一种用于开关柜手车操作的转接保护工装的制作方法

1.本发明涉及一种用于开关柜手车操作的转接保护工装，属于开关柜操作设备技术领域。


背景技术：

2.倒闸操作是改变电网设备运行状态的一种操作，是电力系统必不可少的一项作业环节。手车断路器的操作是柜体在热备与冷备状态之间切换的关键一步。10kv开关柜手车断路器的操作存在操作空间小、操作负载力矩不稳定、操作速度要求较高、柜体机构卡阻机器人难以判断操作到位等难点，因此机器人操作过程中极易造成柜体损坏，例如：专利cn208015455u所公布的一种变电站无人值守的倒闸操作机器人，满足倒闸作业功能但未考虑对柜体的保护。


技术实现要素：

3.发明目的：针对机器人操作开关柜手车中所存在的问题，本发明提供一种用于开关柜手车操作的转接保护工装，利用抱夹组件实现整个工装的快速拆装与可靠抱夹，使得机器人在操作过程中无需定位接触到手车驱动头，而是通过转接保护工装实现开关柜手车的高效操作，有效减少机器人操作过程中对柜体造成的损坏。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种用于开关柜手车操作的转接保护工装，包括抱夹组件，其中抱夹组件包括抱夹外筒、抱夹内筒，抱夹内筒滑动连接于抱夹外筒内，抱夹内筒包括连接块以及围绕连接块布置的抱夹弹片，抱夹弹片的后端连接于连接块上，且抱夹弹片的前端外壁上设有凸起，通过抱夹内筒相对于抱夹外筒的轴向伸缩实现抱夹内筒对手车驱动头的抱夹控制，进而通过抱夹外筒带动抱夹内筒和手车驱动头的旋转。
5.上述结构的抱夹原理为：当抱夹内筒的前端伸出到抱夹外筒外时，抱夹内筒与抱夹外筒之间存在间隙，具有弹性的抱夹内筒可以顺利的与驱动头套进套出；而当抱夹内筒套接在驱动头上时，控制抱夹内筒缩回到抱夹外筒内，此时由于抱夹弹片上的凸起与抱夹外筒内壁之间呈过盈配合，在抱夹外筒的挤压力下抱夹内筒抱夹锁死驱动头实现工装的快速安装，同时这种挤压变形能够产生很大的锁紧力实现对手车驱动头的可靠抱夹。手车驱动头可以是圆形、四方形或其他多边形结构，抱夹内筒的内壁形状与手车驱动头相适配，抱夹外筒的内壁形状与抱夹内筒的外壁形状相适配，以保证较好的抱夹效果。
6.进一步的，为避免抱夹内筒被过度推出或收缩而失去弹性，抱夹外筒的筒壁上设有限位螺钉，抱夹弹片上开设有限位槽，通过限位螺钉与限位槽的配合实现抱夹内筒与抱夹外筒之间相对滑动量的限制。
7.进一步的，抱夹组件包括抱夹螺钉，抱夹外筒内设有分隔层，分隔层位于抱夹内筒的后侧，抱夹螺钉依次与分隔层、抱夹内筒螺纹连接，通过抱夹螺钉的扭转实现抱夹内筒相对于抱夹外筒的伸缩控制，拆装方便。
8.进一步的，抱夹外筒内还设有螺钉止退套，螺钉止退套位于抱夹外筒内抱夹螺钉
的后侧，用于实现抱夹螺钉的后退距离限制，以避免抱夹螺钉过度后退而与抱夹内筒分离，螺钉止退套上设有与抱夹螺钉对应的操作孔。
9.进一步的，抱夹弹片外壁上的凸起呈向后收缩的斜坡状，且斜坡与抱夹外筒前端的圆角相切，以避免抱夹内筒缩回过程中凸起被卡主而无法正常缩回，增加抱夹难度，影响抱夹效率和效果。
10.进一步的，还包括扭矩限制组件、操作筒，扭矩限制组件设置于操作筒与抱夹外筒之间，用于实现操作筒与抱夹外筒之间的传递扭矩限制。
11.进一步的，扭矩限制组件包括依次套接于抱夹外筒上的第一摩擦盘、第一摩擦片、第二摩擦盘、第二摩擦片、挤压盘、碟簧、锁紧螺母，第一摩擦盘与抱夹外筒一体连接，抱夹外筒与锁紧螺母内外螺纹连接，第二摩擦盘与操作筒固定连接。
12.上述结构的扭矩限制原理为：首先通过锁紧螺母的扭转实现对碟簧的预压控制，进而实现第二摩擦盘与第一摩擦盘之间的轴向压力控制，而后通过第二摩擦盘与第一摩擦盘之间的摩擦力实现操作筒与抱夹外筒之间的扭矩传递。这样可以通过锁紧螺母调整碟簧的预压力值实现对保护扭矩值的设置，当扭矩值超过设定值(表示驱动头旋转到位)时，扭矩限制组件打滑(即摩擦力不足以传递扭矩)实现柜体保护，避免产生驱动头过度扭转而造成的损坏。
13.进一步的，操作筒上设有止转组件，用于实现操作筒在自然状态下的回转限制。
14.进一步的，止转组件包括止转卡爪、止转盘、弹簧、止转卡片、回转轴承、转销轴，操作筒通过回转轴承与止转盘转动连接，止转卡爪连接于止转盘上，并与开关柜柜门下沿紧贴，止转卡片的一端通过转销轴与止转盘翻转连接，其另一端通过弹簧与止转盘弹性连接，操作筒的后端为多边轴，且止转卡片上开设有相适配的多边孔。
15.上述结构的止转原理为：在弹簧的弹力作用下，止转卡片通过多边孔与多边轴的配合实现操作筒在自然状态下的回转限制，而当机器人操作头克服弹簧的弹力作用时，止转卡爪上的多边孔脱离多边轴并解除操作筒的回转限制。
16.进一步的，止转盘上设有纵向滑槽，止转卡爪上设有滑动轴，滑动轴滑动连接于纵向滑槽内，滑动轴上设有紧固螺母，通过拧紧紧固螺母实现止转卡爪的滑动限位。
17.有益效果：本发明提供的一种用于开关柜手车操作的转接保护工装，相对于现有技术，具有以下优点：
18.1、利用抱夹组件实现整个工装的快速拆装与可靠抱夹，仅需要借助螺丝刀穿过操作筒、操作孔并扭转抱夹螺钉即可实现装卸控制，装卸和操作方便，稳定可靠，可重复利用，有效减少了机器人操作过程对柜体造成的损坏；
19.2、通过扭矩限制组件控制摩擦力大小实现对工装传递扭矩值的限制，以满足手车操作过程中较高的操作速度和负载变化要求，进一步规避了机器人扭矩控制失效造成的操作失败问题；
20.3、通过止转组件实现工装在自然转态下的止转保护，仅当机器人操作头插入后才可将止转特性解除，避免误操作以及其他原因导致的手车被反向驱动。
附图说明
21.图1为开关柜断路器手车上驱动四方的结构示意图；
22.图2为本发明实施例的剖面示意图；
23.图3为本发明实施例中抱夹内筒的结构示意图；
24.图4为本发明实施例中抱夹组件与驱动四方的抱夹示意图；
25.图5为本发明实施例与机器人操作头的配合结构示意图；
26.图6为本发明实施例在断路器手车柜门上的安装结构示意图；
27.图中的附图标记包括：1、抱夹外筒，2、抱夹四方弹片，3、抱夹螺钉，4、限位螺钉，5、第一摩擦片，6、第二摩擦片，7、挤压盘，8、第二摩擦盘，9、操作筒，10、止转卡爪，11、止转盘，12、弹簧，13、止转卡片，14、回转轴承，15、第一限位挡圈，16、螺钉止退套，17、碟簧，18、锁紧螺母，19、第二限位挡圈，20、转销轴，21、机器人操作头，22、驱动四方，23、断路器室柜门下沿。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明的优选实施方式进行描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
29.如图1所示，开关柜断路器手车的驱动头是四方结构。为实现断路器手车的操作保护，我们设计了如图2所示的一种用于开关柜断路器手车操作的转接保护工装，主要由抱夹组件、操作筒9、扭矩限制组件、止转组件组成，抱夹组件用于实现工装快速安装和可靠抱夹，扭矩限制组件主要实现传递扭矩值的机械限制，止转组件主要用于对断路器手车驱动四方22自然状态下的回转限制。
30.本实施例中，抱夹组件主要由抱夹外筒1、抱夹内筒、抱夹螺钉3、限位螺钉4、螺钉止退套16组成。如图3
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4所示，抱夹内筒为四方弹片结构，包括方形连接块以及围绕连接块四边布置的四个抱夹弹片，四个抱夹弹片的后端均连接于连接块上；相应的，抱夹外筒1的内壁也为四方结构，抱夹四方弹片2滑动连接于抱夹外筒1内，抱夹弹片的前端外壁呈斜坡状，且斜坡与抱夹外筒1前端的圆角相切。
31.上述抱夹组件的抱夹原理为：当抱夹四方弹片的前端伸出抱夹外筒时，抱夹四方弹片与抱夹外筒之间存在间隙，具有弹性的抱夹四方弹片可以顺利得与驱动四方套进套出；当抱夹四方弹片套接在驱动四方上时，控制抱夹四方弹片的前端缩回到抱夹外筒内，此时由于抱夹弹片上的斜坡与抱夹外筒内壁之间呈过盈配合，在抱夹外筒的挤压力下抱夹四方弹片抱夹锁死驱动四方实现工装的快速安装，同时这种斜坡挤压变形能够产生很大的锁紧力实现对驱动四方的可靠抱夹。
32.进一步的，抱夹外筒1内设有分隔层，分隔层位于抱夹四方弹片2的后侧，两个抱夹螺钉3并列设置，并依次与分隔层、抱夹四方弹片2螺纹连接，通过抱夹螺钉的扭转实现抱夹四方弹片相对于抱夹外筒的伸缩控制；螺钉止退套16位于抱夹外筒1内抱夹螺钉3的后侧，并与操作筒9相抵，用于实现抱夹螺钉的后退距离限制，以避免抱夹螺钉过度后退而与抱夹四方弹片分离，螺钉止退套16上设有对应的操作孔。
33.进一步的，限位螺钉4贯穿抱夹外筒1的筒壁设置，且抱夹弹片上开设有限位槽，通过限位螺钉与限位槽的配合实现抱夹四方弹片与抱夹外筒之间相对滑动量的限制，以避免抱夹四方弹片被过度推出或收缩而失去弹性。
34.进一步的，扭矩限制组件包括依次套接于抱夹外筒1上的第一摩擦盘、第一摩擦片
5、第二摩擦盘8、第二摩擦片6、挤压盘7、碟簧17、垫圈、锁紧螺母18，第一摩擦盘与抱夹外筒1一体连接，抱夹外筒1与锁紧螺母18内外螺纹连接，操作筒9套接于挤压盘7、碟簧17、垫圈、锁紧螺母18外侧，并与第二摩擦盘8固定连接。
35.通过旋紧锁紧螺母实现对碟簧的预压，进而为第二摩擦盘与第一摩擦盘之间提供足够的轴向力，进一步产生足够的摩擦力。操作筒作为整个工装的扭矩输入，通过上述摩擦力将扭矩值传递给抱夹外筒，进而传递给抱死在驱动四方上的抱夹四方弹片，实现对断路器手车的操作以及扭矩保护。通过锁紧螺母调整碟簧的预压力值实现保护扭矩值的设置，当扭矩值超过设定值时，扭矩限制组件打滑实现柜体保护。
36.进一步的，止转组件包括止转卡爪10、止转盘11、弹簧12、止转卡片13、回转轴承14、转销轴20，操作筒9通过回转轴承14与止转盘11转动连接，并通过第一限位挡圈15、第二限位挡圈19进行轴向限位；止转卡爪10连接于止转盘11上，并与断路器室柜门下沿23紧贴，止转卡片13的一端通过转销轴20与止转盘11翻转连接，其另一端通过弹簧12与止转盘11弹性连接；操作筒9的后端有一段多边轴，且止转卡片13上开设有相适配的多边孔。
37.如图6所示，当止转卡片上的六方孔与操作筒后端的六方轴角度契合时，止转卡片在弹簧的弹力作用下会向上翻转卡住操作筒，实现操作筒在自然状态下的回转限制。如图5所示，仅当机器人操作头对准插入到六方轴上并压下止转卡片，使得止转卡片上的六方孔脱离六方轴时才会解除操作筒的回转限制，机器人操作头才能实现操作筒的正常回转驱动。
38.进一步的，止转盘11上设有两个纵向滑槽，止转卡爪10上设有两个滑动轴，两个滑动轴滑动连接于相应的纵向滑槽内，两个滑动轴上均设有紧固螺母，通过拧紧两个紧固螺母实现止转卡爪的滑动限位。
39.本发明的具体实施方式如下：
40.工装安装前，需确保两个抱夹螺钉3拧出至与螺钉止退套16相抵，此时抱夹四方弹片2的前端伸出到抱夹外筒1外，抱夹四方弹片2处于松弛状态。工装安装时，首先需调整止转卡爪10在止转盘11的纵向位置，保证抱夹组件套接于驱动四方22上的同时止转卡爪10可以紧贴断路器室柜门下沿23(如图6所示)，借助柜门实现止转组件的止转功能；而后借助螺丝刀穿过操作筒9、操作孔后拧紧两个抱夹螺钉3，使得抱夹四方弹片2缩回到抱夹外筒1内，通过斜坡挤压变形保证抱夹四方弹片2抱夹锁死驱动四方22，同时拧紧两个紧固螺母实现止转卡爪10的滑动限位，完成保护工装在断路器手车柜体上的安装。而保护工装的拆卸只需拧松抱夹螺钉3和紧固螺母即可实现。
41.机器人进行断路器操作时，需将操作头对准插入到六方轴上并压下止转卡片13(如图5所示)，使得止转卡片13上的六方孔与六方轴脱离，才能实现操作筒9的旋转驱动，而操作筒9会通过扭矩限制组件将设定值范围内的扭矩传递给抱夹外筒1和驱动四方22，实现扭矩限制保护。操作完成后，机器人操作头21从六方轴上退出，止转卡片13在弹簧12的弹力作用下会向上翻转卡住操作筒9，实现操作筒9在自然状态下的回转限制。
42.上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。