一种定轨爬行装置的制作方法

本发明涉及电力高空作业辅助设备技术领域，尤其涉及一种定轨爬行装置。

背景技术：

高空作业是一种常见的危险作业，以电力行业为例，高压电力设备通常高度达到8-15米，工作人员需要对设备进行设备检测维护工作时，需要在电力设备上挂接各类接地线、试验线，由于检测的类型较多，需要频繁更换引线，工作人员通常需要在同一设备上更换3-5次不同品种的引线，方可完成检测工作。

现有电力设备挂接试验引线的方法，一是采取人工高空挂线方式，采用高空作业车、伸缩绝缘梯、搭建脚手架、人力攀爬等方式，让工作人员到达需要挂接引线的位置进行手动作业，此种方式，接线的可靠性、稳定性较好，但存在工作效率低，工作风险高的缺点。二是采取绝缘杆直接线方式，将夹具、线缆直接固定在绝缘杆头部，由工作人员举起绝缘杆，对准需要挂接引线的部位，将夹具固定在设备上，此种方法可避免人员登高，但受限于人的力量和绝缘杆的抗弯能力，无法适应高度较高的作业需求，在进行高度超过6米的作业时，存在绝缘杆难以控制的现象，此外，在变电站作业现场，存在大量的带电设备，由人工举起带有线缆的绝缘杆，存在误碰带电设备导致事故的风险。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种定轨爬行装置，解决现有技术人工挂接高压电线作业难度高，工作强度大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种定轨爬行装置，包括断路器、爬行器、绝缘杆和调节小车，所述断路器支撑放置在施工现场，所述绝缘杆的底端活动连接在所述调节小车上，所述绝缘杆的顶端连接有遥控夹钳头，所述遥控夹钳头夹紧连接在所述断路器顶部的导电板上，所述爬行器活动连接在所述绝缘杆上，所述爬行器的顶部连接有导电探针，所述遥控夹钳头的下方连接有导电接触板，所述爬行器向上移动带动所述导电探针与所述导电接触板相接触来判断所述断路器顶部的导电板是否带电；所述绝缘杆的下部安装有装线轴，所述装线轴上固定有第一测试线和第二测试线，所述第一测试线和第二测试线的自由顶端连接在所述导电探针上，且所述爬行器上下爬行时带动所述第一测试线和第二测试线伸长、收缩。

进一步的，所述调节小车的底部安装有四个便于移动的万向轮，调节小车的四角连接有可旋转的铰接有四条支撑腿，所述调节小车固定不动时所述支撑腿靠外侧放置在底面上，调节小车移动时所述支撑腿向内旋转放置在所述调节小车的车体侧面。

再进一步的，所述调节小车上设置有旋转连接座，所述绝缘杆的底部固定连接在所述旋转连接座上。

再进一步的，所述旋转连接座包括一个涡轮回转支撑台和一个涡轮减速器，所述涡轮回转支撑台与一台200w伺服电机连接，所述200w伺服电机驱动所述涡轮回转支撑台在水平方向上作回转运动；所述涡轮减速器上连接有一台400w伺服电机，所述400w伺服电机通过所述涡轮减速器驱动所述绝缘杆在垂直方向上作俯仰运动。

再进一步的，所述爬行器包括四个动力摆臂、底盘本体和控制箱,所述控制箱通过螺栓连接在所述底盘本体上，所述控制箱内安装有所述动力摆臂驱动电源，所述动力摆臂包括第一动力摆臂、第二动力摆臂、第三动力摆臂和第四动力摆臂，所述第一动力摆臂、第二动力摆臂、第三动力摆臂和第四动力摆臂分别连接在所述底盘本体的四角底部且对称分布，所述第二动力摆臂和第三动力摆臂之间连接有第一拉力弹簧，所述第一动力摆臂和第四动力摆臂之间连接有第二拉力弹簧。

再进一步的，所述动力摆臂包括摆臂架，所述摆臂架的一端通过轴承与安装在所述控制箱内的定心齿轮相连接，所述摆臂架的另一端连接有驱动电机和驱动轮，所述驱动电机的工作端贯穿所述摆臂架后与所述驱动轮连接在一起。

再进一步的，所述定心齿轮设置有四个且分别与四个动力摆臂一一对应，所述第一动力摆臂上的定心齿轮与所述第四动力摆臂上的定心齿轮相啮合，所述第二动力摆臂上的定心齿轮与所述第三动力摆臂上的定心齿轮相啮合。

再进一步的，相互啮合的两个所述定心齿轮带动对应连接的动力摆臂运动，所述动力摆臂以所述底盘本体的中心线为轴作对成的摆动并保持与所述绝缘杆平行移动，且所述动力摆臂运动时角速度相同方向相反。

再进一步的，所述导电探针并排设置有两个，导电探针包括探针绝缘垫块和探针头，两个所述探针绝缘垫块胶接在所述第二拉力弹簧的两端，所述探针头的一端固定连接在所述探针绝缘垫块上，所述探针头上连接有装线轴，所述装线轴上设置有测试线穿线孔和测试线固定螺丝孔，所述第一测试线和第二测试线分别贯穿连接在两个所述测试线穿线孔内，并通过所述测试线固定螺丝孔内的螺丝进行旋紧固定。

再进一步的，所述导电接触板包括接触板底板，所述接触板底板的两端设置有导电接触面，所述导电接触面通过接触板绝缘垫块胶接在所述接触板底板上，所述接触板底板的中间凸出部分设置有绝缘杆配合面和与所述遥控夹钳头连接用的安装孔。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明定轨爬行装置，包括断路器、爬行器、绝缘杆和调节小车，将断路器支撑放置在施工现场，绝缘杆的底端活动连接在调节小车上并将调节小车的四条支撑腿打开固定在地面上，绝缘杆的顶端连接的遥控夹钳头夹紧连接在断路器顶部的导电板上，绝缘杆安装有第一测试线和第二测试线的装线轴，二者的自由顶端连接在导电探针上，爬行器活动连接在绝缘杆上并能沿绝缘杆上下爬行，带动导电探针与遥控夹钳头上连接的导电接触板相接处，第一测试线和第二测试线的设计建立了两条独立的导电回路，满足例如绝缘电阻测量、回路电阻测量等测试工作的要求。

本发明绝缘杆通过旋转连接座安装在调节小车上，通过旋转连接座可控制绝缘杆上下移动、俯仰和旋转运动，将绝缘杆竖起和引线挂接作业分成两部分完成，具有安全、高效的优点；一是引线挂接过程无需人员手动作业，大大减轻了人员劳动强度；二是可实现绝缘杆无引线预挂接，作业时夹具用遥控夹钳头对准设备夹紧，爬行器处于绝缘杆的下部，不带导电引线，绝缘杆对地保持全绝缘状态，可承受高压电力设备的直接电压冲击，而不发生击穿、放电，有效避免了夹具对准设备过程中，操作失误导致误碰带电设备的风险，提高操作的安全性。将绝缘杆在引线挂接阶段的受力形式由抗弯转变为抗拉，大大降低了对绝缘杆抗弯强度的要求。爬行器沿绝缘杆上下爬行，带动导电探针与遥控夹钳头上连接的导电接触板相接处，与导电探针固定连接的第一测试线和第二测试线的建立了两条独立的导电回路，满足绝缘电阻测量、回路电阻测量等测试工作的要求，第一测试线、第二测试线安装在装线轴上，爬行器向下爬行时可以到达该位置，该位置位于接近绝缘杆底部的位置，高度约为1.7米，工作人员可以较为轻松地进行测试线的更换以及爬行器的例行检查等工作。本发明构思巧妙，结构设计科学合理，调节小车移动方便，定位稳定牢固，调节绝缘杆方便快捷，夹具夹紧作业时处于全绝缘状态，挂接引线操作安全性更高，劳动强度大大降低。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明定轨爬行装置结构示意图；

图2为本发明定轨爬行装置爬至中部示意图；

图3为本发明爬行器到达接线位置的局部放大图；

图4为本发明爬行器外部结构示意图；

图5为本发明爬行器内部结构示意图；

图6为本发明爬行器爆炸结构示意图；

图7为本发明动力摆臂结构示意图；

图8为本发明导电探针结构示意图；

图9为本发明导电接触板结构示意图；

图10为本发明控制电路原理图；

附图标记说明：1、断路器；2、遥控夹钳头；3、爬行器；4、绝缘杆；5、第一测试线；6、第二测试线；7、调节小车；8、导电探针；9、导电接触板；

301、第一动力摆臂；302、第二动力摆臂；303、第三动力摆臂；304、第四动力摆臂；305、底盘本体；306、控制箱；307、第一拉力弹簧；308、第二拉力弹簧；309、定心齿轮；310、驱动电机；311、驱动轮；312、轴承；313、摆臂架；

801、探针绝缘垫块；802、探针头；803、测试线穿线孔；804、测试线固定螺丝孔。

901、接触板底板；902、接触板绝缘垫块；903、导电接触面；904、绝缘杆配合面；905、安装孔。

具体实施方式

如图1-3所示，一种定轨爬行装置，包括断路器1、爬行器3、绝缘杆4和调节小车7，所述断路器1支撑放置在施工现场，所述绝缘杆4的底端活动连接在所述调节小车7上，所述绝缘杆4的顶端连接有遥控夹钳头2，所述遥控夹钳头2夹紧连接在所述断路器1顶部的导电板上，所述爬行器3活动连接在所述绝缘杆4上，所述爬行器3的顶部连接有导电探针8，所述遥控夹钳头2的下方连接有导电接触板9，所述爬行器3向上移动带动所述导电探针8与所述导电接触板9相接触来判断所述断路器1顶部的导电板是否带电；所述绝缘杆4的下部安装有装线轴，所述装线轴上固定有第一测试线5和第二测试线6，所述第一测试线5和第二测试线6的自由顶端连接在所述导电探针8上，且所述爬行器3上下爬行时带动所述第一测试线5和第二测试线6伸长、收缩。具体来说，绝缘杆4为边长50mm，厚度3mm的正方形玻璃纤维布管；断路器1采用lw10-252b断路器，第一测试线5、第二测试线6分别和导电探针8固定连接，当爬行器3爬到绝缘杆4的顶端时，导电探针8和导电接触板9相接触连接，因导电接触板9和遥控夹钳头2相连，遥控夹钳头2和lw10-252b断路器相连，建立起了用于测试的导电通路，且导电探针、导电接触板、遥控夹钳头均具有独立的导电通路，因此建立的两条导电通路是彼此独立的，满足了电流压降法测量断路器回路电阻的试验要求。

所述调节小车7的底部安装有四个便于移动的万向轮，调节小车7的四角连接有可旋转的铰接有四条支撑腿，所述调节小车7固定不动时所述支撑腿靠外侧放置在底面上，调节小车7移动时所述支撑腿向内旋转放置在所述调节小车7的车体侧面。所述调节小车7上设置有旋转连接座701，所述绝缘杆4的底部固定连接在所述旋转连接座701上，通过旋转连接座701可控制绝缘杆4上下移动、俯仰和旋转运动。具体来说，所述旋转连接座701包括一个涡轮回转支撑台和一个涡轮减速器，所述涡轮回转支撑台与一台200w伺服电机连接，所述200w伺服电机驱动所述涡轮回转支撑台在水平方向上作回转运动；所述涡轮减速器上连接有一台400w伺服电机，所述400w伺服电机通过所述涡轮减速器驱动所述绝缘杆4在垂直方向上作俯仰运动。

如图4-7所示，所述爬行器3包括四个动力摆臂、底盘本体305和控制箱306,所述控制箱306通过螺栓连接在所述底盘本体305上，所述控制箱306内安装有所述动力摆臂驱动电源，所述动力摆臂包括第一动力摆臂301、第二动力摆臂302、第三动力摆臂303和第四动力摆臂304，所述第一动力摆臂301、第二动力摆臂302、第三动力摆臂303和第四动力摆臂304分别连接在所述底盘本体305的四角底部且对称分布，所述第二动力摆臂302和第三动力摆臂303之间连接有第一拉力弹簧307，所述第一动力摆臂301和第四动力摆臂304之间连接有第二拉力弹簧308。具体来说，第一动力摆臂301、第二动力摆臂302、第三动力摆臂303和第四动力摆臂304的结构相同，由控制箱306提供动力摆臂的控制电源；第一拉力弹簧和第二拉力弹簧将与之连接的两个动力摆臂拉紧，为动力摆臂提供足够的压紧力使爬行器夹紧在绝缘杆4上，同时确保足够的摩擦力，使得爬行器可以顺畅实现上下爬行运动。

如图7所示，所述动力摆臂包括摆臂架313，所述摆臂架313的一端通过轴承312与安装在所述控制箱306内的定心齿轮309相连接，所述摆臂架313的另一端连接有驱动电机310和驱动轮311，所述驱动电机310的工作端贯穿所述摆臂架313后与所述驱动轮311连接在一起，所述驱动电机310工作带动所述驱动轮311旋转，具体来说，所述第一动力摆臂301、第二动力摆臂302、第三动力摆臂303和第四动力摆臂304中分别对应设置有第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机和第四驱动电机，其中第一驱动电机、第二驱动电机逆时针旋转，同时第三驱动电机、第四驱动电机顺时针旋转时，爬行器3整体向上运动。第一驱动电机、第二驱动电机顺时针旋转，同时第三驱动电机、第四驱动电机逆时针旋转时，爬行器3整体向下运动。

如图5、6所示，所述定心齿轮309设置有四个且分别与四个动力摆臂一一对应，所述第一动力摆臂301上的定心齿轮与所述第四动力摆臂304上的定心齿轮相啮合，所述第二动力摆臂302上的定心齿轮与所述第三动力摆臂303上的定心齿轮相啮合。相互啮合的两个所述定心齿轮带动对应连接的动力摆臂运动，所述动力摆臂以所述底盘本体305的中心线为轴作对成的摆动并保持与所述绝缘杆4平行移动，且所述动力摆臂运动时角速度相同方向相反。

具体来说，所述驱动电机310采用42mm行星减速电动机，其主要作用是提供爬行器3的驱动力，驱动轮311的主要作用是提供爬行所需的摩擦力，摆臂架313是用于将各部分零件连接起来，连接方式具体采用螺栓连接，摆臂架313的中部通过四个螺栓与所述驱动电机310连接在一起，摆臂架位于所述控制箱内的一端通过四个螺栓与所述轴承312连接在一起，且与轴承连接的螺栓孔设计为腰形孔；所述轴承312具体采用f6805轴承，螺栓采用m4沉头螺栓，其中42mm行星减速电动机、沉头螺栓均为标准件。其中，底盘本体305的材质为6061铝合金，其厚度为14mm；所述摆臂架材质为6061铝合金，其厚度为6mm；控制箱的材质为6061铝合金，其厚度为4mm，以上零件均采用铣削方式加工制作。

如图8所示，所述导电探针8并排设置有两个，导电探针8包括探针绝缘垫块801和探针头802，两个所述探针绝缘垫块801胶接在所述第二拉力弹簧308的两端，所述探针头802的一端固定连接在所述探针绝缘垫块801上，所述探针头802上连接有装线轴，所述装线轴上设置有测试线穿线孔803和测试线固定螺丝孔804，所述第一测试线5和第二测试线6分别贯穿连接在两个所述测试线穿线孔803内，并通过所述测试线固定螺丝孔804内的螺丝进行旋紧固定。具体来说，探针头802的材质为纯铜，采用铣削方式加工，测试线线穿线孔用于容纳线芯直径10mm以内的测试线，测试线固定螺丝孔内可旋入m6的顶丝，用于将第一、第二测试线固定牢固。

如图9所示，所述导电接触板9包括接触板底板901，所述接触板底板901的两端设置有导电接触面903，所述导电接触面903通过接触板绝缘垫块902胶接在所述接触板底板901上，所述接触板底板901的中间凸出部分设置有绝缘杆配合面904和与所述遥控夹钳头2连接用的安装孔905。具体来说，所述导电接触板9连接时，首先导电接触面903向地面一侧放置，然后通过螺栓旋入到所述安装孔905中安装在所述遥控夹钳头2的下方，连接完成后，两个导电接触面903面朝下，位置与两个所述导电探针8相一一对应。

如图10所示，为本发明控制电路原理图，四个42mm行星减速电动机设置为并联连接，驱动电压为12v，采用调压调速的工作模式，控制方式为无线遥控，通过无线方式控制四个42mm行星减速电动机的转速与方向，起到调节爬行器3的速度与位置的作用。具体来说，无线遥控机构还包括控制电路板和遥控器，控制电路板安装在控制箱306内，当按下遥控器的上升键时，四个动力摆臂开始工作，第一驱动电机、第二驱动电机逆时针旋转，同时第三驱动电机、第四驱动电机顺时针旋转，爬行器3整体向上运动；松开遥控器的上升键时，所有驱动电机停止旋转，爬行器停止运动。当按下遥控器的下降键时，第一驱动电机、第二驱动电机顺时针旋转，同时第三驱动电机、第四驱动电机逆时针旋转，爬行器整体向下运动。

本发明的工作过程如下：

首先，将本发明的定轨爬行装置运送到需要挂线的施工现场，将断路器1支撑放置在施工现场，调节小车7的四条支撑腿打开固定在地面上，调整好绝缘杆4的倾斜角度并使顶端与断路器1的顶部平齐，初始状态时爬行器3位于绝绝缘杆4的下部，工作人员按下遥控器的上升键，四个动力摆臂开始工作，第一驱动电机、第二驱动电机逆时针旋转，同时第三驱动电机、第四驱动电机顺时针旋转，爬行器整体向上运动。当爬行器3到达绝缘杆顶部，导电探针8的顶端与导电接触板9相接触，工作人员松开遥控器上升键，所有驱动电机停止旋转，爬行器停止运动，并由于摩擦力静止在绝缘杆上。此时，工作人员即可通过第一测试线5、第二测试线6进行介质损耗测试、绝缘电阻测试、回路电阻测试等各类检测试验。当试验工作完成后，工作人员按下遥控器下降键时，第一驱动电机、第二驱动电机顺时针旋转，同时第三驱动电机、第四驱动电机逆时针旋转，爬行器整体向下运动，当爬行器运动到绝缘杆下部时，工作人员松开遥控器下降键，爬行器停止运动，并由摩擦力静止在绝缘杆上。此时，工作人员可进行试验引线更换，爬行器撤收等工作。所有工作完成后，通过旋转连接座701调节绝缘杆4的倾斜角度与伸出量，将绝缘杆调节至水平位置，收起调节小车7上的四条支撑腿，调节小车可移动到下一个工作位置进行作业。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。