一种带操作臂的自动登杆装置的制作方法

本发明涉及电力施工辅助工具技术领域，特别是涉及一种带操作臂的自动登杆装置。

背景技术：

在电力线路检修过程中，经常需要检修人员攀爬电杆或借助高空作业车进行高空作业。检修人员携带检修工具并借助攀爬工具攀爬十几米高的电杆需要消耗较大的体能；同时，检修人员在高空作业时，距离带电输电线距离较小，存在不安全因素，且通常需要长时间仰头凝视作业，容易出现疲劳，不利于检测人员的身体健康。

现有的登杆装置，通过两侧夹紧、一侧驱动滚轮转动的方式实现装置在电杆上的夹持和攀爬，不仅夹持效果不好，且无法自动调节夹持组件的相对位置以适应电杆外径的连续变化；驱动滚轮只能进行垂直方向上的行进，不具备螺旋上升的功能，需要在登杆装置夹紧之前调整好操作臂或作业装置的作业位置，无法在行进过程中实现作业装置的灵活调整，使用不便；利用操作臂进行检修作业时，操作臂在登杆装置上的位置固定，无法实现操作臂空间位姿的自由调整，必须在登杆装置攀爬之前调整好操作臂的位姿，增加了调整的工作量，降低了检修工作的效率。

因此亟需提供一种带操作臂的自动登杆装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种带操作臂的自动登杆装置，以实现在电杆上的快速夹持、自动攀爬，以及操作臂夹持后位姿的灵活调整。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种带操作臂的自动登杆装置，用于电杆的登杆及线路检修作业，包括框架、登杆单元、用于操作臂的夹持及位姿调整的操作臂调姿单元；

所述框架包括主框、分别固定于主框两侧面的第一侧框、第二侧框；

所述登杆单元包括固定于主框侧面并位于第一侧框和第二侧框之间的夹持驱动机构、安装于夹持驱动机构执行端的登杆驱动机构、活动连接于框架开口部的定位机构；

所述夹持驱动机构驱动登杆驱动机构靠近/远离电杆，登杆驱动机构与定位机构配合完成登杆装置在电杆上的夹持/松放；

所述登杆驱动机构用于登杆装置在电杆上夹持后的上、下移动；

所述操作臂调姿单元包括固定于主框外侧面的操作臂定位机构、安装于操作臂定位机构执行端的操作臂夹持机构。

进一步的，所述登杆驱动机构包括固定于夹持驱动机构执行端的固定支架、安装于固定支架侧面上的两组驱动组件；

所述驱动组件包括设置于固定支架侧面顶部/底部的电机支架；

所述电机支架的侧面固定安装有直行电机、转动安装有橡胶滚轮；

所述直行电机的输出轴端与橡胶滚轮的转轴轴端传动连接。

进一步的，所述驱动组件还包括安装于固定支架侧面顶部/底部的换向电机、固定于换向电机输出轴端的转动板；

所述电机支架固定于转动板的一侧。

进一步的，所述定位机构包括连接于第一侧框远离主框一侧的第一支柱、连接于第二侧框远离主框一侧的第二支柱；

所述第一支柱的外侧面转动连接有第一活动框，所述第二支柱的外侧面转动连接有第二活动框；

所述第一活动框、第二活动框的自由端通过插销活动连接。

进一步的，所述第一活动框内设置有第一安装板，第一安装板靠近主框的侧面上安装有若干个万向滚轮；

所述第二活动框内设置有第二安装板，第二安装板靠近主框的侧面安装有若干个万向滚轮。

进一步的，所述万向滚轮采用牛眼轴承。

进一步的，所述第一支柱与第二侧框的连接处、第二支柱与第一侧框的连接处均设置有定位调控机构，用于自动控制夹持驱动机构的启停。

进一步的，所述操作臂定位机构包括固定于主框外侧面的安装架、设置于安装架顶部的第一丝杠传动机构、设置于安装架底部的第二丝杠传动机构；

所述第一丝杠传动机构的执行端转动连接有v型定位组件。

进一步的，所述操作臂夹持机构包括转动连接于v型定位组件定位端的第一夹持组件、转动连接于第二丝杠传动机构执行端的第二夹持组件；

所述第一夹持组件和第二夹持组件均包括定位支架、转动连接于定位支架内的转动支架、转动安装于转动支架内的两组夹持滚轮、安装于转动支架侧面的两个减速电机；

每个所述减速电机的输出轴端分别与一组夹持滚轮的转轴轴端传动连接。

进一步的，所述框架的外侧固定有托架，所述托架上安装有用于控制登杆装置各电器元件的电控箱。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置由夹持驱动机构、登杆驱动机构和定位机构构成的登杆单元，通过夹持驱动机构驱动登杆驱动机构靠近/远离定位机构，登杆驱动机构与定位机构配合实现登杆装置在电杆上的夹持，夹持可靠，快捷方便；

2.本发明的定位机构采用通过插销活动连接的第一活动框和第二活动框，便于登杆装置在电杆外部的套设和移除；通过在第一活动框/第二活动框内设置牛眼轴承，配合登杆驱动装置的橡胶滚轮，可实现登杆装置在电杆表面的灵活移动；

3.本发明通过在登杆驱动装置中设置换向电机，以实现橡胶滚轮行进方向的调整，使登杆装置可沿电杆表面实现垂直升降或螺旋升降，便于行进过程中的越障及操作臂作业方位的调整；

4.本发明通过设置由操作臂定位机构和操作臂夹持机构构成的操作臂调姿单元，可实现操作臂夹持后，在操作臂夹持机构内的上下移动及纵横方向倾斜角度的自由调整，以满足操作臂作业位置的调整，调整灵活方便，实用性强；

5.本发明的自动登杆装置可替代人工攀爬电杆，降低操作人员工作量的同时，提高了电力施工或检修作业时的安全性，同时采用无线遥控实现全程操控，使操作过程更加轻松方便。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图之一；

图2为本发明的立体结构示意图之二；

图3为所述框架的立体结构示意图；

图4为所述定位机构的立体结构示意图之一；

图5为所述定位机构的立体结构示意图之二；

图6为所述登杆驱动机构的立体结构示意图；

图7为所述定位调控机构的立体结构示意图；

图8为所述操作臂定位机构的立体结构示意图；

图9为所述操作臂夹持机构的立体结构示意图；

图10为本发明使用状态的俯视示意图。

图中：1框架、11主框、12第一侧框、13第二侧框、14上横梁、15下横梁、16托架、2登杆单元、21夹持驱动机构、22登杆驱动机构、221固定支架、222换向电机、223转动板、224电机支架、225直行电机、226橡胶滚轮、23定位机构、231第一支柱、232第二支柱、233第一活动框、234第一安装板、235万向滚轮、236第二活动框、237第二安装板、238插销、24定位调控机构、241定位杆、242压缩弹簧、243定位挡片、244行程开关、3操作臂调姿单元、31操作臂定位机构、311安装架、312第一丝杠传动机构、313第二丝杠传动机构、314v型定位组件、32操作臂夹持机构、321第一夹持组件、3211定位支架、3212转动支架、3213夹持滚轮、3214减速电机、322第二夹持组件、4电杆、5操作臂、6滚轮、7电控箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1、图2，一种带操作臂的自动登杆装置，用于电杆的登杆及电路检修作业，可适应等直径及变直径电杆的登杆作业，包括框架1、登杆单元2、用于操作臂5的夹持及位姿调整的操作臂调姿单元3。

如图3所示，框架1包括主框11、分别固定于主框11两侧面的第一侧框12、第二侧框13。第一侧框12和第二侧框13的顶部及底部之间分别焊接有上横梁14和下横梁15，以增强框架1的整体强度，上横梁14和下横梁15均采用空心方钢制成。第一侧框12、第二侧框13的外侧分别焊接有托架16，托架16上安装有用于控制登杆装置各电器元件电控箱7。电控箱7内配置有电源及控制器，作为登杆装置的控制系统，并通过无线通讯模块与移动控制设备(如手机、平板电脑等)无线连接，以实现遥控功能。主框11、第一侧框12、第二侧框13和托架16均采用空心方钢焊接而成，使得框架1制作简单且整体质量较轻。

优选的，框架1的底部安装有若干个滚轮6，以便于登杆装置在地面上的转移。

登杆单元2包括固定于主框11侧面并位于第一侧框12和第二侧框13之间的夹持驱动机构21、安装于夹持驱动机构21执行端的登杆驱动机构22、活动连接于框架1端部开口处的定位机构23。

如图4、图5所示，所述定位机构23包括固定连接于第一侧框12远离主框11一侧的第一支柱231、固定连接于第二侧框13远离主框11一侧的第二支柱232。第一支柱231的外侧面通过合页转动连接有第一活动框233，第二支柱232的外侧面通过合页转动连接有第二活动框236。第一活动框233、第二活动框236的自由端均固定设置有连接套筒，并通过插销238活动连接，使得第一活动框233与第二活动框236形成“v”型的夹持面，以实现登杆装置在电杆4上的夹持定位，同时可适应不同直径的电杆4的夹持需要。

优选的，第一活动框233内固定设置有第一安装板234，第一安装板234靠近主框11的侧面上安装有两个万向滚轮235。第二活动框236内固定设置有第二安装板237，第二安装板237靠近主框11的侧面上安装有两个万向滚轮235。本实施例中，万向轮235采用牛眼轴承，分别固定安装于第一安装板234/第二安装板237的侧面顶部和底部，在登杆装置在电杆4上夹持时，通过四个万向轮235与电杆4的表面形成滚动的点接触，保证良好平稳的夹持定位效果的同时，可实现定位机构23在电杆4表面上的自由滚动，便于登杆装置在电杆4表面上的移动。

本实施例中，夹持驱动机构21采用电动千斤顶机构。夹持驱动机构21驱动登杆驱动机构22靠近/远离电杆4，登杆驱动机构22与定位机构23配合完成登杆装置在电杆4上的夹持/松放。

如图6所示，所述登杆驱动机构22包括固定于夹持驱动机构21执行端的固定支架221、安装于固定支架221侧面上的两组驱动组件。驱动组件包括固定于固定支架221侧面顶部/底部的电机支架224。电机支架224的侧面固定安装有直行电机225、转动安装有橡胶滚轮226。直行电机225的输出轴端与橡胶滚轮226的转轴轴端通过皮带轮传动机构传动连接。

夹持驱动机构21驱动登杆驱动机构22靠近电杆4，并与定位机构23配合使登杆装置夹持在电杆4的表面后，橡胶滚轮226的表面与电杆4的表面接触并存在摩擦力，通过直行电机225和皮带轮传动机构驱动橡胶滚轮226转动，可实现登杆装置在电杆4上夹持后的上、下垂直移动。

作为优选的，驱动组件还包括安装于固定支架221侧面顶部/底部的换向电机222、固定于换向电机222输出轴端的转动板223，电机支架224固定于转动板223的一侧。通过换向电机222驱动转动板223的转动，实现电机支架224、直行电机225及橡胶滚轮226的整体位置调整，即登杆装置在电杆4表面夹持后橡胶滚轮226沿电杆4表面行进的方向调整，从而实现登杆装置在电杆4上夹持后的上、下螺旋移动。

直行电机255和换向电机222均选用555型直流电机，且其尾部加装霍尔编码器，可以形成对电机转动角位移的检测并形成反馈控制，实现电机转动的数控化控制。

进一步的，第一支柱231与第二侧框13的连接处、第二支柱232与第一侧框12的连接处均设置有两组定位调控机构24，第一支柱231/第二支柱232通过定位调控机构24活动连接于第一侧框12/第二侧框13的侧面。定位调控机构24用于自动控制夹持驱动机构21动力装置的启停，以实现登杆装置在电杆4上移动时，登杆驱动机构22与定位机构23之间的距离跟随电杆4的外径变化而自动调整。

如图7所示，所述定位调控机构24包括固定于第一支柱231/第二支柱232侧面的定位杆241、套设于定位杆241上的压缩弹簧242、固定于定位杆241末端的定位挡片243。定位杆241的端部贯穿至第一侧框12/第二侧框13内，定位杆241的中固定有弹簧挡板。压缩弹簧242的两端分别固定连接于弹簧挡板的侧面和第一侧框12/第二侧框13的边框内侧面，对定位杆241形成推向登杆驱动机构22一侧的推力。

第一侧框12/第二侧框13内设置有位于定位挡片243靠近压缩弹簧242一侧的行程开关244，行程开关244与夹持驱动机构21的控制电路电连接。当电杆4直径变小，导致登杆驱动机构22与定位机构23之间的距离大于电杆4的夹持所需距离时，压缩弹簧242推动定位杆241移动，使定位挡片243与行程开关244分离，则行程开关244通过夹持驱动机构21的控制电路启动夹持驱动机构21的电机工作，夹持驱动机构21驱动登杆驱动机构22靠近定位机构23，从而使登杆装置再次可靠夹持在电杆4上。直至定位挡片243再次与行程开关244接触，行程开关244通过夹持驱动机构21的控制电路使夹持驱动机构21的电机暂停工作。

所述操作臂调姿单元3包括固定于主框11外侧面的操作臂定位机构31、安装于操作臂定位机构31执行端的操作臂夹持机构32。

操作臂定位机构31用于操作臂5夹持后的位姿调整。如图8所示，所述操作臂定位机构31包括固定于主框11外侧面的安装架311、设置于安装架311顶部的第一丝杠传动机构312、设置于安装架311底部的第二丝杠传动机构313。

第一丝杠传动机构312包括安装于安装架311侧面顶部的第一丝杠电机、转动安装于安装架311内的第一丝杠。第一丝杠电机的输出轴端与第一丝杠的轴端固定连接，以驱动第一丝杠的转动。第一丝杠采用双头螺杆结构，两端的螺纹段旋向相反，且分别螺纹连接有一个螺母块，每个螺母块上转动连接有一个移动臂。两个移动臂的另一端铰接形成v型定位组件314。

第二丝杠传动机构313包括安装于安装架311侧面底部的第二丝杠电机、转动安装于安装架311内的第二丝杠。第二丝杠电机的输出轴端与第二丝杠的轴端固定连接，以驱动第二丝杠的转动。第二丝杠上螺纹连接有一个螺母块。

第一丝杠电机和第二丝杠电机也均选用555型直流电机，且其尾部加装霍尔编码器，可以形成对电机转动角位移的检测并形成反馈控制，实现电机转动的数控化控制。

如图9所示，所述操作臂夹持机构32包括转动连接于v型定位组件314的两个移动臂铰接处的第一夹持组件321、转动连接于第二丝杠传动机构313执行端的第二夹持组件322，用于操作臂5的夹持及上、下移动。

第一夹持组件321和第二夹持组件322均包括定位支架3211、转动连接于定位支架3211内的转动支架3212、转动安装于转动支架3212内的两组夹持滚轮3213、安装于转动支架3212侧面的两个减速电机3214。每个减速电机3214的输出轴端分别与一组夹持滚轮3213的转轴轴端传动连接。

夹持滚轮3213采用橡胶滚轮，操作臂5插入四组夹持滚轮3213内，通过每组夹持滚轮3213对操作臂5表面产生的摩擦力实现操作臂5的夹持。通过减速电机3214驱动夹持滚轮3213转动，可实现操作臂5在四组夹持滚轮3213内的上、下移动。通过第一丝杠传动机构312驱动v型定位组件314的位置变化，可实现第一夹持组件321与第二夹持组件322在垂直于第一丝杠/第二丝杠轴线方向上相对位置的调整，从而实现操作臂5在此方向上的角度调整。通过第二丝杠传动机构313驱动第二夹持组件322在第一丝杠/第二丝杠轴线方向上的移动，实现第二夹持组件322与第一夹持组件321在第一丝杠/第二丝杠轴线方向上相对位置的调整，从而实现操作臂5在此方向上的角度调整。

本发明的使用过程如下：

(1)通过电控箱7启动登杆装置工作，并与操作人员手持的移动控制设备无线连接；

通过移动控制设备启动电控箱7工作，此时夹持驱动机构21工作，驱动登杆驱动装置22远离定位机构23，登杆装置处于初始待机状态；

(2)操作人员将登杆装置转移至电杆4旁，将定位机构23上的插销238拔出，使第一活动框233和第二活动框236彼此分离并张开；

推动登杆装置使电杆4进入定位机构23与登杆驱动机构22之间；

再将第一活动框233和第二活动框236的自由端靠拢，并通过插销238转动连接；

(3)通过移动控制设备启动夹持驱动机构21工作，夹持驱动机构21驱动登杆驱动机构22向定位机构23靠近，将电杆4夹持，如图10所示；

(4)在操作臂5的顶部安装需要进行作业的电力设备，将操作臂5的底部插入第一夹持组件321和第二夹持组件322内；

(5)通过移动控制设备启动夹持驱动机构21的直行电机225工作，则直行电机225驱动橡胶滚轮226转动，从而带动登杆装置沿电杆4的表面向上移动；

当电杆表面附着有障碍物或操作臂需要围绕电杆4作位置调整时，通过移动控制设备启动换向电机222工作，则换向电机222驱动转动板223转动一定角度，从而改变橡胶滚轮226的行进方向，实现螺旋上移；

在登杆装置上移过程中，随着电杆4外径逐渐变小，登杆驱动机构22与定位机构23之间的距离大于电杆4的夹持所需距离时，压缩弹簧242推动定位杆241移动，使定位挡片243与行程开关244分离，则行程开关244通过控制系统启动夹持驱动机构21的电机工作，夹持驱动机构21驱动登杆驱动机构22靠近定位机构23，从而使登杆装置再次可靠夹持在电杆4上。直至定位挡片243再次与行程开关244接触，行程开关244通过控制系统使夹持驱动机构21的电机暂停工作；

(6)当登杆装置达到电杆4上预定的作业高度时，通过移动控制设备使登杆驱动机构22暂停工作；

通过移动控制设备控制第一夹持组件321及第二夹持组件322内的四个减速电机3214同时工作，驱动四组夹持滚轮3213同时滚动，可实现操作臂5在操作臂夹持机构32上的上、下位置调整；

通过移动控制设备启动第一丝杠传动机构312工作，可实现第一夹持组件321与第二夹持组件322在垂直于第一丝杠/第二丝杠轴线方向上相对位置的调整，从而实现操作臂5在此方向上的角度调整；

通过移动控制设备启动第二丝杠传动机构313工作，驱动第二夹持组件322在第一丝杠/第二丝杠轴线方向上的移动，实现第二夹持组件322与第一夹持组件321在第一丝杠/第二丝杠轴线方向上相对位置的调整，从而实现操作臂5在此方向上的角度调整；

通过上述调整，使操作臂5顶部需要作业的电力设备处于准确的作业位置；

(7)作业完成后，通过移动控制设备启动返回程序，则控制系统控制夹持驱动机构21连续反向工作，使登杆驱动机构22逐渐远离定位机构23，解除对电杆4的夹持作用，登杆装置在自身重力的作用下沿电杆4的表面向下滑动；

也可通过移动控制设备启动登杆驱动机构22的直行电机225反向工作，驱动登杆装置沿电杆4的表面垂直或螺旋下滑；

(8)当登杆装置下滑至电杆4底部时，通过移动控制设备使夹持驱动机构21及登杆驱动机构22停止工作；

将插销238拔出，使第一活动框233与第二活动框236再次分离并打开，推动登杆装置离开电杆4，再通过插销238将第一活动框233和第二活动框236连接。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。