一种穿刺线夹安装工具及其操作方法与流程

1.本发明涉及一种适用于机器人带电作业的穿刺线夹安装工具及其操作方法，属于配网作业机器人技术领域。


背景技术：

2.电力行业目前采用手持绝缘杆操作法来进行电缆带电搭接作业，安装穿刺线夹时常利用多个安装辅助工具实现主支线引导、线夹夹紧及脱离等动作，不仅操作流程繁琐，效率低，而且作业需要人工手动带电操作，增加了安全风险。此外，现有市面上不同型号的穿刺线夹双螺栓中心距不一致，单一工具的兼容性不佳。
3.机器人行业的兴起极大的驱动了特种行业的发展，机器人抓取执行器进行带电搭接作业能规避很多安全风险，并提高作业效率。针对现有穿刺线夹安装工具及操作方法的缺陷，有必要研究一套安装简易、操作安全、锁紧和脱离自由度少、带主支线引导并可兼容不同型号穿刺线夹的机器人末端执行装置。


技术实现要素：

4.发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明提供的一种适用于机器人带电作业的穿刺线夹安装工具及其操作方法，能够有效提高作业效率，规避人工作业的风险，同时可以调节左右套筒的中心距以适应不同型号的穿刺线夹，具有安装简易、操作安全、锁紧和脱离自由度少等特点。
5.技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种穿刺线夹安装工具，包括对接组件、左套筒传动组件、右套筒传动组件、中心距调节组件、线夹支撑座，所述对接组件通过安装座连接于线夹支撑座的底部，用于与机器人末端对接传动；
6.所述左套筒传动组件、右套筒传动组件用于在对接组件的驱动作用下，实现穿刺线夹的开合控制，所述中心距调节组件用于实现左套筒传动组件、右套筒传动组件之间的中心距调节。
7.进一步的，所述中心距调节组件包括架设于安装座上的双向丝杆，所述双向丝杆上套接有左旋螺母、右旋螺母，所述左旋螺母、右旋螺母上分别连接有右螺母座、左螺母座，通过左螺母座、右螺母座带动左套筒传动组件、右套筒传动组件的开合运动。
8.进一步的，所述安装座上架设有贯穿左螺母座、右螺母座的传动轴，所述传动轴上套接有滑动配合的左传动齿轮、右传动齿轮，所述左传动齿轮、右传动齿轮分别通过轴承安装于左螺母座、右螺母座上，所述传动轴与对接组件传动配合，进而通过左传动齿轮、右传动齿轮分别向左套筒传动组件、右套筒传动组件传递扭矩。
9.由此传动轴的作用在于，既可以将输入动力传递至末端套筒，又可以实现左、右套筒传动组件的滑动，以调节左右套筒的中心距。
10.进一步的，所述安装座上设有中心距调节旋钮，用于实现双向丝杆的旋转驱动，且中心距调节旋钮周围设有指示线夹型号的标识，便于根据相应的线夹型号调节左右套筒的
中心距。
11.进一步的，所述安装座上设有限位组件，用于实现左螺母座、右螺母座的滑动限位，可以控制右套筒传动组件和左套筒传动组件调节时的中心距，以兼容螺栓中心距不同的穿刺线夹安装。
12.进一步的，所述左套筒传动组件包括左支撑座以及安装于左支撑座上的左多级齿轮组、左套筒，通过左多级齿轮组实现左传动齿轮与左套筒之间的传动配合，所述左支撑座与左螺母座固定连接，并与安装座滑动连接，以提高滑动稳定性；
13.所述右套筒传动组件包括右支撑座以及安装于右支撑座上的右多级齿轮组、右套筒，通过右多级齿轮组实现右传动齿轮与右套筒之间的传动配合，所述左支撑座与左螺母座固定连接，并与安装座滑动连接，以提高滑动稳定性。
14.进一步的，还包括插销导条组件，所述线夹支撑座的两侧分别设有与穿刺线夹配合的左插销、右插销，用于提高穿刺线夹的安装稳定性，保证作业过程中稳定无晃动，所述插销导条组件用于在对接组件的驱动作用下，实现左插销、右插销的张开运动，以实现穿刺线夹与线夹支撑座的脱离。
15.进一步的，所述左插销、右插销分别与安装座滑动连接，并通过圆柱销实现滑动限位，以避免左插销、右插销在张开时与安装座脱开。
16.进一步的，所述线夹支撑座上设有与穿刺线夹配合的沉台，防止线夹锁紧过程中发生扭转，且线夹支撑座的前后两侧分别设有引导边，方便主线和支线挂入线夹。
17.此外，本发明还提供了上述穿刺线夹安装工具的操作方法，包括以下步骤：
18.1)安装穿刺线夹：根据线夹型号调节左套筒传动组件、右套筒传动组件之间的中心距，并将穿刺线夹放入线夹支撑座中，使穿刺线夹上的螺栓分别与左套筒传动组件、右套筒传动组件配合；
19.2)锁紧穿刺线夹：机器人通过一个机械臂抓取支线，使其进入穿刺线夹的支线侧，另一机械臂带动穿刺线夹安装工具运动到主线附近，将穿刺线夹的主线侧扣进主线，而后通过对接组件驱动左套筒传动组件、右套筒传动组件锁紧穿刺线夹；
20.3)脱离穿刺线夹：通过机械臂带动穿刺线夹安装工具向下与穿刺线夹脱离，完成电缆搭接作业。
21.有益效果：本发明提供的一种穿刺线夹安装工具及其操作方法，适用于机器人带电搭接作业，能够有效提高作业效率，规避人工作业的风险，且锁紧穿刺线夹与脱离穿刺线夹只需要电机一个自由度，作业效率极大提高；安装过程中稳定无晃动，提高了作业安全性，可以兼容螺栓中心距不同的穿刺线夹安装，同时自带主支线引导功能，提高了作业的成功率，保证了作业质量，减少了操作步骤。
附图说明
22.图1为本发明实施例中穿刺线夹安装工具的整体示意图；
23.图2为本发明实施例中穿刺线夹安装工具的正面剖视图；
24.图3为本发明实施例中穿刺线夹安装工具的左侧轴测图；
25.图4为本发明实施例中穿刺线夹安装工具的右侧轴测图；
26.图5为本发明实施例中穿刺线夹安装工具的作业示意图；
27.图中的附图标记包括：1、穿刺线夹，2、对接组件，3、中心距调节组件，4、左套筒传动组件，5、右套筒传动组件，6、插销导条组件，7、右套筒，8、右四级大齿轮，9、右四级小齿轮，10、张合齿轮，11、单向轴承，12、右三级大齿轮，13、右三级小齿轮，14、右二级大锥齿轮，15、右二级小锥齿轮，16、右侧支撑板，17、一级大锥齿轮，18、一级小锥齿轮，19、导正定位盘，20、斜面块，21、传动销，22、工具盘，23、上锁杆，24、驱动轴，25、传动方轴，26、左二级小锥齿轮，27、中心距调节旋钮，28、左螺母座，29、左支撑座，30、左二级大锥齿轮，31、左三级小齿轮，32、左直角支撑座，33、左四级大齿轮，34、左套筒，35、线夹支撑座，36、导向条，37、连杆，38、引导边，39、右直角支撑座，40、后部支撑板，41、底座，42、过渡底座，43、左侧支撑板，44、前部支撑板，45、前部齿条，46、左三级大齿轮，47、左四级小齿轮，48、左插销，49、支撑柱，50、旋钮柱塞，51、右旋螺母，52，双向丝杆，53、右螺母座，54、左旋螺母，55、右支撑座，56、后部齿条，57、右插销，58、支线，59、主线。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明的优选实施方式进行描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
29.如图1所示为一种适用于机器人带电作业的穿刺线夹安装工具，包含穿刺线夹1、对接组件2、中心距调节组件3、左套筒传动组件4、右套筒传动组件5、插销导条组件6。
30.如图2所示，所述对接组件2包含工具盘22、斜面块20、上锁杆23、导正定位盘19，3个斜面块20安装在工具盘22上，上锁杆23通过圆柱销与工具盘22连接，二者之间压缩一根弹簧，导正定位盘19与工具盘22通过三颗螺钉连接。
31.如图2、图3、图4所示，所述中心距调节组件3包含右侧支撑板16、一级大锥齿轮17、一级小锥齿轮18、驱动轴24、传动方轴25、中心距调节旋钮27、底座41、过渡底座42、左侧支撑板43、右旋螺母51、双向丝杆52、左旋螺母54。
32.传动销21安装在驱动轴24输入端，用于传递扭矩，驱动轴24通过轴承安装在过渡底座42内；过渡底座42的一端通过螺钉连接在导正定位盘19上，另一端通过螺钉与底座41相连接，一级小锥齿轮18安装于驱动轴24输出端，通过键传动。左侧支撑板43和右侧支撑板16分别连接在底座41的两侧，一级大锥齿轮17与一级小锥齿轮18啮合，一级大锥齿轮17套入传动方轴25，并通过键传递动力。传动方轴25通过轴承两端固定在左侧支撑板43和右侧支撑板16上。传动方轴25的作用在于，既可以将输入动力传递至末端套筒，又可以实现左套筒传动组件4和右套筒传动组件5的滑动，以调节左右套筒的中心距。
33.双向丝杆52上分别装有右旋螺母51和左旋螺母54，两端通过轴承安装在左侧支撑板43和右侧支撑板16上，左侧支撑板43上安装有中心距调节旋钮27，可以通过旋转中心距调节旋钮27驱动双向丝杆52的旋转。当旋转中心距调节旋钮27时，右旋螺母51和左旋螺母54会带着左套筒传动组件4和右套筒传动组件5同时远离或接近，以实现左右套筒的中心距调节。在左侧支撑板43上中心距调节旋钮27周围，印有指示线夹型号的标识，可将旋转中心距调节旋钮27旋转至相应型号线夹的标识处进行作业。
34.如图2、图3所示，所述左套筒传动组件4包含左二级小锥齿轮26、左螺母座28、左支撑座29、左二级大锥齿轮30、左三级小齿轮31、左直角支撑座32、左四级大齿轮33、左套筒34、后部支撑板40、左三级大齿轮46、左四级小齿轮47。
35.左二级小锥齿轮26中间方孔安装有方形滑动衬套，将左二级小锥齿轮26套进传动方轴25，同时左二级小锥齿轮26通过轴承安装在左螺母座28上，右旋螺母51同时安装在左螺母座28上。左支撑座29通过螺钉与左螺母座28固连，左三级小齿轮31通过轴承安装在左支撑座29上，左二级大锥齿轮30与左二级小锥齿轮26啮合，并套入左三级小齿轮31的轴端，通过键传递动力。
36.左直角支撑座32通过螺钉与左支撑座29固连，左四级小齿轮47通过轴承安装在左直角支撑座32上，左三级大齿轮46套入左四级小齿轮47的轴端，通过键传递动力，并与左三级小齿轮31啮合。左四级大齿轮33通过轴承安装在左直角支撑座32上，与左四级小齿轮47啮合，左四级大齿轮33的套筒安装端是四方轴，轴面嵌入弹簧柱塞，左套筒34套入左四级大齿轮33的四方轴，可以通过弹簧柱塞固定保持。后部支撑板40分别通过螺钉与底座41、右侧支撑板16固连，左直角支撑座32侧面装有直线导轨，后部支撑板40上安装滑块，两者配合可以对整个左套筒传动组件4有一定的支撑作用。
37.如图2、图3、图4所示，所述右套筒传动组件5包含右套筒7、右四级大齿轮8、右四级小齿轮9、右三级大齿轮12、右三级小齿轮13、右二级大锥齿轮14、右二级小锥齿轮15、右直角支撑座39、前部支撑板44、右螺母座53、右支撑座55、旋钮柱塞50。
38.右二级小锥齿轮15中间方孔安装有方形滑动衬套，将右二级小锥齿轮15套进传动方轴25，同时右二级小锥齿轮15通过轴承安装在右螺母座53上，左旋螺母54同时安装在右螺母座53上。右支撑座55通过螺钉与右螺母座53固连，右三级小齿轮13通过轴承安装在右支撑座55上，右二级大锥齿轮14与右二级小锥齿轮15啮合，并套入右三级小齿轮13的轴端，通过键传递动力。
39.右直角支撑座39通过螺钉与右支撑座55固连，右四级小齿轮9通过轴承安装在右直角支撑座39和右支撑座55上，右三级大齿轮12套入右四级小齿轮9的轴端，通过键传递动力，并与右三级小齿轮13啮合。右四级大齿轮8通过轴承安装在左直角支撑座32上，与右四级小齿轮9啮合，右四级大齿轮8的套筒安装端是四方轴，轴面嵌入弹簧柱塞，右套筒7套入右四级大齿轮8的四方轴，可以通过弹簧柱塞固定保持。前部支撑板44分别通过螺钉与左侧支撑板43、右侧支撑板16固连，右直角支撑座39侧面装有直线导轨，前部支撑板44上安装滑块，两者配合可以对整个右套筒传动组件5有一定的支撑作用。
40.前部支撑板44上安装有两个圆柱销，右螺母座53和左螺母座28的侧面分别有腰型槽，通过圆柱销与腰型槽的限位配合，可以控制右套筒传动组件5和左套筒传动组件4调节时的中心距，这两个极限位置所对应的左右套筒中心距，分别适用于240/150和240/240型号穿刺线夹1。
41.左支撑座29的侧面设有腰型槽，前部支撑板44上安装有旋钮柱塞50，需要安装240/70穿刺线夹1时，把旋钮柱塞50旋下，插入此腰型槽中，通过两者的限位作用满足线夹型号要求。通过上述限位组件与左侧支撑板43上的线夹型号标识，可以便于调节左右套筒的中心距，满足不同线夹型号的兼容要求。
42.如图2、图3、图4所示，所述插销导条组件6包含张合齿轮10、单向轴承11、线夹支撑座35、导向条36、连杆37、引导边38、前部齿条45、左插销48、支撑柱49、后部齿条56、右插销57。
43.单向轴承11压入张合齿轮10中，套入右三级大齿轮12的轴上，右三级大齿轮12正
转时可以与张合齿轮10相对运动，反转时和张合齿轮10一起运动。前部齿条45通过导轨滑块安装在前部支撑板44上，并通过圆柱销限位，与张合齿轮10啮合；后部齿条56通过导轨滑块安装在后部支撑板40上，并通过圆柱销限位，与张合齿轮10啮合。左插销48安装在前部齿条45上，右插销57安装在后部齿条56上，左插销48和右插销57分别插入穿刺线夹1的两侧凹槽内，用于锁紧穿刺线夹1，以保持稳固。
44.右直角支撑座39上安装球头柱塞，通过球头柱塞在插销插入穿刺线夹1凹槽时起到限位保持的作用。线夹支撑座35通过支撑柱49分别连接在前部支撑板44和后部支撑板40上，4个引导边38分别通过螺钉连接在线夹支撑座35的侧面，并用连杆37将对应一侧的引导边38连接起来。线夹支撑座35中间设有沉台，穿刺线夹1底部可与沉台配合，防止锁线夹过程中的线夹扭转。引导边38带有倾斜角度，方便主线59和支线58挂入线夹。
45.如图5所示，本发明实施例的工作过程如下：
46.第一步：安装穿刺线夹1时，先通过旋转中心距调节旋钮27，根据对应的线夹型号调节左右套筒的中心距，而后将左右插销向外打开，将穿刺线夹1放入线夹支撑座35的沉台中，使线夹螺栓与左右套筒配合，并将左右插销向内合起，使得左右插销末端插入穿刺线夹1底座上的凹槽内；
47.第二步：机器人右臂抓取安装好穿刺线夹1的穿刺线夹安装工具，左臂抓取支线58并使其沿支线侧引导边38滑入穿刺线夹1支线侧沟槽内，而后右臂带动穿刺线夹安装工具运动到主线59附近，将穿刺线夹主线侧扣进主线59，此时机械臂末端电机正转，左右套筒带动穿刺线夹1锁紧；
48.第三步：完成锁紧后，电机开始反转一定角度，在单向轴承11的作用下左右插销向两侧打开，并被圆柱销挡住限位，通过机械臂向下拽动穿刺线夹安装工具，使其与穿刺线夹1实现脱离，完成电缆搭接作业。
49.上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。