专利名称：可变半径清扫手爪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机械技术领域的装置，具体地说，是一种可变半径清扫手爪。
背景技术：
绝缘子的污秽闪络严重危害电力系统的安全运行。及时带电清扫绝缘子外表面是防止闪络事故发生又不影响到电网正常工作的有效措施。针对变电站绝缘子的带电清扫设备，其末端执行器具的性能直接影响着清扫的效果。另外，变电站中绝缘子的外形种类繁多，设计出能很好地适应这些外形，特别是圆锥形绝缘子的清扫器具是新型绝缘子清扫设备的一个重要需求。
经对现有技术的文献检索发现，有关变电站绝缘子带电清扫器具的专利和技术有公开号为CN2189988，专利名称为超高压带电自动清扫机，申请日期为1994年4月20日，该专利中讲述了一种蟹钳形毛刷，该毛刷有张合控制机构，通过绝缘尼龙绳可由地面控制。公开号为CN2155279，专利名称为环绕式绝缘子带电清扫器，申请日期为1993年6月10日，该专利中描述的清扫毛刷可随齿条做圆周运动，可在一个位置清扫绝缘子的四周。以上所述的专利技术都不可用于圆锥形绝缘子的清扫。公开号为CN1065819A，专利名称为气动风轮超高压带电清扫装置，申请日期为1991年4月16日，该专利讲述了一种手持式带电清扫毛刷，其毛刷由风轮带动，操作人员手持工具位于地面，该装置可用于圆锥形绝缘子的清扫，但需要操作人员反复移动位置来清扫绝缘子的四周。另外，喻华玉等人在《中国电力》(2001，第35卷第1期)p77-79上发表的“CZQ-50超高压带电自动清扫机”中介绍的关节形绝缘清扫器在清扫锥形绝缘子时毛刷盘直径能在一定范围内自动调节，但在清扫锥形绝缘子大半径部分时由于手爪不能完全包围，因此，仍需要地面设备反复移动位置来完全清扫。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可变半径清扫手爪，使其在清扫锥形绝缘子时，可根据被清扫对象连续改变弯曲半径，并且从锥形绝缘子的小半径头部到大半径的根部都能完全将其环抱，地面设备不需要移动位置即可完成绝缘子的完全清扫。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括右刷臂、左刷臂、毛刷、开合机构和支撑板，右刷臂和左刷臂的根部分别对称铰接于支撑板，右刷臂和左刷臂的头部分别设在两个水平面上，且在运动过程中互不干涉，并以交叉的方式环抱绝缘子；多个毛刷分别设在右刷臂上侧和左刷臂下侧；开合机构固定在支撑板上，同时分别铰接于右刷臂和左刷臂的根部，用于完成右刷臂和左刷臂的开合动作。
所述的右刷臂和左刷臂可根据开合机构的动作自动调节其弯曲半径，它们分别包括K个臂节及K-1个连杆(K≥2)，(为能清楚说明，将构成右刷臂和左刷臂的臂节都分别编号为j(j＝1，2，3...K)其中位于根部的臂节编号为1，随着远离根部的方向臂节编号逐次加1，直到K)其连接方式为j号臂节的头部和j+1号臂节的根部铰接；j号臂节的头部外侧和j+2号臂节的根部内侧通过连杆连接，2号臂节的根部内侧通过连杆连接于支撑板。工作时开合机构推动右刷臂和左刷臂，1号臂节相对于支撑板的转角通过连杆传递给2号臂节，使得2号臂节与1号臂节间的夹角同步改变，同理3号臂节与2号臂节间的夹角也同步改变，依此类推，进而可使得所有臂节的铰接点在右刷臂和左刷臂开合的过程中近似地位于同一圆周上。
为增大环抱的直径范围，并防止环抱过程中的干涉，所述的左刷臂的1号臂节的头部和2号臂节根部上下铰接在一起，其它臂节仍保持在同一平面内铰接。
所述的开合机构用于驱动右刷臂和左刷臂围绕其根部旋转，从而完成开合动作。它包括推进缸、开合连杆、转动连杆和连接杆，推进缸固定于支撑板，开合连杆的一端铰接于1号臂节中部，另一端铰接转动连杆；转动连杆的另一端铰接于连接杆，转动连杆的中部铰接于支撑板；连接杆的另一端连接于推进缸的活塞。工作时推进缸带动连接杆使转动连杆旋转，转动连杆在另一端拉动开合连杆将右刷臂和左刷臂张开或闭合。
所述的毛刷分两层，分别交错地设在右刷臂的上侧和左刷臂的下侧，采用这种方式可设置大半径的毛刷，提高了清扫绝缘子时的清扫深度，同时也减小了清扫盲区。
为保证刷子使用过程中的安全，并防止碰撞对绝缘子产生机械损坏，连杆采用低强度绝缘材料制造，并设有应力槽，当右刷臂和左刷臂在其内侧碰撞绝缘子且力超过最小安全力时，连杆从应力槽处断裂，此时臂节可自由转动，确保绝缘子的安全。改变应力槽的深度H和槽底半径R可调节右刷臂和左刷臂碰撞绝缘子时的最小安全力。
本发明与现有技术相比有以下优点右刷臂和左刷臂的弯曲半径可根据被清扫绝缘子的截面半径实现连续变化。右刷臂和左刷臂交叉环抱，保证在清扫锥形绝缘子的整个过程中都可将其完全环抱，不用移动设备位置即可一次完成绝缘子完全清扫。毛刷分两层分别交错地设在右刷臂的上侧和左刷臂的下测，减小了清扫盲区。连杆上设计有应力槽，能保证即使在有误操作时也不会损伤到绝缘子。
图1为本发明结构示意2为本发明原理3为本发明轴测4为开合机构的结构示意5为连杆上应力槽示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括右刷臂1、左刷臂2、毛刷3、开合机构4和支撑板5，其连接方式为右刷臂1和左刷臂2的根部对称铰接于支撑板5，它们的头部分别位于两个水平面上，且在运动过程中互不干涉，并以交叉的方式环抱被清扫绝缘子；多个毛刷3分别设在右刷臂1上侧和左刷臂2下侧；开合机构4固定在支撑板5上，同时分别铰接于右刷臂1和左刷臂2的根部，用于完成右刷臂1和左刷臂2的开合动作。
如图1、2所示，作为本发明的一个具体实施，右刷臂1和左刷臂2可分别包括3个连杆6及4个臂节7(为叙述方便将位于根部的臂节7编号为1，随着远离根部的方向臂节7编号逐次加1，位于最头部的臂节7编号为4)。其连接方式为1号臂节7的头部和2号臂节7的根部铰接，2号臂节7的头部和3号臂节7的根部铰接，3号臂节7的头部和4号臂节7的根部铰接；4号臂节7的根部内侧和2号臂节7的头部外侧采用连杆6连接，3号臂节7的根部内侧和1号臂节7的头部外侧采用连杆6连接，2号臂节7的根部内侧通过连杆6连接于支撑板5。工作时开合机构4推动右刷臂1和左刷臂2运动，1号臂节7相对于支撑板5的转角通过连杆6传递给2号臂节7，使得2号臂节7与1号臂节7间的夹角同步改变，同理3号臂节7与2号臂节7间的夹角以及4号臂节7与3号臂节7间的夹角也同步改变，进而使得臂节7的铰接点在右刷臂1和左刷臂2开合的过程中近似地位于同一圆周上。
如图4所示，开合机构4包括推进缸8、开合连杆9、转动连杆10和连接杆11，其连接方式为推进缸8固定于支撑板5，开合连杆9的一端铰接于1号臂节7中部，另一端铰接转动连杆10；转动连杆10的另一端铰接于连接杆11，其中部铰接于支撑板5；连接杆11的另一端连接于推进缸8的活塞。工作时推进缸8带动连接杆11使转动连杆10旋转，转动连杆10在另一端拉动开合连杆9将右刷臂1和左刷臂2张开或闭合。
如图1所示，为防止运动过程中的干涉并增大可清扫半径的范围，左刷臂2的1号臂节7的头部和2号臂节7根部分别上下铰接在一起，其它臂节7仍保持在同一平面内铰接。
如图3所示，所述的毛刷3分两层，分别交错地设在右刷臂1的上侧和左刷臂2的下侧，采用该方式可设置大半径的毛刷，提高了清扫绝缘子时的清扫深度，同时减小了清扫盲区。
在清扫锥形绝缘子的过程中，开合机构4根据绝缘子的截面半径改变右刷臂1和左刷臂2的张开角度，在这个过程中毛刷3的中心均近似位于同一圆周上，该圆周半径亦随绝缘子清扫处截面半径的变化而变化，使毛刷3能完全清扫绝缘子的同时保证臂节7不接触绝缘子。
为保证使用过程中的安全，并避免碰撞作对绝缘子产生机械损坏，如图5所示，连杆6采用低强度绝缘材料(如聚四氟乙烯)制造，并设有应力槽12，当右刷臂1和左刷臂2在其内侧碰撞绝缘子且超过最小安全力时，连杆6从应力槽12处拉断，此时臂节7可自由转动，确保绝缘子的安全。利用应力槽12的深度H和槽底半径R可调节右刷臂1和左刷臂2碰撞绝缘子时的最小安全力。
权利要求
1.一种可变半径清扫手爪，包括右刷臂(1)、左刷臂(2)、毛刷(3)、开合机构(4)和支撑板(5)，其特征在于，右刷臂(1)和左刷臂(2)的根部分别对称铰接于支撑板(5)，它们的头部分别位于两个水平面上，多个毛刷(3)分别设在右刷臂(1)上侧和左刷臂(2)下侧，开合机构(4)固定在支撑板(5)上，同时分别连接右刷臂(1)和左刷臂(2)的根部。
2.根据权利要求1所述的可变半径清扫手爪，其特征是，所述的右刷臂(1)和左刷臂(2)分别均包括K个臂节(7)和K-1个连杆(6)，j号臂节(7)的头部和j+1号臂节(7)的根部铰接，j号臂节(7)的头部外侧和j+2号臂节(7)的根部内侧通过连杆(6)连接，2号臂节(7)的根部内侧通过连杆(6)连接于支撑板(5)。
3.根据权利要求1或者2所述的可变半径清扫手爪，其特征是，所述的左刷臂(2)，其1号臂节(7)的头部和2号臂节(7)根部分别上下铰接在一起，其它臂节(7)仍保持在同一平面内铰接。
4.根据权利要求1所述的可变半径清扫手爪，其特征是，所述的毛刷(3)分两层，分别交错地设在右刷臂(1)的上侧和左刷臂(2)的下侧。
5.根据权利要求1所述的可变半径清扫手爪，其特征是，所述的开合机构(4)包括推进缸(8)、开合连杆(9)、转动连杆(10)和连接杆(11)，推进缸(8)固定于支撑板(5)，开合连杆(9)的一端铰接于1号臂节(7)中部，另一端铰接转动连杆(10)，转动连杆(10)的另一端铰接于连接杆(11)，转动连杆(10)的中部铰接于支撑板(5)，连接杆(11)的另一端连接于推进缸(8)的活塞。
6.根据权利要求1或者2的可变半径清扫手爪，其特征是，所述的连杆(6)，在其上设有应力槽(12)。
全文摘要
一种可变半径清扫手爪，属于机械手技术领域。本发明包括右刷臂、左刷臂、毛刷、开合机构和支撑板，右刷臂和左刷臂的根部分别对称铰接于支撑板，右刷臂和左刷臂的头部分别设在两个水平面上，且在运动过程中互不干涉，并以交叉的方式环抱绝缘子；多个毛刷分别设在右刷臂上侧和左刷臂下侧；开合机构固定在支撑板上，同时分别铰接于右刷臂和左刷臂的根部，用于完成右刷臂和左刷臂的开合动作。本发明的可连续改变右刷臂和左刷臂的弯曲半径，在清扫锥形绝缘子的整个过程中可将其完全环抱，地面设备不需要移动位置即可完成绝缘子的完全清扫，且安全可靠。
文档编号B25J15/00GK1736621SQ20051002929
公开日2006年2月22日 申请日期2005年9月1日 优先权日2005年9月1日
发明者宋涛, 杨汝清, 翁新华, 顾毅 申请人:上海交通大学