一种断引流线作业工具及其操作方法与流程

本发明涉及一种适用于配网带电作业机器人的断引流线作业工具及其操作方法，属于带电作业机器人技术领域。

背景技术：

断引流线是电力行业最为常见的一种作业流程，目前断引流线作业的主要方式是使用绝缘杆断线剪的绝缘杆作业法或使用棘轮电缆切刀的绝缘手套作业法。在完成绝缘遮蔽后，作业人员先用绝缘锁杆将待断引线固定，然后使用绝缘杆断线剪或棘轮电缆切刀在分支线路引线与主导线的连接处将引线剪断，最后在分支线路耐张线夹处将引线剪断并取下。整个作业过程中需要使用多种绝缘防护用具及绝缘工具，而且需要人为手动操作，存在操作繁琐、安全风险高等问题。

随着机器人在特种行业中的发展，针对目前带电断引流线存在的诸多缺陷，为提高作业效率，有必要开发一种机器人末端执行工具，由机器人完成断引流线的作业任务。

技术实现要素：

发明目的：为解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种断引流线作业工具及其操作方法，能够配合机器人完成断引流线自动化作业，适用于不同线径电缆的剪切作业，而且自带引线夹持机构，有效提高作业效率，规避人工作业的风险。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供的一种断引流线作业工具，包括驱动组件、剪切组件；所述驱动组件包括支撑端、推杆、连杆，所述剪切组件包括剪切刀，两个剪切刀铰接于支撑端上形成剪切副，所述推杆的一端呈t字型，其两侧延伸端分别通过连杆与两个剪切刀铰接，通过推杆的推拉运动实现两个剪切刀的开合控制。

进一步的，所述作业工具还包括对接组件，所述对接组件用于实现驱动组件与机械臂的定位对接。

进一步的，所述驱动组件还包括传动组件，所述传动组件在机械臂的驱动作用下带动推杆的推拉运动。

进一步的，所述传动组件包括传动轴、齿轮组件、滚珠丝杆、螺母座，所述传动轴通过齿轮组件与滚珠丝杆传动连接，所述螺母座与滚珠丝杆上的丝杆螺母固定，所述推杆的另一端与螺母座固定，所述推杆与支撑端滑动连接，通过传动轴带动滚珠丝杆的转动，进而通过螺母座带动推杆的伸缩运动。

进一步的，所述剪切刀上设有夹持组件，通过剪切刀的开合运动带动夹持组件实现引线夹持动作。剪切刀上自带引线夹持设计，无需通过额外的机械夹爪实现夹持动作，在保证作业安全性的同时简化作业工具和操作流程，有效提高作业效率。

进一步的，所述夹持组件包括夹紧块、安装座一、安装座二、弹性连接件，所述安装座一、安装座二分别安装于两个剪切刀上，且两个夹紧块分别通过弹性连接件连接于安装座一、安装座二上，通过剪切刀的开合运动带动两个夹紧块实现引线夹持动作。

进一步的，所述弹性连接件包括带肩无油衬套、矩形弹簧、轴肩螺钉三，所述带肩无油衬套分别安装于安装座一、安装座二上，所述轴肩螺钉三贯穿带肩无油衬套后与夹紧块连接固定，所述矩形弹簧套接于轴肩螺钉三上，用于实现夹紧块与安装座一、安装座二的弹性连接，由此可实现不同线径引线的弹性夹持。

进一步的，所述剪切组件还包括u型导向片，所述u型导向片固定于支撑端上，用于实现作业过程中引线的定位导向与滑移支撑。

进一步的，所述剪切组件还包括夹块，所述夹块固定于其中一个剪切刀顶部，用于在剪切过程中保持两个剪切刀的完全贴合，避免因剪切反作用力引起剪切刀偏斜从而导致破坏失效。

上述断引流线作业工具的操作方法，包括以下步骤：

s1、引线定位：通过机械臂将作业工具送达作业区域并使剪切刀逐渐接近待断引线，待引线完全进入剪切区域后，机械臂滑移调整剪切刀至待断引线根部；

s2、引线剪切：机械臂通过传动组件带动推杆的进给，使剪切刀逐渐闭合，完成引线剪切的同时带动夹持组件夹紧被断引线；

s3、引线释放：另一机械臂以同样动作完成引线另一端的断线操作，而后两机械臂将被断引线移至安全释放区域，通过传动组件带动推杆的回拉，剪切刀打开的同时带动夹持组件松开被断引线。

有益效果：本发明提供的一种断引流线作业工具及其操作方法，相对于现有技术，具有以下优点：1、能够配合机器人完成断引流线自动化作业，结构简单，操作方便，定位精度和作业稳定性高，有效提高作业效率，规避人工作业的风险；

2、自带夹持机构与防破坏失效设计，适用于不同线径引线的剪切、夹持和丢弃，作业效率及安全性极大提高。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一的正面剖视图；

图3为本发明实施例一的轴侧图；

图4为本发明实施例一的断引线作业示意图；

图5为本发明实施例二的整体结构示意图；

图6为本发明实施例二的正面剖视图；

图7为本发明实施例二的轴侧图；

图8为本发明实施例二的断引线作业示意图；

图中包括：1、剪切组件，2、夹持组件，3、驱动组件，4、防护组件，5、对接组件，6、剪切刀，7、轴肩螺钉二，8、连杆，9、推杆，10、轴承三，11、断线器后壳，12、滚珠丝杆，13、螺母座，14、固定端，15、大齿轮，16、胀紧套，17、传动轴，18、轴承一，19、轴用弹性挡圈一，20、导正定位盘，21、上锁杆，22、弹簧，23、斜面块，24、工具盘，25、传递销，26、过渡支撑，27、轴承二，28、轴用弹性挡圈二，29、小齿轮，30、普通平键，31、连接轴，32、断线器前壳，33、衬套，34、连杆轴，35、u型导向片，36、夹紧块，37、矩形弹簧，38、安装座一，39、带肩无油衬套，40、支撑端，41、轴用弹性挡圈三，42、安装座二，43、轴肩螺钉三，44、螺母，45、挡圈一，46、夹块，47、轴肩螺钉一，48、小锥齿轮，49、齿轮轴，50、轴承四，51、轴用钢丝挡圈，52、挡圈二。

具体实施方式

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。

本发明提供的一种断引流线作业工具，能够配合机器人完成断引流线自动化作业，适用于不同线径电缆的剪切作业，而且自带引线夹持机构，有效提高作业效率，规避人工作业的风险。在实际应用中，该断引流线作业工具可以采用多种结构形式，以满足不同环境的作业需求，下面给出竖刀和横刀两种实施方式以供参考。

实施例一

如图1所示为一种行星丝杆竖刀断线器工具，包含对接组件5、驱动组件3、剪切组件1、夹持组件2及防护组件4，其中剪切组件1相对于机械臂竖向设置。

如图2所示，对接组件5包含工具盘24、斜面块23、上锁杆21、导正定位盘20、弹簧22。三个斜面块23通过落定安装在工具盘24上，上锁杆21通过圆柱销与工具盘24连接，二者之间压缩一根弹簧22，导正定位盘20与工具盘24通过三颗螺钉连接。

驱动组件3包含传递销25、传动轴17、过渡支撑26、小齿轮29、大齿轮15、滚珠丝杆12、固定端14、螺母座13、支撑端40、连接轴31、推杆9、连杆8。

过渡支撑26通过螺钉固定于固定端14底部，传动轴17通过轴承一18、轴承二27安装于过渡支撑26内，传递销25安装在传动轴17末端，与机械臂的末端输出轴贴合，传递扭矩。轴承一18由轴用弹性挡圈一19安装于过渡支撑26底部，轴承二27由轴用弹性挡圈二28安装于过渡支撑26顶部，通过导正定位盘20压紧轴承一18，通过螺钉将对接组件固定在过渡支撑26上。

小齿轮29与传动轴17通过普通平键30传递扭矩，并通过大垫片与螺钉将小齿轮29固定在传动轴17端部，三根滚珠丝杆12围绕小齿轮29布置，三个大齿轮15与滚珠丝杆12通过胀紧套16连接固定，三个大齿轮15均与小齿轮29啮合，将传动轴17的扭矩传递到三根滚珠丝杆12上，完成扭矩传递。

滚珠丝杆12通过轴承三10安装于支撑端40与固定端14之间，固定端14与支撑端40之间通过连接轴31连接固定，螺母座13与三根滚珠丝杆12的丝杆螺母连接固定，通过滚珠丝杆12的旋转带动螺母座13的直线运动。

推杆9通过衬套33贯穿支撑端40设置，其一端与螺母座13连接固定，且另一端呈t字型，t字型的两个延伸端分别通过连杆8与两个剪切刀6铰接，通过连杆轴34、轴用弹性挡圈三41实现连杆8与推杆9、连杆8与剪切刀6的转动连接，通过连杆8与连杆轴34，实现推杆9与剪切刀6之间的传动连接。

如图3所示，剪切组件1包含剪切刀6、夹块46、挡圈一45、挡圈二52、u型导向片35、轴肩螺钉一47、轴肩螺钉二7、螺母44。通过轴肩螺钉二7、螺母44将剪切刀6、挡圈一45、挡圈二52、u型导向片35夹紧固定于支撑端40上，两个剪切刀6形成剪切副，由此通过推杆9的推拉运动实现两个剪切刀6的开合控制。

进一步的，两个u型导向片35通过螺钉与支撑端40固定，用于实现断线器插入待断引线后滑移调整的导向；夹块46通过轴肩螺钉一47固定于其中一个剪切刀6顶部，用于在剪切过程中保持两剪切刀6的完全贴合，避免因剪切反作用力引起剪切刀6偏斜从而导致破坏失效。

夹持组件2包含夹紧块36、安装座一38、安装座二42、带肩无油衬套39、矩形弹簧37、轴肩螺钉三43。安装座一38、安装座二42分别安装于两个剪切刀6上，通过螺钉连接固定。带肩无油衬套39压入安装座一38、安装座二42的安装孔内，轴肩螺钉三43从底部穿过带肩无油衬套39后与夹紧块36连接固定，矩形弹簧37套接于轴肩螺钉三43上，用于实现夹紧块36与安装座一38、安装座二42之间的弹性连接。

剪切作业时，安装座一38、安装座二42随两个剪切刀6运动，使两个夹紧块36逐渐靠近并夹紧引线，完成夹持动作；完成剪切作业后，丢弃引线时，安装座一38、安装座二42随两个剪切刀6逐渐张开，在矩形弹簧37反作用力下，夹紧块36逐渐回弹，逐渐松开引线，完成丢弃引线动作。

防护组件4包含断线器前壳32和断线器后壳11。断线器前壳32、断线器后壳11与支撑端40、过渡支撑26之间通过螺钉连接固定，断线器前壳32和断线器后壳11将驱动组件3中部罩住，用于实现滚珠丝杆与齿轮等传动零部件的有效防护。

基于上述断引流线作业工具的操作方法，包括以下步骤：

s1、断线准备：完成对接后，机械臂取出断线器工具，并驱动传动轴17反转，经驱动组件带动剪切刀6运动至最大张口极限；

s2、引线定位：通过机械臂将断线器工具送达作业区域，比对并确定剪线位置后，机械臂运动使剪切刀6逐渐接近待断引线，待引线完全进入剪切区域后，机械臂滑移调整剪切刀6至待断引线根部；

s3、引线剪切：如图4所示，通过机械臂驱动传动轴17正转，经滚珠丝杆带动推杆进给，使剪切刀6逐渐闭合，完成断线动作，同时安装座一38、安装座二42随两个剪切刀6运动，使两个夹紧块36逐渐靠近并夹紧被断引线，完成夹持动作；

s4、引线释放：另一机械臂以同样动作完成引线另一端的断线操作，而后两机械臂将被断引线移至安全释放区域，并驱动传动轴42反转，经驱动组件带动剪切刀6打开，同时剪切刀带动夹紧块36松开并丢弃引线，完成断引流线作业。

实施例二

如图5所示为一种行星丝杆横刀断线器工具，其结构组成与与实施例一基本相同，同样包含对接组件5、驱动组件3、剪切组件1、夹持组件2及防护组件4，不同的是剪切组件1相对于机械臂横向设置，因此驱动组件3的结构发生了变化。

驱动组件3包含传递销25、传动轴17、过渡支撑26、小锥齿轮48、齿轮轴49、大齿轮15、滚珠丝杆12、固定端14、螺母座13、支撑端40、连接轴31、推杆9、连杆8。

过渡支撑26通过螺钉固定于支撑端40上，传动轴17通过轴承一18、轴承二27安装于过渡支撑26内，传递销25安装在传动轴17末端，与机械臂的末端输出轴贴合，传递扭矩。轴承一18由轴用弹性挡圈一19安装于过渡支撑26底部，轴承二27由轴用弹性挡圈二28安装于过渡支撑26顶部，通过导正定位盘20压紧轴承一18，通过螺钉将对接组件固定在过渡支撑26上。

小锥齿轮48与传动轴17通过普通平键30传递扭矩，并通过大垫片与螺钉将小锥齿轮48固定在传动轴17端部，小锥齿轮48与齿轮轴49的锥齿部分啮合，齿轮轴49通过轴承四50、轴用钢丝挡圈51安装于支撑端40中心处，三根滚珠丝杆12围绕齿轮轴49布置，三个大齿轮15与滚珠丝杆12通过胀紧套16连接固定，三个大齿轮15均与齿轮轴49的直齿部分啮合，通过一系列齿轮传动将传动轴17的扭矩传递到三根滚珠丝杆12上，完成扭矩传递。

滚珠丝杆12通过轴承三10安装于支撑端40与固定端14之间，固定端14与支撑端40之间通过连接轴31连接固定，螺母座13与三根滚珠丝杆12的丝杆螺母连接固定，通过滚珠丝杆12的旋转带动螺母座13的直线运动。

推杆9通过衬套33贯穿齿轮轴49设置，其一端与螺母座13连接固定，且另一端呈t字型，t字型的两个延伸端分别通过连杆8与两个剪切刀6铰接，通过连杆轴34、轴用弹性挡圈三41实现连杆8与推杆9、连杆8与剪切刀6的转动连接，通过连杆8与连杆轴34，实现推杆9与剪切刀6之间的传动连接。

可以看出，实施例二与实施例一的区别仅在于剪切组件1与机械臂的相对位置，那么两种断线器工具的操作方法也是相同的，在此不作赘述。

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。