其特征在于，除冰器适应不同直径的电缆(1)时，调节过程如下：夹紧驱动装置(301)运行，带动支撑板(302)上抬或下降，支撑板(302)推动连杆(304)，连杆(304)推动定滑轮轴(305)，带动两第二夹紧槽轮(306)与第一夹紧槽轮(303)相对运动，使三角夹持空间与目标电缆(1)适配；越障驱动装置(405)运行，活塞杆带动驱动夹爪开闭，使驱动槽轮(404)和夹紧槽轮(409)之间的间距与目标电缆(1)适配；伺服电机(501)运行，带动滚刀组件(503)相对运动，使两刀具(506)之间的间距与目标电缆(1)适配。
说明书全文	输电线除冰器及除冰方法技术领域 [0001] 本发明涉及除冰机器人技术领域，尤其是一种输电线除冰器及除冰方法。背景技术 [0002] 线路除冰器常用于解决线路覆冰。在寒冷雨雪天气环境下，高压线缆上的雨雪冻结形成覆冰，覆冰随时间会越结越厚，如不及时清除，高压线缆上的覆冰自重巨大，易发生压断电缆的情况。 [0003] 目前，行业中常用的线路除冰器功能较为局限，越障过程繁琐，难以同时在顺畅行进过程中，高效除冰，多数除冰器除冰后，还容易残余覆冰，难以清除完全。发明内容 [0004] 本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的输电线除冰器及除冰方法，采用三轮夹紧机构，在整体设备的前后进行稳固夹持，配合越障机构行进；同时，滚刀对电缆上的覆冰进行碾除。 [0005] 本发明所采用的技术方案如下： [0006] 一种输电线除冰器，包括机壳，所述机壳内设有夹紧组件、驱动越障组件、除冰组件， [0007] 所述夹紧组件设置在机壳内运动方向的两端，驱动越障组件和除冰组件位于两夹紧组件之间，且驱动越障组件位于除冰组件的前进方向一侧， [0008] 所述夹紧组件包括： [0009] 夹紧驱动装置，安装在机壳上， [0010] 支撑板，被夹紧驱动装置的输出轴带动，竖直方向上往复运动；支撑板中段位置连接有第一夹紧槽轮， [0011] 连杆，铰接在支撑板两端， [0012] 定滑轮轴，被连杆带动往复运动，端部连接有第二夹紧槽轮；第一夹紧槽轮和第二夹紧槽轮构成三角形夹持结构， [0013] 所述驱动越障组件包括： [0014] 支架，安装在机壳上， [0015] 驱动夹爪，转动连接在支架上，驱动夹爪的两端设有上下槽轮，上方为驱动槽轮，下方为夹紧槽轮，驱动槽轮由驱动电机带动旋转， [0016] 越障驱动装置，一端铰接在支架上，另一端铰接在竖直高度较低的驱动夹爪上，带动驱动夹爪开合， [0017] 所述除冰组件包括： [0018] 伺服电机，安装在机壳上， [0019] 除冰丝杠组件，安装在机壳上，除冰丝杠组件上滑移连接有滚刀组件，伺服电机带动滚刀组件相对运动。 [0020] 作为上述技术方案的进一步改进： [0021] 所述机壳运动方向的两端分别设有限位板，所述定滑轮轴一端与限位板之间活动连接，定滑轮轴中段位置与连杆背离支撑板的一端活动连接。 [0022] 第一夹紧槽轮的相对位置保持不变，第二夹紧槽轮在第一槽轮两侧相对设置，以第一夹紧槽轮为基准对称运动。 [0023] 两所述驱动夹爪的转动端各安装有一个相互啮合的齿轮。 [0024] 所述越障驱动装置采用电动推杆，其一端铰接在支架底部，另一端铰接在驱动夹爪靠近夹紧槽轮处。 [0025] 驱动夹爪包括与齿轮连接的上驱动杆、下驱动杆，驱动槽轮和夹紧槽轮对称安装在上驱动杆、下驱动杆的端部。 [0026] 所述驱动越障组件底部安装有越障丝杠组件，支架被越障丝杠组件带动，运动方向沿机壳的行进方向。 [0027] 所述滚刀组件包括落在除冰丝杠组件上的滑块，滑块上转动连接有刀具，刀具由安装在滑块上的滚刀电机带动。 [0028] 一种利用上述输电线除冰器的除冰方法，包括如下工作状态： [0029] 正常除冰阶段： [0030] 将除冰器安装在电缆上，此时夹紧组件在机壳两端夹持住电缆，驱动槽轮和夹紧槽轮夹持住电缆，滚刀靠近电缆； [0031] 启动驱动电机，驱动电机带动驱动槽轮转动，带动整台除冰器运动，此时滚刀电机带动刀具，将覆冰切碎； [0032] 越障阶段： [0033] 夹紧驱动装置运行，带动支撑板上抬，支撑板推动连杆，连杆推动定滑轮轴，使两定滑轮轴端部的第二夹紧槽轮相背运动，与第一夹紧槽轮之间的距离增大；越障丝杠组件带动越障驱动装置沿电缆方向越障行进。 [0034] 越障驱动装置运行，其活塞杆缩回，向下拉动竖直高度较低的驱动夹爪，该驱动夹爪上的齿轮带动另一驱动夹爪的齿轮，使两驱动夹爪张开，驱动槽轮和夹紧槽轮之间的距离增大； [0035] 伺服电机运行，带动两滑块相背运动，两滚刀组件之间的距离增大； [0036] 越过障碍后，夹紧驱动装置、越障驱动装置、伺服电机复位。 [0037] 作为上述技术方案的进一步改进： [0038] 除冰器适应不同直径的电缆时，调节过程如下： [0039] 夹紧驱动装置运行，带动支撑板上抬或下降，支撑板推动连杆，连杆推动定滑轮轴，带动两第二夹紧槽轮306与第一夹紧槽轮303相对运动，使三角夹持空间与目标电缆适配； [0040] 越障驱动装置运行，活塞杆带动驱动夹爪开闭，使驱动槽轮和夹紧槽轮之间的间距与目标电缆适配； [0041] 伺服电机运行，带动滚刀组件相对运动，使两刀具之间的间距与目标电缆适配。 [0042] 本发明的有益效果如下： [0043] 本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过各个模块之间的协调配合，能够高效实现输电线路的除冰工作，工作可靠性好，自动化程度高，工作效率高。 [0044] 本发明中夹紧组件的设计，直线电机与连杆装置的搭配实现了除冰器从下方夹紧电线的可能，采用3个U型槽轮夹持电线，可以在重力的作用下实现锁死，可以保证除冰器可以在恶劣天气抱死线路，不会脱落。 [0045] 本发明的驱动越障组件的设计，采用丝杠螺母机构和齿轮夹紧机构的组合，可以在平稳迅速的跨越输电线路上的防震锤，线夹等结构；推杆驱动直齿圆柱齿轮传动夹紧机构，具有张开角度大，负载能力强，且通过齿轮啮合，能有效锁紧左右，适用于有冲击场合。 [0046] 本发明除冰组件的设计，驱动电机带动螺旋刀具高速旋转，利用刀具的多刃结构完成对覆冰的切削工作，除冰效果较好。通过丝杠螺母机构来控制两个滚刀之间的距离，来完成对覆冰不同厚度情况的处理，两个滚刀的丝杠旋向是不同的，可以只通过一个电机实现滚刀不同方向的进给运动，有利于越障的进行。附图说明 [0047] 图1为本发明的整体结构示意图。 [0048] 图2为本发明的整体结构俯视图。 [0049] 图3为本发明隐藏机壳的结构示意图。 [0050] 图4为本发明隐藏机壳的另一视角结构示意图。 [0051] 图5为本发明的整体结构剖视图。 [0052] 图6为本发明的夹紧组件结构示意图。 [0053] 图7为本发明的夹紧组件另一视角结构示意图。 [0054] 图8为本发明的夹紧组件剖视图。 [0055] 图9为本发明的驱动越障组件结构示意图。 [0056] 图10为本发明的驱动越障组件另一视角结构示意图。 [0057] 图11为本发明的除冰组件结构示意图。 [0058] 图12为本发明的除冰组件另一视角结构示意图。 [0059] 图13为本发明的除冰组件俯视图。 [0060] 其中：1、电缆；2、机壳；3、夹紧组件；4、驱动越障组件；5、除冰组件；6、电源； [0061] 201、限位板； [0062] 301、夹紧驱动装置；302、支撑板；303、第一夹紧槽轮；304、连杆；305、定滑轮轴；306、第二夹紧槽轮； [0063] 401、支架；402、上驱动杆；403、下驱动杆；404、驱动槽轮；405、越障驱动装置；406、齿轮；407、驱动电机；408、越障丝杠组件409、夹紧槽轮； [0064] 501、伺服电机；502、除冰丝杠组件；503、滚刀组件；504、滚刀电机；505、滑块；506、刀具。具体实施方式 [0065] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。 [0066] 如图1‑图13所示，本实施例的输电线除冰器，包括机壳2，机壳2内设有夹紧组件3、驱动越障组件4、除冰组件5， [0067] 夹紧组件3设置在机壳2内运动方向的两端，驱动越障组件4和除冰组件5位于两夹紧组件3之间，且驱动越障组件4位于除冰组件5的前进方向一侧， [0068] 夹紧组件3包括： [0069] 夹紧驱动装置301，安装在机壳2上， [0070] 支撑板302，被夹紧驱动装置301的输出轴带动，竖直方向上往复运动；支撑板302中段位置连接有第一夹紧槽轮303， [0071] 连杆304，铰接在支撑板302两端， [0072] 定滑轮轴305，被连杆304带动往复运动，端部连接有第二夹紧槽轮306；第一夹紧槽轮303和第二夹紧槽轮306构成三角形夹持结构， [0073] 驱动越障组件4包括： [0074] 支架401，安装在机壳2上， [0075] 驱动夹爪，转动连接在支架401上，驱动夹爪的两端设有上下槽轮，上方为驱动槽轮404，下方为夹紧槽轮409，驱动槽轮404由驱动电机407带动旋转， [0076] 越障驱动装置405，一端铰接在支架401上，另一端铰接在竖直高度较低的驱动夹爪上，带动驱动夹爪开合， [0077] 除冰组件5包括： [0078] 伺服电机501，安装在机壳2上， [0079] 除冰丝杠组件502，安装在机壳2上，除冰丝杠组件502上滑移连接有滚刀组件503，伺服电机501带动滚刀组件503相对运动。 [0080] 机壳2运动方向的两端分别设有限位板201，定滑轮轴305一端与限位板201之间活动连接，定滑轮轴305中段位置与连杆304背离支撑板302的一端活动连接。 [0081] 第一夹紧槽轮的相对位置保持不变，第二夹紧槽轮在第一夹紧槽轮两侧相对设置，以第一夹紧槽轮为基准对称运动。 [0082] 两驱动夹爪的转动端各安装有一个相互啮合的齿轮406。 [0083] 越障驱动装置405采用电动推杆，其一端铰接在支架401底部，另一端铰接在驱动夹爪靠近夹紧槽轮409处。 [0084] 驱动夹爪包括与齿轮406连接的上驱动杆402、下驱动杆403，驱动槽轮404和夹紧槽轮409对称安装在上驱动杆402、下驱动杆403的端部。 [0085] 驱动越障组件4底部安装有越障丝杠组件408，支架401被越障丝杠组件408带动，运动方向沿机壳2的行进方向。 [0086] 滚刀组件503包括落在除冰丝杠组件502上的滑块505，滑块505上转动连接有刀具506，刀具506由安装在滑块505上的滚刀电机504带动。 [0087] 本实施例的利用输电线除冰器的除冰方法，包括如下工作状态： [0088] 正常除冰阶段： [0089] 将除冰器安装在电缆1上，此时夹紧组件3在机壳2两端夹持住电缆1，驱动槽轮404和夹紧槽轮409夹持住电缆1，滚刀靠近电缆1； [0090] 启动驱动电机407，驱动电机407带动驱动槽轮404转动，带动整台除冰器运动，此时滚刀电机504带动刀具506，将覆冰切碎； [0091] 越障阶段： [0092] 夹紧驱动装置301运行，带动支撑板302上抬，支撑板302推动连杆304，连杆304推动定滑轮轴305，使两定滑轮轴305端部的第二夹紧槽轮306相背运动，与第一夹紧槽轮303之间的距离增大； [0093] 越障驱动装置405运行，其活塞杆缩回，向下拉动竖直高度较低的驱动夹爪，该驱动夹爪上的齿轮406带动另一驱动夹爪的齿轮406，使两驱动夹爪张开，驱动槽轮404和夹紧槽轮409之间的距离增大；越障丝杠组件408带动越障驱动装置405沿电缆方向越障行进。 [0094] 伺服电机501运行，带动两滑块505相背运动，两滚刀组件503之间的距离增大； [0095] 越过障碍后，夹紧驱动装置301、越障驱动装置405、伺服电机501复位。 [0096] 除冰器适应不同直径的电缆1时，调节过程如下： [0097] 夹紧驱动装置301运行，带动支撑板302上抬或下降，支撑板302推动连杆304，连杆304推动定滑轮轴305，带动两第二夹紧槽轮306与第一夹紧槽轮303相对运动，使三角夹持空间与目标电缆1适配； [0098] 越障驱动装置405运行，活塞杆带动驱动夹爪开闭，使驱动槽轮404和夹紧槽轮409之间的间距与目标电缆1适配； [0099] 伺服电机501运行，带动滚刀组件503相对运动，使两刀具506之间的间距与目标电缆1适配。 [0100] 本实施例的具体结构及工作过程如下： [0101] 本发明的一个实施例中，在机壳2的中间位置设置电源6，为整机工作提供动能。 [0102] 如图1所示，机壳2内部安装夹紧组件3、驱动越障组件4、除冰组件5。 [0103] 如图2‑图5所示，为隐藏机壳2的内部结构示意图。结合参考图6、图7和图8，本实施例的夹紧组件3采用对称式的结构，底部有支撑板302，在支撑板302上安装有电机固定座，在电机固定座上安装夹紧驱动装置301，本实施例中夹紧驱动装置301采用直线电机，直线电机的输出端带有推杆，推杆顶部安装有水平设置的支撑板302，支撑板302与左右两连杆304铰接，在连杆304背离支撑板302的一端分别连接有定滑轮轴305。定滑轮轴305的顶端设有第二夹紧槽轮306，与支撑板302上的第一夹紧槽轮303形成三角形的施力限位结构。 [0104] 在推杆和定滑轮轴305的滑移连接结构中，在定滑轮轴305上的两个铰接点中，应当有一处能够在长度方向运动，以便满足定滑轮轴305摆动时的位移空间要求。 [0105] 如图9和图10所示，驱动越障组件4的底部同样有受力支撑板302，受力支撑板302设置在越障丝杠组件408的活动块上。驱动越障组件4的支架401底部为杆状，顶部为板状，在板上安装有两个竖直方向设置、相互啮合的齿轮406。两齿轮406各同轴安装有一个驱动夹爪。分别为上驱动杆402和下驱动杆403，在上驱动杆402和下驱动杆403的端部各安装有驱动槽轮404、夹紧槽轮409。其中驱动槽轮404为主动轮。 [0106] 在支架401处还倾斜安装有越障驱动装置405，本事实例中采用电动推杆，电动推杆与下驱动杆403铰接相连。 [0107] 如图11‑图13所示，除冰组件5主要由两个滚刀组件503进行除冰，两滚刀组件503的刀具506采用螺纹刀，具有多个刀刃面，能够连续切碎覆冰。 [0108] 本发明的一个实施例中，除冰作业的步骤如下： [0109] 第一步：将输电线路除冰器安装在高压线上，通过驱动槽轮404完成整机的巡线工作，同时启动滚刀进行除冰。 [0110] 第二步：当除冰器遇到障碍时，夹紧驱动装置301启动，推动支撑板302、连杆304和定滑轮轴305，使三轮夹紧机构处于展开的状态，在夹紧驱动装置301的带动下，跨过障碍物，之后直线电机轴向下运动，重新使前端三轮机构处于夹紧状态。 [0111] 第三步：驱动装置越障，电动推杆收缩，带动齿轮406副旋转，使驱动越障组件4的驱动槽轮404和夹紧槽轮409处于展开状态，同时底部对应的越障丝杠组件408启动，使驱动装置跨过障碍；电动推杆伸长，使驱动装置处于夹紧状态，越障丝杠组件408恢复原来的位置。 [0112] 第四步：除冰组件5的越障，底部的伺服电机501启动，滚刀组件503分别向两侧运动，在驱动装置的带动下，通过障碍物，最后复原为除冰状态。 [0113] 本发明中，通过直线电动机带动连杆304实现伸展和收缩两种状态，动作实现迅速简单；且在伸展状态下，可以满足输电线路上线夹等障碍物的通过，具备越障能力。在收缩状态下，可以稳定锁死电线，防止脱落。在越过障碍物后，从伸展到收缩的过程中，其夹紧点在中线上移动，可快速重新恢复夹紧电线的状态。且整个机构的重量集中在电线下方，可有效避免晃动。 [0114] 电动推杆驱动直齿圆柱齿轮406传动夹紧机构，过程简单迅速，具有张开角度大，这种特点下搭配丝杠机构可以轻松跨越输电线路上的障碍物；而且采用电动推杆驱动，负载能力强，可提供较大的夹紧力，即具备足够的驱动力；且通过齿轮406啮合，能有效锁紧左右，可用于有冲击场合。 [0115] 本方案的安装从下往上安装，在夹紧机构夹紧电线后即可开始工作，安装方便。且中间的除冰间隙可调，可处理不同厚度的覆冰，适用性强。且中间能达到的最大间隙可满足越过障碍物的需求。 [0116] 本发明中所有的丝杠组件均为市售件，在本事实例中不做赘述。 [0117] 以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。