专利名称：高压带电清扫两自由度绝缘机械臂的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种高压绝缘技术领域的装置，尤其涉及的是一种高压带电清扫
两自由度绝缘机械臂。
背景技术：
现有高压带电清扫设备的产品中，没有适合35KV以下高压变电站户内电器设备 的摇控式带电清扫机的绝缘清扫臂。目前，国内35KV以下高压变电站户内电器设备的带电 清扫仍停留在人工手持式清扫状态，人工手持式带电清扫不仅安全程度低，而且劳动强度 大。 经对现有技术文献的检索发现，《西北电力技术》2002年第5期，喻华玉，徐文澄发 表了 "BRO便携式软轴连接高压带电清扫机在国内的应用"的文章，该文章中清扫机有落地 式动力源和手持式清扫器两部分组成，手持式清扫器部分主要由绝缘主轴、空心绝缘管短 软轴毛刷盘组成，采用大功率电机作为动力源软轴传递动力带动手持式清扫器的毛刷盘高 速旋转完成清扫作业。由于操作人员需要手持该清扫器进行带电清扫作业，劳动强度大，安 全保障程度低。 进一步检索发现，中国实用新型专利申请号CN200620129849.X，名称便携式高 压带电清扫机，该技术利用小型电动机作为动力源；用实心绝缘棒作为功率传动的绝缘主 轴，绝缘主轴上固定了多个转动轴承，整体松动地装置在空心绝缘管内，构成主绝缘杆，在 空心绝缘管外还设置了高压试验接地环，主绝缘杆上端装设有短软轴和毛刷盘，下端通过 连接套安装小型电动机，组成绝缘清扫器；毛刷盘上装有传动齿轮、毛刷和支撑限位垫；毛 刷盘通过活动关节连接器及短软轴与主绝缘杆上端相连。绝缘清扫器还装配有三种升降机 构，升降机构I是绝缘单杆支撑手轮升降器，升降机构II是绝缘单杆支撑电动升降器，升降 机构III是绝缘三角架支撑电动升降器。该技术技术仍属于人工手持式清扫，或借助于简 易升降机构用于较高位置高度的绝缘瓷瓶的带电清扫，常用于室外高压带电清扫作业，而 且清扫器只有一个主动自由度，既毛刷盘的旋转清扫运动。 35KV变电站户内需要清扫的电器对象如绝缘子、穿墙套管、隔离开关等其位姿多 种多样，有垂直式、倾斜式、水平式，另外由于清扫作业在室内，楼道场地空间狭小，特别要
求清扫机械臂最好具有两个主动自由度，即毛刷相对于机械臂末端的摆动和毛刷的旋转清 扫运动。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高压带电清扫两自由度绝缘机 械臂，适合35KV以下高压变电站户内的电器清扫。本发明利用两个安装在绝缘机械臂下端 的直流减速电机，通过绝缘机械臂内部设置的多套带传动、锥齿轮传动、转动套管的转动、 绝缘主轴(第三转轴)的转动等，使安装在绝缘机械臂上端的毛刷具有两个运动自由度，既 毛刷绕绝缘机械臂上端的摆动和毛刷自身的旋转清扫运动，使清扫机能适应多种位姿取向的被清扫对象，同时，由于直流减速电机下置，减轻了绝缘机械臂上端的重量，而且机械臂 中间无任何电源及控制导线，保证了设备操作过程中的绝缘安全性。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括毛刷、旋转机构、摆动机构、旋转 电机、摆动电机和绝缘外壳，其中毛刷分别与旋转机构和摆动机构相连，旋转机构和旋转 电机相连，摆动机构和摆动电机相连，旋转机构、摆动机构、旋转电机和摆动电机都设置于 绝缘外壳内部。 所述的旋转机构包括毛刷转轴、输出端轴承座、第一被动锥齿轮、第一主动锥齿 轮、第一转轴、第一被动带轮、第一传动带、第一主动带轮、第二转轴、第二被动锥齿轮、第二 主动锥齿轮、第三转轴、第三被动锥齿轮、第三主动锥齿轮、第四转轴、第二被动带轮、第二 传动带和第二主动带轮，其中毛刷和毛刷转轴相连，毛刷转轴设于输出端轴承座内，第一 被动带轮和第一转轴固定相连，第一被动锥齿轮和毛刷转轴的底端固定相连，第一主动锥 齿轮和第一转轴固定相连，第一主动锥齿轮和第一被动锥齿轮相啮合，第一主动带轮和第 二转轴固定相连，第一传动带套接于第一主动带轮和第一被动带轮上，第二被动锥齿轮和 第二转轴固定相连，第二主动锥齿轮和第三转轴的顶端固定相连，第二主动锥齿轮和第二 被动锥齿轮相啮合，第三被动锥齿轮和第三转轴的底端固定相连，第三被动锥齿轮和第三 主动锥齿轮相啮合，第三主动锥齿轮和第四转轴固定相连，第四转轴和第二被动带轮固定 相连，第二主动带轮和旋转电机的输出轴固定相连，第二传动带套接于第二主动带轮和第 二被动带轮上。 所述的摆动机构包括第三主动带轮、第三传动带、第三被动带轮、第五转轴、第四 主动锥齿轮、第四被动锥齿轮、转动套管、第五主动锥齿轮、第五被动锥齿轮、第六转轴、第 四主动带轮、第四传动带、第四被动带轮、第七转轴、摆动连接板、摆动轴承座和输入端轴承 座，其中第三主动带轮和摆动电机的输出轴固定相连，第三被动带轮和第五转轴固定相 连，第三传动带套接于第三主动带轮和第三被动带轮上，第五转轴和第四主动锥齿轮固定 相连，第四被动锥齿轮和转动套管的下端固定相连，第四主动锥齿轮和第四被动锥齿轮相 啮合，第五主动锥齿轮和转动套管的上端固定连接，第三转轴套接于转动套管内，第五被动 锥齿轮和第六转轴固定相连，第五主动锥齿轮和第五被动锥齿轮相啮合，第六转轴和第四 主动带轮固定相连，第四被动带轮和第七转轴固定相连，第四传动带套接于第四主动带轮 和第四被动带轮上，摆动连接板的中心和第七转轴键连，摆动连接板和摆动轴承座固定相 连，输出端轴承座和摆动轴承座之间固定相连，摆动轴承座和输入端轴承座之间通过滚针 轴承同轴设置。 所述的第一主动锥齿轮和第一被动锥齿轮构成了第一轮齿啮合副，第二主动锥齿
轮和第二被动锥齿轮构成了第二轮齿啮合副，第三主动锥齿轮和第三被动锥齿轮构成了第
三轮齿啮合副，第四主动锥齿轮和第四被动锥齿轮构成了第四轮齿啮合副，第五主动锥齿
轮和第五被动锥齿轮构成了第五轮齿啮合副。
所述的旋转电机和摆动电机是直流减速电机。 本发明的工作过程旋转电机输出的动力依次经过第二主动带轮、第二传动带、第 二被动带轮、第四转轴、第三主动锥齿轮、第三被动锥齿轮、第三转轴、第二主动锥齿轮、第 二被动锥齿轮、第二转轴、第一主动带轮、第一传动带、第一被动带轮、第一转轴、第一主动 锥齿轮、第一被动锥齿轮和毛刷转轴，最后传给毛刷作旋转清扫运动。
摆动电机输出的动力依次经过第三主动带轮、第三传动带、第三被动带轮、第五转
轴、第四主动锥齿轮、第四被动锥齿轮、转动套管、第五主动锥齿轮、第五被动锥齿轮、第六
转轴、第四主动带轮、第四传动带、第四被动带轮、第七转轴、摆动连接板、摆动轴承座，最后
传给输出端轴承座连同毛刷转轴和毛刷一起绕摆动轴承座的中心线摆动运动。 通过控制摆动电机的正转和反转而使输出端轴承座连同毛刷转轴和毛刷一起绕
摆动轴承座的中心线正、反摆动，使毛刷相对于绝缘机械臂上端摆动轴承座中心线倾斜一
个合适的清扫角度，然后启动第一减速电机，使毛刷产生旋转清扫运动。 本发明相比现有技术具有以下优点两个电机都布置在绝缘机械臂的下端，一方 面减轻了绝缘机械臂上端的重量，另一方面绝缘机械臂内部从上端到下端没有直连电源和 控制导线，确保了在带电清扫时绝缘机械臂具有良好的高压绝缘安全性；在绝缘机械臂上 端设置了摆动自由度，使毛刷通过摆动一定角度以适应被清扫对象的位姿取向，提高了清 扫效率。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 如图l所示，本书实例包括毛刷1、旋转机构2、摆动机构3、旋转电机4、摆动电机 5和绝缘外壳6，其中毛刷1分别与旋转机构2和摆动机构3相连，旋转机构2和旋转电机 4相连，摆动机构3和摆动电机5相连，旋转机构2、摆动机构3、旋转电机4和摆动电机5都 设置于绝缘外壳6内部。 所述的旋转机构2包括毛刷转轴7、输出端轴承座8、第一被动锥齿轮9、第一主 动锥齿轮10、第一转轴11、第一被动带轮12、第一传动带13、第一主动带轮14、第二转轴 15、第二被动锥齿轮16、第二主动锥齿轮17、第三转轴18、第三被动锥齿轮19、第三主动锥 齿轮20、第四转轴21、第二被动带轮22、第二传动带23和第二主动带轮24，其中毛刷1和 毛刷转轴7相连，毛刷转轴7设于输出端轴承座8内，第一被动带轮12和第一转轴11固定 相连，第一被动锥齿轮9和毛刷转轴7的底端固定相连，第一主动锥齿轮10和第一转轴11 固定相连，第一主动锥齿轮10和第一被动锥齿轮9相啮合，第一主动带轮14和第二转轴15 固定相连，第一传动带13套接于第一主动带轮14和第一被动带轮12上，第二被动锥齿轮 16和第二转轴15固定相连，第二主动锥齿轮17和第三转轴18的顶端固定相连，第二主动 锥齿轮17和第二被动锥齿轮16相啮合，第三被动锥齿轮19和第三转轴18的底端固定相 连，第三被动锥齿轮19和第三主动锥齿轮20相啮合，第三主动锥齿轮20和第四转轴21固 定相连，第四转轴21和第二被动带轮22固定相连，第二主动带轮24和旋转电机4的输出 轴固定相连，第二传动带23套接于第二主动带轮24和第二被动带轮22上。
所述的摆动机构3包括第三主动带轮25、第三传动带26、第三被动带轮28、第 五转轴29、第四主动锥齿轮30、第四被动锥齿轮31、转动套管32、第五主动锥齿轮33、第五
5被动锥齿轮34、第六转轴35、第四主动带轮36、第四传动带37、第四被动带轮38、第七转轴 39、摆动连接板40、摆动轴承座41和输入端轴承座42，其中第三主动带轮25和摆动电机 5的输出轴固定相连，第三被动带轮28和第五转轴29固定相连，第三传动带26套接于第 三主动带轮25和第三被动带轮28上，第五转轴29和第四主动锥齿轮30固定相连，第四被 动锥齿轮31和转动套管32的下端固定相连，第四主动锥齿轮30和第四被动锥齿轮31相 啮合，第五主动锥齿轮33和转动套管32的上端固定连接，第三转轴18套接于转动套管32 内，第五被动锥齿轮34和第六转轴35固定相连，第五主动锥齿轮33和第五被动锥齿轮34 相啮合，第六转轴35和第四主动带轮36固定相连，第四被动带轮38和第七转轴39固定相 连，第四传动带37套接于第四主动带轮36和第四被动带轮38上，摆动连接板40的中心和 第七转轴39键连，摆动连接板40和摆动轴承座41固定相连，输出端轴承座8和摆动轴承 座41之间固定相连，摆动轴承座41和输入端轴承座42之间通过滚针轴承同轴设置。
所述的旋转电机4输出的动力依次经过第二主动带轮24、第二传动带23、第二被 动带轮22、第四转轴21、第三主动锥齿轮20、第三被动锥齿轮19、第三转轴18、第二主动锥 齿轮17、第二被动锥齿轮16、第二转轴15、第一主动带轮14、第一传动带13、第一被动带轮 12、第一转轴11、第一主动锥齿轮10、第一被动锥齿轮9和毛刷转轴7，最后传给毛刷1作旋 转清扫运动。 所述的第一主动锥齿轮10和第一被动锥齿轮9构成了第一轮齿啮合副，第二主动
锥齿轮17和第二被动锥齿轮16构成了第二轮齿啮合副，第三主动锥齿轮20和第三被动锥
齿轮19构成了第三轮齿啮合副，第四主动锥齿轮30和第四被动锥齿轮31构成了第四轮齿
啮合副，第五主动锥齿轮33和第五被动锥齿34轮构成了第五轮齿啮合副。 所述的旋转电机4和摆动电机5都布置于绝缘外壳6的下端，减轻了绝缘机械臂
上端的重量。 所述的旋转电机4和摆动电机5是直流减速电机，使得整个机械臂内部从上端到 下端没有直连电源和控制导线，确保了在带电清扫时绝缘机械臂具有良好的高压绝缘安全 性。 所述的摆动电机5输出的动力依次经过第三主动带轮25、第三传动带26、第三被 动带轮28、第五转轴29、第四主动锥齿轮30、第四被动锥齿轮31、转动套管32、第五主动锥 齿轮33、第五被动锥齿轮34、第六转轴35、第四主动带轮36、第四传动带37、第四被动带轮 38、第七转轴39、摆动连接板40、摆动轴承座41，最后传给输出端轴承座8连同毛刷转轴7 和毛刷1 一起绕摆动轴承座41的中心线摆动运动。 通过控制摆动电机5的正转和反转而使输出端轴承座8连同毛刷转轴7和毛刷1 一起绕摆动轴承座41的中心线正、反摆动，使毛刷1相对于绝缘机械臂上端摆动轴承座41 中心线倾斜一个合适的清扫角度，然后启动旋转电机4，使毛刷1产生旋转清扫运动。
权利要求
一种高压带电清扫两自由度绝缘机械臂，包括毛刷、绝缘外壳、旋转电机和摆动电机，其特征在于，还包括旋转机构和摆动机构，所述的旋转机构包括毛刷转轴、输出端轴承座、第一被动锥齿轮、第一主动锥齿轮、第一转轴、第一被动带轮、第一传动带、第一主动带轮、第二转轴、第二被动锥齿轮、第二主动锥齿轮、第三转轴、第三被动锥齿轮、第三主动锥齿轮、第四转轴、第二被动带轮、第二传动带和第二主动带轮，其中毛刷和毛刷转轴相连，毛刷转轴设于输出端轴承座内，第一被动带轮和第一转轴固定相连，第一被动锥齿轮和毛刷转轴的底端固定相连，第一主动锥齿轮和第一转轴固定相连，第一主动锥齿轮和第一被动锥齿轮相啮合，第一主动带轮和第二转轴固定相连，第一传动带套接于第一主动带轮和第一被动带轮上，第二被动锥齿轮和第二转轴固定相连，第二主动锥齿轮和第三转轴的顶端固定相连，第二主动锥齿轮和第二被动锥齿轮相啮合，第三被动锥齿轮和第三转轴的底端固定相连，第三被动锥齿轮和第三主动锥齿轮相啮合，第三主动锥齿轮和第四转轴固定相连，第四转轴和第二被动带轮固定相连，第二主动带轮和旋转电机的输出轴固定相连，第二传动带套接于第二主动带轮和第二被动带轮上；所述的摆动机构包括第三主动带轮、第三传动带、第三被动带轮、第五转轴、第四主动锥齿轮、第四被动锥齿轮、转动套管、第五主动锥齿轮、第五被动锥齿轮、第六转轴、第四主动带轮、第四传动带、第四被动带轮、第七转轴、摆动连接板、摆动轴承座和输入端轴承座，其中第三主动带轮和摆动电机的输出轴固定相连，第三被动带轮和第五转轴固定相连，第三传动带套接于第三主动带轮和第三被动带轮上，第五转轴和第四主动锥齿轮固定相连，第四被动锥齿轮和转动套管的下端固定相连，第四主动锥齿轮和第四被动锥齿轮相啮合，第五主动锥齿轮和转动套管的上端固定连接，第三转轴套接于转动套管内，第五被动锥齿轮和第六转轴固定相连，第五主动锥齿轮和第五被动锥齿轮相啮合，第六转轴和第四主动带轮固定相连，第四被动带轮和第七转轴固定相连，第四传动带套接于第四主动带轮和第四被动带轮上，摆动连接板的中心和第七转轴键连，摆动连接板和摆动轴承座固定相连，输出端轴承座和摆动轴承座之间固定相连，摆动轴承座和输入端轴承座之间通过滚针轴承同轴设置；毛刷分别与所述的旋转机构和所述的摆动机构相连，所述的旋转机构和旋转电机相连，所述的摆动机构和摆动电机相连，旋转机构、摆动机构、旋转电机和摆动电机都设置于绝缘外壳内部。
2. 根据权利要求l所述的高压带电清扫两自由度绝缘机械臂，其特征是，所述的第一 主动锥齿轮和第一被动锥齿轮构成了第一轮齿啮合副，第二主动锥齿轮和第二被动锥齿轮 构成了第二轮齿啮合副，第三主动锥齿轮和第三被动锥齿轮构成了第三轮齿啮合副，第四 主动锥齿轮和第四被动锥齿轮构成了第四轮齿啮合副，第五主动锥齿轮和第五被动锥齿轮 构成了第五轮齿啮合副。
3. 根据权利要求1所述的高压带电清扫两自由度绝缘机械臂，其特征是，所述的旋转 电机和摆动电机是直流减速电机。
4. 根据权利要求1所述的高压带电清扫两自由度绝缘机械臂，其特征是，所述的旋转 电机和摆动电机设置于绝缘外壳的下端。
全文摘要
一种高压绝缘技术领域的高压带电清扫两自由度绝缘机械臂，包括毛刷、旋转机构、摆动机构、旋转电机、摆动电机和绝缘外壳，毛刷分别与旋转机构和摆动机构相连，旋转机构和旋转电机相连，摆动机构和摆动电机相连，旋转机构、摆动机构、旋转电机和摆动电机都设置于绝缘外壳内部，两个电机都布置在绝缘机械臂的下端，一方面减轻了绝缘机械臂上端的重量，另一方面绝缘机械臂内部从上端到下端没有直连电源和控制导线，确保了在带电清扫时绝缘机械臂具有良好的高压绝缘安全性；在绝缘机械臂上端设置了摆动自由度，使毛刷通过摆动一定角度以适应被清扫对象的位姿取向，提高了清扫效率。
文档编号B25J9/08GK101791612SQ201010137050
公开日2010年8月4日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者武超, 高雪官 申请人:上海交通大学