一种绝缘杆法带电作业断线工具的制作方法

1.本实用新型涉及电力施工工具技术领域，特别涉及一种绝缘杆法带电作业断线工具。


背景技术：

2.在我国的电网中，10kv配电系统中的线路运行过程需要面临非常复杂的环境及多种影响因素，线路故障是配电线路中经常会发生的问题。目前10kv配网带电断线作业主要是采用绝缘手套、绝缘操作杆作业法，采用这两种方法主要是因为其设施比较密且人员活动范围小。但是存在断线工具重，操作不方便等问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种绝缘杆法带电作业断线工具，通过设置切刀限位块和限位孔，对旋转切刀的原位置及切断位置进行硬限位，同时在断线工具剪切功能不变的情况下，重量减轻，断线工具更加轻便。
4.一种绝缘杆法带电作业断线工具，包括旋转切刀、固定切刀和切刀驱动组件，旋转切刀与固定切刀铰接，切刀驱动组件包括切刀电机和切刀主动轮，切刀电机驱动切刀主动轮，旋转切刀边缘设有轮齿，切刀主动轮与旋转切刀啮合传动，固定切刀设有切刀限位块，旋转切刀开有限位孔，切刀限位块位于限位孔中。
5.优选的，切刀限位块与固定切刀位于固定切刀的同一侧。
6.优选的，切刀限位块采用软性材料制作。
7.优选的，切刀限位块采用聚碳酸酯制作。
8.优选的，旋转切刀与切刀主动轮构成不完全齿轮结构。
9.优选的，旋转切刀和固定切刀的切割刃均为钝面。
10.优选的，旋转切刀的切割刃包括切割段和支撑段，切割断呈弧形，支撑段呈凹陷状，切割段与支撑段之间通过平滑的曲面过渡。
11.优选的，固定切刀的切割刃为弧形。
12.优选的，固定切刀顶部设有导向块。
13.本实用新型的有益效果：
14.（1）通过设置切刀限位块和限位孔，对旋转切刀的原位置及切断位置进行硬限位，同时在断线工具剪切功能不变的情况下，重量减轻，断线工具更加轻便。
15.（2）本实用新型设计的不完全齿轮结构的剪切机构，结构简单有效，避免使用过多的传感器和其他机械结构。
附图说明
16.图1为断线工具整体结构图。
17.图2为断线工具去掉壳体的一侧结构图。
18.图3为断线工具去掉壳体的另一侧结构图。
19.图4为基板结构图。
20.图5为控制模块结构图。
21.图6为浮动结构和夹紧机构的一侧结构图。
22.图7为浮动结构和夹紧机构的另一侧结构图。
23.图8为剪切机构一侧的结构图。
24.图8a为图8中a的局部放大图。
25.图9为剪切机构另一侧的结构图。
26.图9b为图9中轮齿的局部放大图。
27.图10为清扫机构与剪切机构配合的结构图。
28.图11为清扫机构一侧结构图。
29.图12为清扫机构另一侧结构图。
30.图13为开关模块结构图。
31.图14为壳体结构图。
32.附图标记：基板1，安装区域101，接头102；
33.控制模块2，主控系统21，上壳22，下壳23；
34.夹紧机构3，夹紧驱动组件301，夹紧电机3011，丝杆3012，滑块3013，轴承盖板3014，电机安装支架3015，夹紧支架3016，线性导轨3017，线性滑块3018，夹紧块302，夹面303；
35.浮动机构4，浮动支架401，浮动固定板402，弹性元件403，浮动板404，导向杆405，浮动孔4041，阻停件406，缓冲段4051；
36.剪切机构5，旋转切刀501，固定切刀502，切刀驱动组件503，切刀电机5031，切刀主动轮5032，旋转切刀的切割刃5011，切割段5012，支撑段5013，切刀限位块504，固定切刀的切割刃5021，切刀限位块504，限位孔5014，导向块505，切刀安装支架506，轮齿507，齿面5071，齿槽5072，齿顶5073；
37.导向机构6，支撑段601，活动段602，避让段603，导向段604，导向区域605，切割区域6021，避让区域606，活动区域607；
38.清扫机构7，毛刷支架701，毛刷702，刷毛7021，刷柄7022；
39.充电模块8，内置式电池801，压板802；
40.降压模块9；
41.开关模块10，开关支架103，电源开关104；
42.壳体11，侧板111，顶板112，空间113，孔114。
具体实施方式
43.下面对本实用新型涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。这些说明仅仅是采用举例的方式进行说明本实用新型的方式是如何实现的，并不能对本实用新型构成任何的限制。
44.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基
于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，属于“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。
46.一方面，本实用新型提供一种10kv配网机器人断线工具，包括基板1、控制模块2、夹紧机构3、浮动机构4、剪切机构5、导向机构6、清扫机构7、充电模块8、降压模块9、开关模块10、壳体11。参见图1
‑
14。
47.基板
48.基板1用于安装各个模块和机构，参见图2
‑
4。
49.基板1设有与各个模块和机构对应的安装区域101。如此，安装时，直接将对应的各个已装配完毕的模块和机构组装到基板1上即可。
50.基板1底部设有与绝缘杆连接的接头104。
51.控制模块
52.控制模块2用于对夹紧机构3和剪切机构5进行控制，参见图3和5。
53.控制模块2包括主控系统21、电流传感器、上壳22和下壳23，上壳22固定于基板1，主控系统21和电流传感器置于上壳22和下壳23形成的闭合空间内。上、下壳对主控系统21起到保护作用，防止污染物进入主控系统21，从而引起控制系统紊乱。
54.夹紧机构
55.夹紧机构3用于夹紧线缆，参见图6和7。
56.在一些实施例中，夹紧机构3包括夹紧驱动组件301和一对夹紧块302，夹紧驱动组件301驱动夹紧块302张合。夹紧块302在夹紧驱动组件301的驱动下闭合或张开，以夹紧或松开线缆。
57.作为一个具体的实施例，夹紧块302的夹面303为齿槽结构。线缆表面光滑，通过将夹紧块302的夹面303设计为齿槽结构，防止线缆在夹紧后打滑。
58.作为一个具体的实施例，夹紧驱动组件301包括夹紧电机3011、丝杆3012、滑块3013，夹紧电机输出轴与丝杆3012连接，滑块3013与丝杆3012螺纹连接，一夹紧块302安装于滑块3013，两夹紧块302相对设置。丝杆3012通过螺纹驱动滑块3013沿丝杆3012轴向平移，夹紧线缆时，安装于滑块3013的夹紧块302在驱动组件的驱动下移动，直至与另一夹紧块302夹紧线缆。丝杆3012末端设有拧环30121。夹紧块无法张开时，可通过人工拧开。丝杆3012两端设有轴承和轴承座，轴承座端部设有轴承盖板3014。轴承盖板3014用于压住轴承，防止轴承跑偏。
59.作为一个具体的实施例，夹紧机构3包括夹紧支架3016、线性导轨3017和线性滑块3018，夹紧支架3016安装于基板1，线性导轨3017设于夹紧支架3016，线性滑块3018设于滑块3013，线性滑块3018沿线性导轨3017运动。线性导轨3017用螺钉固定在夹紧支架3016上，
配合线性滑块3018同步使用，对夹紧块302起到导向作用。
60.作为一个具体的实施例，夹紧电机3011外部设有机罩，机罩采用螺钉固定在电机安装支架3015上，电机安装支架3015通过螺钉固定于夹紧支架3016。夹紧电机3011置于机罩内部，保护夹紧电机3011不受外来污染物的影响，比如潮气、尘土、油气等。
61.浮动机构
62.浮动机构4用于抵消切割时线缆产生的扭力，参见图6和7。
63.在一些实施例中，浮动机构4包括浮动支架401、浮动固定板402、弹性元件403和浮动板404，浮动固定板402通过浮动支架401固定于基板1，弹性元件403位于浮动固定板402与浮动板404之间，浮动板404在上，浮动固定板402在下，夹紧机构3位于浮动板404上方。浮动机构4起到抵消线缆扭力的作用，以减小多切割刃的破坏，延长切刀的使用寿命。浮动支架401用螺钉固定在基板1上，浮动固定板402用螺钉固定在浮动支架401上，夹紧支架3016用螺钉固定于浮动板404，一夹紧块302固定于滑块3013，另一夹紧块302固定于夹紧支架3016，两夹紧块302相对设置。
64.作为一个具体的实施例，弹性元件403为弹簧。弹簧设有四组，对称分布于浮动固定板402。弹簧一端焊接于浮动固定板402，另一端焊接于浮动板404，焊接后进行热处理。采用焊接方式使弹簧与浮动固定板402、弹簧与浮动板404间的连接更加牢固，对焊接处进行热处理，以消除焊接应力，避免焊接残余应力的存在降低焊接区弹簧的塑性和抗疲劳强度，从而引起的弹簧折断。当然，弹簧与浮动固定板402和浮动板404的固定方式不限于上述。
65.在一些实施例中，浮动机构4设有导向杆405，浮动板404开有浮动孔4041，导向杆405一端固定于浮动固定板402，另一端穿过浮动孔4041。导向杆405穿过浮动孔4041，在弹簧的作用下浮动板能够在在浮动孔4041的范围内左右、前后浮动，避免弹簧形变过度。前后浮动幅度较小，在0.5mm左右。可以理解的是，浮动孔形状可根据浮动的方向和角度需要设计，浮动孔大小可根据浮动的幅度需要设计。
66.作为一个具体的实施例，导向杆405端部设有阻停件406，阻停件位于浮动孔4041上方，导向杆405具有缓冲段4051，缓冲段4051为圆台状，上小下大。挂载线缆时，浮动板404在弹簧的作用下向下移动，圆台状的缓冲段4051有利于减小线缆的下移速度，防止突然加载给弹簧带来的破坏。卸掉线缆，浮动板在弹簧的作用下向上移动，阻停件406用于防止导向杆405脱离浮动孔4041。
67.作为一个具体的实施例，阻停件406为螺母，导向杆405表面设有螺纹。直接在导向杆405上拧紧螺母或松开螺母，易于装配或拆卸。
68.剪切机构
69.剪切机构5安装于基板1上，用于剪切线缆，参见图2、3、8和9。
70.在一些实施例中，剪切机构5包括旋转切刀501、固定切刀502和切刀驱动组件503，旋转切刀501与固定切刀502铰接，旋转切刀边缘设有轮齿，切刀驱动组件503包括切刀电机5031和切刀主动轮5032，切刀电机5031与基板1固定，切刀电机驱动切刀主动轮5032，切刀主动轮5032与旋转切刀501的轮齿啮合传动，旋转切刀501和固定切刀502均采用钢材料，旋转切刀501和固定切刀502的切割刃经1000~1100℃淬火，再经400~450℃回火处理。切割刃在1000~1100℃淬火、400~450℃回火处理下，能获得较好的切削性、磨削性，并且在切割刃呈弧形下，易于切割带钢芯的线缆。
71.作为一个具体的实施例，淬火温度为1000~1050℃，回火温度为430~450℃。
72.作为一个具体的实施例，切割刃洛氏硬度（hrc）为60~61。
73.在一些实施例中，旋转切刀501和固定切刀502的切割刃均为钝面。钝面切割刃切割线缆时不易损坏。
74.作为一个具体的实施例，旋转切刀的切割刃5011包括切割段5012和支撑段5013，切割段5012呈弧形，支撑段5013呈凹陷状，切割段5012与支撑段5013之间通过平滑的曲面过渡。通过将支撑5013段设置成凹陷状，使剪断的线缆持续挂载切刀上，避免其滑脱。
75.作为一个具体的实施例，固定切刀的切割刃5021为弧形。
76.在一些实施例中，旋转切刀501与切刀主动轮5032构成不完全齿轮结构。也就是说，旋转切刀501只能在有轮齿的部分进行旋转运动。因为线缆剪断后，旋转切刀501与切刀主动轮5032的轮齿会脱离啮合，从而旋转切刀不会再前进，旋转切刀复位时亦同理。
77.在一些实施例中，固定切刀502端面设有切刀限位块504，旋转切刀501开有限位孔5014，切刀限位块504位于限位孔5014中。一方面，切刀限位块504通过螺钉固定在固定切刀502上，对旋转切刀501的原位置及切断位置进行硬限位。另一方面，对旋转切刀501开孔，旋转切刀501的重量减小，从而整个断线工具的重量减小，在断线工具剪切功能不变的情况下，断线工具更加轻便。可以理解的是，限位孔5014的形状根据旋转切刀的切割路径设置，限位孔5014的大小满足尽量减轻旋转切刀501的重量需求，但同时保证旋转切刀501具备一定的强度。不完全齿轮结构配合切刀限位块504使用，结构简单有效，避免使用过多的传感器。
78.作为一个具体的实施例，切刀限位块504与旋转切刀501位于固定切刀502的同一侧。
79.作为一个具体的实施例，切刀限位块504采用软性材料制作。如，聚碳酸酯。当然，不限于聚碳酸酯，还可以是其他软性材料。软性材料可以对旋转切刀501起到缓冲作用，同时对旋转切刀501造成的撞击破坏性较小。
80.作为一个具体的实施例，旋转切刀501和固定切刀502的铰接方式采用固定销和螺母的连接方式。固定销和螺母用于连接旋转切刀501和固定切刀502，并让旋转切刀501围绕其进行旋转运动。
81.在一些实施例中，固定切刀502顶部设有导向块505。导向块505对旋转切刀501起到一定的导向作用，防止旋转切刀501跑偏。
82.作为一个具体的实施例，剪切机构5包括切刀安装支架506，固定切刀502通过切刀安装支架506安装于基板1。切刀安装支架506用螺钉固定在基板1上，用于固定固定切刀502。
83.作为一个具体的实施例，切刀电机5031采用减速电机，减速电机安装于切刀安装支架506，减速电机和切刀主动轮5032分别位于固定切刀502两侧。减速电机可以增加旋转切刀501的剪切扭矩。
84.导向机构
85.导向机构6对线缆进行导向，使其在设计的误差内能有效进入到切割区域内，参见图8和9。
86.在一些实施例中，导向机构6包括支撑段601、活动段602、避让段603和导向段604，
支撑段601、活动段602、避让段603和导向段604从上到下依次连接，导向段604外扩形成导向区域605，导向段604高于旋转切刀601和固定切刀602形成的切割区域6021，避让段603向内收窄，导向段604与避让段603之间通过平滑的曲面过渡，活动段602向外扩张，支撑段601呈u型，支撑段601固定于固定切刀602。线缆向下依次进入导向区域605、避让区域606和活动区域607，导向段604外扩，对线缆有一定的导向作用，使其在设计的误差内能有效进入到切割区域6021内。避让段603面积收窄，与旋转切刀501和固定切刀502的切割刃形状一致，以避让切割区域6021形成的阻挡，并且，通过设置成平滑的曲面连接，使线缆滑入避让段603，让线缆进入切割区域6021没有阻碍。活动区域607向外扩张，使线缆在剪切过程中具有较大的活动范围。
87.作为一个具体的实施例，导向段604包括相对的两导向段，一导向段604倾斜度小于另一导向段604倾斜度。线缆在倾斜度小的导向侧具有更多的导向区域。当然，可以是左导向段的倾斜度小于右导向段倾斜度，也可以是右导向段的倾斜度小于左导向段倾斜度。
88.清扫机构
89.清扫机构7用于切割线缆时，扫除掉落到旋转切刀上的钢屑、铝屑等杂物，防止杂物进入断线工具内，以影响断线工具的正常使用，参见图9
‑
12。
90.在一些实施例中，清扫机构7包括刷毛7021，刷毛7021与轮齿507接触，刷毛轴向与轮齿齿面平行。刷毛将切割线缆时掉落至齿顶上、齿槽内的绝缘外皮屑、铝屑、钢屑等杂屑扫除，避免旋转切刀与切刀主动轮啮合传动失效。而且，将刷毛轴向与轮齿齿面平行设置，如此，对齿顶上、齿槽内的杂屑起到更有力的刮除作用，清洁效果更好。
91.作为一个具体的实施例，刷毛7021覆盖轮齿齿面5071。齿面5071是指齿顶曲面和齿根曲面之间的轮齿侧表面，使刷毛7021深入到全部齿面，清洁更加彻底。刷毛7021设置两列，两列相对设置，轮齿507位于两列的中心线上方。将刷毛7021设置成两列，清洁均匀。两列刷毛7021交叉布置，轮齿507与交叉部分接触。如此，提高刷毛7021的密度，提高清洁效果。
92.作为一个具体的实施例，刷毛7021采用尼龙材料。尼龙材料耐磨，韧性强，耐高温。
93.在一些实施例中，旋转切刀501与固定切刀502形成切割区域6021，刷毛7021位于切割区域6021下方。一方面，在重力作用下垂直掉落在旋转切刀轮齿上的杂屑被刷毛7021扫除，另一方面，刷毛7021具有一定的宽度，用于挡住落在其上面的杂屑，防止其进入断线工具内。
94.作为一个具体的实施例，每一列刷毛7021植于同一刷柄7022，刷毛7021与刷柄7022构成毛刷702，两刷柄7022平行分布。所述清扫机构包括毛刷支架701，毛刷支架701安装于基板1，刷柄7022安装于毛刷支架701。
95.充电模块
96.充电模块8用于给夹紧电机、切刀电机、控制模块供电，参见图3。
97.充电模块8采用内置式电池801。采用内置式电池801可减小整体断线工具体积，降低重量。内置式电池801通过压板802固定于基板1。
98.降压模块
99.降压模块9用于降低板卡电压，由于内置式电池81是24v，板卡需要的电压为20v，参见图1。降压模块9包括机盒，机盒内置板卡。
100.开关模块
101.开关模块10用于断线工具的开启和关闭，参见图3和13。
102.开关模块10包括开关支架102和电源开关103，开关支架102通过螺钉固定于基板1，电源开关103安装于开关支架102。
103.壳体
104.壳体11对断线工具起到绝缘的作用，防止电压过高，而影响正常使用。同时还可以防止空气中的污染物进入工具内，参见图1和14。
105.壳体11内具有容纳上述机构和模块的空间113。壳体11包括侧板111和顶板112，壳体11安装于基板1上，侧板111、顶板112和基板1构成容纳上述机构和模块的空间113，壳体采用abs绝缘材料，绝缘等级可达到20kv，对断线工具起到绝缘的作用。侧板111、顶板112和基板1可拆卸拼装形成壳体11，即通过如螺钉方式将侧板111、顶板112和基板1拼接到一起。顶板112开有孔114，用于部分机构和模块外露。顶板112由多个分板拼接形成，易安装各个机构和模块。
106.本实用新型的安装过程：先将各个机构和模块组装完毕，然后依次将各个机构和模块安装到基板1对应的安装区域101上，最后依次组装侧板111、顶板112。
107.人工带电断线作业过程：
108.（1）将绝缘杆与断线工具连接，人工携带断线工具移动到线缆切断点，通过导向机构将线缆导入夹紧区域和切割区域中；
109.（2）夹紧机构夹紧线缆（作业人员语音控制“夹紧动作”），通过电流传感器判断是否夹紧，直至夹紧；
110.（3）夹紧后（作业人员语音控制“断线动作”），旋转切刀慢速运动，通过电流传感器判断旋转切刀是否接触到线缆，接触到线缆后，旋转切刀快速运动，旋转切刀到达末限位后，若旋转切刀空转1
‑
2秒，则线缆切断，否则旋转切刀继续快速运动；
111.（4）线缆切断后，线缆切断信号传输给控制模块，控制模块给切刀电机发送反转指令，直到碰到切刀限位块，此时电流传感器监测到切刀电机电流的变化，将此信号传输给控制模块，控制模块给切刀电机发出停止指令，此时切刀动作完成；
112.（5）切刀动作完成信号传输给控制模块，控制模块给夹紧机构发出松开命令（或者语音控制“夹紧复位”），通过电流传感器判断是否松开到位，若到位，滑块反向移动，防止夹紧电机一直处于满负荷状态，影响使用寿命，若未到位，控制模块给夹紧电机发送加大电流命令，直至滑块到位。
113.本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。