一种智能剥线机构的制作方法

本发明涉及室外带电作业机器人领域，尤其涉及一种智能剥线机构。

背景技术：

人工智能技术目前已经进入许多行业领域，由于机器人具备在一些特种环境下作业的先天优势，所以机器人技术正成为各行业的重点研究和应用对象。电力行业本身自带高压，强磁等特殊环境，机器人代替人工作业已成为行业发展的广阔前景。电力行业的作业形式多样，包含剥线，搭接线，剪线，更换避雷器，瓷瓶，熔断器，绝缘护管等，带电作业机器人成为电力行业炙手可热的发展方向。基于现有专利cn201911401457.2中技术方案做出改进，以解决在空中作业无法保证剥线长度；不同线型调整剥刀深度困难以及剥线后残留氧化层等缺点，故开发了此款智能剥线器来解决行业难题。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对上述不足，提出了一种智能剥线机构，解决了作业过程中空中作业无法保证剥线长度，不同线型调整剥刀深度困难，以及剥线后残留氧化层等问题。

技术方案：

一种智能剥线机构，包括：

夹线机构，包括用于夹持导线的夹块；

剥刀机构，包括用于剥线的剥刀，所述剥刀的刀尖位于所述夹块的夹口边缘位置；

驱动机构，用于驱动夹线机构和剥刀机构一并绕导线转动；在所述驱动机构上设置有若干记圈数触点以及随着所述夹线机构一起转动的记圈数接近开关；所述记圈数接近开关在转动时检测所述记圈数触点，获取所述夹线机构转动圈数，进而获取剥刀剥线长度。

所述驱动机构包括齿轮箱本体、驱动轮以及带动所述驱动轮转动的对接头，所述对接头与室外带电作业机器人机械臂绝缘杆对接，并通过所述绝缘杆驱动转动；

所述夹线机构与所述驱动轮固定连接；所述记圈数触点固定安装在所述齿轮箱本体上，所述记圈数接近开关固定安装在所述驱动轮上。

在所述齿轮箱本体内侧设置有大齿轮，在齿轮箱本体外侧与所述大齿轮相应位置处设有旋转法兰，所述旋转法兰与所述大齿轮固定连接；在所述齿轮箱本体上设有u形导线口，所述u型导线口的开口大小大于所述导线线径；在所述旋转法兰与所述大齿轮上均开设有与所述齿轮箱本体上开设的u型导线口大小相同的u型导线口，并在所述旋转法兰与所述大齿轮中心处及所述齿轮箱本体相应位置形成容纳导线的容纳腔；

在所述齿轮箱本体内侧位于所述大齿轮下方设置有从动小齿轮，在所述从动小齿轮与所述大齿轮之间设置有分别与二者啮合的中间过渡介齿；在所述齿轮箱本体下部设置有转接头，在所述转接头内设有与所述室外带电作业机器人机械臂绝缘杆对接的对接头，在所述齿轮箱本体内侧最下端设置有与所述转接头内的所述对接头同轴固定连接的主动锥齿，与所述从动小齿轮同轴固定安装有从动锥齿，所述从动锥齿与所述主动锥齿相啮合。

所述中间过渡介齿包括第一中间过渡介齿和第二中间过渡介齿，二者分别安装在所述大齿轮下方左右两侧，并均与所述大齿轮和所述从动小齿轮啮合。

在所述齿轮箱本体上位于所述u形导线口开口处下方设置有断线触点，在所述驱动轮上固定安装有用于检测所述断线触点的断线接近开关。

所述夹线机构包括上夹线块、下夹线块、夹线块驱动电机以及正反牙丝杆；

所述上夹线块和所述下夹线块均设有用于夹持导线的夹持槽，所述夹持槽的深度和宽度大于导线的直径；所述上夹线块和所述下夹线块分别滑动安装在正反牙丝杆的上端和下端，并相对安装，所述上夹线块和所述下夹线块的夹持槽之间形成用于夹紧导线的夹口。

在所述上夹线块和所述夹线块内均设有丝母，并分别通过所述丝母滑动安装在所述正反牙丝杆的上下端；所述夹线块驱动电机与所述正反牙丝杆固定连接，其电机轴用于驱动所述正反牙丝杆转动，从而使得其上的上夹线块和下夹线块的相对运动。

所述夹线块驱动电机固定安装在其下方的电机安装座上，所述电机安装座与所述驱动轮固定连接；

在所述正反牙丝杆的两侧还设有导向轴，两个所述导向轴固定安装在所述电机安装座上，在所述上、下夹线块上位于所述丝母两侧分别设置有与所述导向轴相对应的传动槽，所述导向轴穿过相应的传动槽，形成双导向轴结构进行传动导向。

所述夹线块驱动电机固定安装在所述电机安装座上位于所述正反牙丝杆后方，在所述夹线块驱动电机的输出轴上固定安装有从动齿轮，在所述正反牙丝杆下端固定安装有丝杆齿轮，所述从动齿轮与所述丝杆齿轮相啮合。

所述夹持槽的截面为v型或弧形。

所述上夹线块和所述下夹线块均包括一体化连接的夹持段和导向段，所述夹持段上设有用于夹持导线的夹持槽；所述导向段为倾斜的台面，所述上夹线块和所述下夹线块的两个台面之间形成导向开口，用于线夹模块夹线时给导线导向。

所述正反牙丝杆采用的是正反牙t型丝杆。

在所述上夹线块或所述下夹线块的夹持槽内相对设有若干对楔形块，另一夹线块为光面；所述楔形块的倾斜角度与所述剥刀的角度一致。

在所述上夹线块或所述下夹线块的夹持槽内相对设有若干对楔形块，所述楔形块的倾斜角度与所述剥刀的角度一致。

所述楔形块的数量为至少两对。

在所述下夹线块外侧位于所述夹持槽边缘位置处还转动安装有钢丝刷，所述钢丝刷在作业时抵在电缆剥皮后的纤芯上。

在所述正反牙丝杆的下端还固定安装有解锁吊环，通过在所述正反牙丝杠剥线过程中发生故障时人为拧动所述解锁吊环进行解锁。

所述剥刀机构包括刀架座、剥刀以及剥刀电机，所述刀架座固定安装在所述夹线块外侧，所述剥刀与所述剥刀电机安装在所述刀架座上；所述剥刀电机的输出轴与所述剥刀连接。

在所述刀架座内设有剥刀调节机构，所述剥刀调节机构包括调节丝杆、调节丝母以及杠杆转轴，所述剥刀电机固定安装在所述刀架座下方，其输出轴与所述调节丝杆下端固定连接，所述调节丝母滑动安装在所述调节丝杆的上端，所述剥刀后端与所述调节丝母铰接，所述剥刀前端通过所述杠杆转轴转动安装在所述刀架座上。

在所述刀架座上位于所述夹线块的夹持槽边缘位置出还设置有光电开关，所述光电开关通过检测不同材质反射率的不同来判断所述剥刀是否剥开电缆线皮。

还包括固定安装在驱动机构侧的控制电路板，在所述夹线块的侧面还安装有回路保护触点，所述回路保护触点与所述剥刀后端均通过线束与所述控制电路板连接，在下刀过程中只要所述剥刀啃线，所述回路保护触点与线芯接触形成电流，所述控制电路板得到所述剥刀的啃线信息，发送控制信息至所述室外带电作业机器人，由其控制抬刀，形成剥线回路保护。

本发明相比于现有技术，本发明产生如下有益效果：

1、剥线不留皮、不啃线且不残留氧化层；

2、剥刀深度方便调节；

3、可以控制剥线长度，剥线稳定；

4、操作简单，安装可靠。

附图说明

图1为本发明实施例中整体结构示意图；

图2为齿轮箱内部结构示意图；

图3为齿轮箱外部结构示意图；

图4为夹线块的结构示意图；

图5为夹线块上夹线块的俯视图；

图6为剥刀部的结构示意图；

图7为剥刀部的内部传动结构图；

图8为控制部分的示意图。

图中包括：1、齿轮箱本体，2、大齿轮，3、第一中间过渡介齿，4、第二中间过渡介齿，5、从动小齿轮，6、主动锥齿，7、从动锥齿，8、接近开关安装座，9、记圈数接近开关，a为记圈数触点，10、断线接近开关，b为断线触点，11、旋转法兰，12、上夹线块，13、耐磨衬板，14、电机安装座，15、从动齿轮，16、下夹线块，17、夹线块驱动电机，18、正反牙丝杆，19、导向轴，20、丝母，21、钢丝刷，22、解锁吊环，23、无油衬套，24、楔形块，25、刀架座，26、光电开关，27、回路保护触点，28、剥刀，29、杠杆转轴，30、剥刀标定开关，31、剥刀电机，32、调节丝母，33、调节丝杆，34、控制电路板，35、电池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

图1为本发明实施例中整体结构示意图。如图1所示，本发明的智能剥线机构包括齿轮箱、夹线块、剥刀机构以及控制部分。

图2为齿轮箱内部结构示意图，图3为齿轮箱外部结构示意图，如图2、3所示，齿轮箱包括齿轮箱本体1，在齿轮箱本体1内侧设置有大齿轮2，在齿轮箱本体1外侧与大齿轮2相应位置处设有旋转法兰11，旋转法兰11与大齿轮2固定连接，并可随着大齿轮2转动；在齿轮箱本体1上设有u形导线口，u型导线口的开口大小大于导线线径。相应地，在旋转法兰11与大齿轮2上均开设有与齿轮箱本体1上开设的u型导线口大小相同的u型导线口，并在旋转法兰11与大齿轮2中心处及齿轮箱本体1相应位置形成容纳导线的容纳腔。在齿轮箱本体1内侧位于大齿轮2下方设置有从动小齿轮5，在从动小齿轮5与大齿轮2之间设置有分别与二者啮合的中间过渡介齿；在本发明中，中间过渡介齿包括第一中间过渡介齿3和第二中间过渡介齿4，二者分别安装在大齿轮2下方左右两侧，并均与大齿轮2和从动小齿轮5啮合。

在齿轮箱本体1下部设置有转接头，在转接头内设有与室外带电作业机器人机械臂绝缘杆对接的对接头，在齿轮箱本体1内侧最下端设置有主动锥齿6，主动锥齿6与转接头内的对接头同轴固定连接，与从动小齿轮5同轴固定安装有从动锥齿7，从动锥齿7与从动小齿轮5通过螺丝固定安装，从动锥齿7和主动锥齿6相啮合。带电作业机器人机械臂绝缘杆通过对接头驱动主动锥齿6，进而再通过从动锥齿7实现90°换向，进而驱动从动小齿轮5，实现同角度旋转，刚性连接啮合驱动中间过渡介齿，进而驱动大齿轮2，本发明设置了两个中间过渡介齿，这样能始终保证至少有一个介齿能啮合到大齿轮2，从而绝缘杆动力能始终保证齿轮箱的大齿轮2和旋转法兰11转动。

如图3所示，在齿轮箱本体1外侧位于旋转法兰11上固定安装有接近开关安装座8，在接近开关安装座8上安装有记圈数接近开关9及断线接近开关10；在齿轮箱本体1外侧均匀设置有12个记圈数触点a，12个记圈数触点a均匀安装齿轮箱本体1外侧与记圈数接近开关9在旋转法兰11上所在位置处的直径所在的周向上；通过记圈数接近开关9转动时检测记圈数触点a，即记12次为旋转一圈，根据不同剥线长度要求设置不同圈数参数；在齿轮箱本体1外侧位于u形导线口开口处下方设置有断线触点b，断线触点b与旋转法兰11中心处的距离与断线接近开关10安装在旋转法兰11上的直径一致；断线接近开关10在转动时检测断线接近开关10，那么断线接近开关10检测到断线触点b时剥刀正好处于上位，断线处于剥刀28正下方，这样可以保证断线接近开关10保证断线始终在剥刀处于正下方，避免断线时线皮缠线。在本发明中，在记圈数接近开关9及断线接近开关10外均设有防松螺帽。

夹线块固定安装在齿轮箱本体1外侧的旋转法兰11上，并随着旋转法兰11转动；图4为夹线块的结构示意图，如图4所示，夹线块包括上夹线块12、下夹线块16、夹线块驱动电机17以及正反牙t型丝杆18；上夹线块12和下夹线块16形状相同，均包括一体化连接的夹持段和导向段，夹持段上设有用于夹持导线的夹持槽，夹持槽的截面可以是v型、弧形或其他形状，夹持槽的深度和宽度大于导线的直径；导向段为倾斜的台面，上夹线块12和下夹线块16的两个台面之间形成导向开口，用于线夹模块夹线时给导线导向。上夹线块12和下夹线块16分别滑动安装在正反牙t型丝杆18的上端和下端，并相对安装，上夹线块12和下夹线块16的夹持槽之间形成夹口，用于夹紧导线；在上夹线块12和下夹线块16内均设有丝母20，并分别通过丝母20滑动安装在正反牙t型丝杆18的上下端；与正反牙t型丝杆18固定安装有夹线块驱动电机17，夹线块驱动电机17的电机轴用于驱动正反牙t型丝杆18的转动，从而使得其上的上夹线块12和下夹线块16的相对运动。夹线块驱动电机17固定安装在其下方的电机安装座14上，电机安装座14固定安装在齿轮箱本体1外侧的旋转法兰11上。

本发明中，上、下夹线块采用v字型设计可以兼容多种线型，通过夹线块驱动电机13控制夹线块的夹线与张开。丝杆丝母为正反牙组合设计，丝母20分别装于上、下夹线块内可以保证正反牙t型丝杆传动时上、下夹线块夹线中心不变，避免了夹线中心与旋转中心偏移量大产生啃线等现象。

在本发明中，在正反牙t型丝杆18的两侧还设有导向轴19，两个导向轴19固定安装在电机安装座14上，在上、下夹线块上位于丝母20两侧分别设置有与导向轴19相对应的传动槽，导向轴19穿过相应的传动槽，进而形成了双导向轴结构进行传动导向。

在本发明一种具体实施方式中，在上夹线块12和下夹线块16的夹持槽内相对设有若干对楔形块24，如图5所示，楔形块24的数量为至少两对；楔形块24向导线进线方向倾斜设置，且互相平行。本发明中，楔形块24的倾斜角度与剥刀角度一致，从而使得楔形块24相对线缆会有7°的夹角，通过上、下夹线块的夹持槽的加紧力产生的摩擦力会产生剥线方向的分力，提供剥线方向的动力。在上夹线块12和下夹线块16的夹持段外侧设置导向段，导向段为倾斜的台面，上夹线块12和下夹线块16的两个台面之间形成导向开口，用于线夹模块夹线时给导线导向。在本发明另一种具体实施方式中，由于上夹线块12和下夹线块16上的楔形块24在实际操作中，很难完全对准，稍有误差就会使导线前行受阻。为了使阻力更小，便于剥线过程中导线前行不受阻，在上夹线块12或下夹线块16的夹持槽内设有多个互相平行的楔形块24，另一夹块为光面，且楔形块24向导线进线方向倾斜设置。在导向轴19的上端设置有无油衬套23。

在本发明中，在下夹线块16外侧位于夹持槽边缘位置处还固定安装有销轴，在销轴上安装有钢丝刷21，钢丝刷21在作业时抵在电缆剥皮后的纤芯上，随着作业时旋转可以刷干净纤芯的氧化层，保证了后续作业的成功实施。在电机安装座14的下方固定安装有防丝杆锁死的解锁吊环22，解锁吊环22与正反牙t型丝杆18下端固定连接，通过设置防丝杆锁死解锁吊环来防止在夹线块夹紧或松开过程中的锁死状况，若剥线工作时正反牙t型丝杠18发生故障，夹线块驱动17转不动的异常情况下(极低概率出现)，人为拧动解锁吊环22进行解锁。

在本发明中，夹线块驱动电机17固定安装在电机安装座14上位于正反牙t型丝杆18后方，在夹线块驱动电机17的输出轴上固定安装有从动齿轮15，在正反牙t型丝杆18下端固定安装有丝杆齿轮，从动齿轮15与丝杆齿轮相啮合。夹线块驱动电机17的电机轴驱动从动齿轮15转动，进而使得丝杆齿轮转动，从而驱动正反牙t型丝杆18转动，使得上、下夹线块在正反牙t型丝杆18上相对运动。

图6为剥刀机构的结构示意图，如图6所示，剥刀机构包括刀架座25、剥刀28、剥刀电机31以及杠杆转轴29，刀架座25通过螺钉固定安装在夹线块的上夹线块12外侧，本发明中，刀架座25与上夹线块12通过标准圆柱销定位后再通过两颗内六角紧固螺钉固定安装。在刀架座25上固定安装有剥刀28，剥刀28的刀尖位置位于上夹线块12和下夹线块16之间形成的夹口边缘位置；剥刀电机31安装在刀架座25上，如图7所示，其输出轴与剥刀28连接。在本发明中，在刀架座25内设有剥刀调节机构，包括调节丝杆33和调节丝母32，剥刀电机31固定安装在刀架座25下方，其输出轴与调节丝杆33下端固定连接，调节丝杆33的上端滑动安装调节丝母32，剥刀28后端与调节丝母32铰接，剥刀28前端通过杠杆转轴29转动安装在刀架座25上，利用剥刀电机31驱动调节丝杆33，由于剥刀28前端被杠杆转轴29固定在刀架座25上，其后端铰接的调节丝母32在周向上的转动被限制，所以调节丝杆33使得调节螺母32只能沿着调节丝杆33上下运动，进而可以通过调节丝母32调节剥刀28沿着杠杆转轴29在纵向上转动，进而调整剥刀28的刀尖角度。

在刀架座25上位于上夹线块12的夹持槽边缘位置出还设置有光电开关26，光电开关26通过检测不同材质反射率的不同剥刀28是否剥开电缆线皮；在下夹线块16的侧面还安装有回路保护触点27，回路保护触点27与剥刀28后端均通过线束与控制电路板34连接，在下刀过程中只要有剥刀啃线，回路保护触点27与线芯接触，从而形成电流，进而使得嵌软控制抬刀，形成剥线回路保护，放置剥刀28下深啃到线芯，引起电线损伤，造成安全隐患。

图8为控制部分的示意图，如图8所示，控制部分固定安装在齿轮箱本体1内侧位置上，包括控制电路板34和电池35，控制电路板34分别与记圈数接近开关9、断线接近开关10、夹线块驱动电机17、剥刀电机31、光电开关26以及回路保护触点27电连接，电池35与控制电路板34连接并分别为前述构件供电。

本发明的工作过程如下：

第一步：如图1，为剥线器初始位置，激光扫描线缆位置，v形块处于张开最大位置；剥刀处于上限；线缆进入v型夹线块内。

第二步：如图6，v型块电机夹紧同步剥线器开始旋转，电机恒流情况下保证v型夹线块夹紧到位。剥刀电机恒流剥刀压线皮，剥线器作业旋转开始渐进式下刀直至光电开关检测线皮已经剥开为止，剥线作业过程中如遇剥刀啃伤线芯情况会触发回路保护电路从而保证作业正常进行，同时，记圈数接近开关数数保证剥线圈数从而保证剥线长度，计数圈数满足后断线接近开关感应剥刀抬升断线，保证了线皮不会掉落在工具台上。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护。