一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置的制作方法

1.本发明涉及一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置，具体为一种可以配合机器人高空作业的，自动光控摆刀式电缆外皮带电剥除装置，特别是一种直流、光电控制的，可用于高压电缆线无损剥除外层绝缘皮，自适应多种线径，提高自动化水平的一种机电光学综合运用的带电剥线装置。


背景技术：

2.电网中架空输送电的高压线缆在检修或施工时为了提高效率，避免停电施工对用户的影响，需要使用机器人带电对电缆进行剥除外皮的操作，在机器人操作中机械臂需持剥线器完成剥线过程，原有的方案为适应绝缘杆单驱动操作，采用了更换刀架的调整刀具角度的方案。
3.操作人员在操作过程中必须要做到以下两点：1、需要根据绝缘架空线每种规格及绝缘皮外径选择安装合适规格的刀架，刀架内径要根据绝缘外径选择；2、根据绝缘皮厚度及导体外径调整刀具角度，刀尖距导体距离还要根据需要进行选择；针对上述条件，操作人员需要提前获取线缆相关规格信息。因为单个刀架的适应范围小且刀具调整的主观性强，刀架选择及角度调整错误将直接导致剥线失败。实际现场操作过程中架空线缆的规格信息几乎是无法准确掌握的，而且刀具的调整，刀架的选择，角度的调整都非常繁琐困难。
4.现有的剥线器配合机器人的机械臂一次工作，都需要多次调整刀具位置，角度，每更换一次电缆作业都需要更换刀架。所以原剥线方案操作困难繁琐，效率低，可靠性差，适应性差，针对以上存在的问题，就迫切需要开发一种相应的装置来予以解决。


技术实现要素：

5.本发明目的是，针对背景技术中的问题，提出一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置，采用的技术方案是：一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置，包括剥线器基体、旋转支撑单元、机械进刀单元和颜色光电控制单元，旋转支撑单元设置在剥线器基体上，机械进刀单元设置在旋转支撑单元上，颜色光电控制单元设置在旋转支撑单元上；机械进刀单元包括电机、偏心轴套、剥线刀、刀轨、刀轨盖和刀轴，电机设置在旋转支撑单元上，偏心轴套套在电机的电机轴上，在偏心轴套的外端面上沿轴向延伸设置一根销轴，销轴与电机轴偏心设置， 在销轴自由端的设置一段外螺纹，销轴插入剥线刀上的销轴孔内，并通过螺母锁紧，偏心轴套、销轴与剥线刀形成曲柄结构；刀轨设置在旋转支撑单元上，刀轨盖设置在刀轨上，剥线刀插入刀轨，刀轴插入剥线刀上的圆孔内，且刀轴的两端均插入刀轨上的弧形槽内，刀轨、刀轴与曲柄结构形成曲柄槽轮摆线刀机构。
6.对本发明技术方案的优选，旋转支撑单元整体呈笼状结构，旋转支撑单元包括联
接法兰、电机板和联接柱，联接法兰上有与剥线器基体上支架开口大小对应的方便电缆卡入的联接法兰开口，联接法兰的一侧端面上设有三个环形布置的与联接法兰同心且截面为扇形的扁立柱，扁立柱的头端为方形小台阶，方形小台阶自端面沿轴向开设螺纹孔，方形小台阶的肩部平面为电机板的定位面；联接法兰的一侧端面上设置用于卡合刀轨盖的凹槽；电机板的一侧端面上开设三个方形开孔分别连接三个方形小台阶，电机板上开有与联接法兰开口的开口一致的开口槽；联接柱的两端分别连接联接法兰和电机板。本发明对本发明技术方案的优选，其中两个扁立柱的根部单边设计有台阶，形成扁立柱的l形结构。
7.对本发明技术方案的优选，刀轨中间为方形通孔，剥线刀插入方形通孔且剥线刀的刀头部伸出；在方形通孔的孔壁上，上下对称设置两条与刀轴配合运动的弧形槽，其中一个与刀轨盖靠近的弧形槽贯穿孔壁。
8.对本发明技术方案的优选，颜色光电控制单元包括光纤头、颜色传感器、可充电锂电池、两个直流继电器、启动按钮、停止按钮和双刀双掷6脚拨动开关，光纤头通过光纤座活动设置在电机板，颜色传感器、可充电锂电池、两个直流继电器、启动按钮、停止按钮和双刀双掷6脚拨动开关均固定在电机板上。颜色光电控制单元，电路断电有效防止了进刀误动作损伤电缆中线芯；使用直流继电器有效防止了带电作业时高压电对控制系统的影响对本发明技术方案的优选，自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置还包括安装在剥线器基体上的碰钉和带压杆微动开关，碰钉通过碰钉座活动设置在剥线器基体的开合卡件的上部分卡件上，带压杆微动开关装在剥线器基体的开合卡件的下部分卡件上， 带压杆微动开关电连接可充电锂电池，开合卡件的下部分卡件上设置轴向孔，且在带压杆微动开关的旁边开设腰子槽，腰子槽与下部分卡件上的轴向孔贯通，并在腰子孔的顶端以圆孔径向贯穿，形成走线孔。带压杆微动开关的线缆通过此走线孔连接电连接和可充电锂电池，此设计可将电缆放置在旋转体内部，解决了在固定支架两侧旋转部分的电器连接问题，可充电锂电池，方便野外高空作业。
9.对本发明技术方案的优选，电机为超低速直流减速电机，能保证电机驱动剥线进刀时，刀头到达线芯时能准确停止。
10.对本发明技术方案的优选，剥线刀的刃口形状为u形，剥线刀的排屑槽尾端朝上，此设计可以有效解决剥出的外皮沿刀排屑槽进入刀轨造成卡阻的问题。
11.本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、本发明装置，独特的曲柄槽轮设计，保证进刀角度，进刀力小，切入线皮速度稳定；本装置的机械结构及电器控制部分都极其简单，重量轻，可直接配合外购的剥线器基体安装使用；本装置，可对一定直径范围的电缆直接适用，无需更换刀架，调节刀具。
附图说明
12.图1是本发明装置的立体示意图。
13.图2是本发明装置中的剥线器基体的结构示意图。
14.图3是本发明装置中的旋转支撑单元的结构示意图。
15.图4是联接法兰的示意图。
16.图5是在图4上加装了偏心轴套、剥线刀和刀轴的装配图。
17.图6是偏心轴套、剥线刀、刀轨、刀轨盖和刀轴的爆炸视图。
18.图7是剥线刀的立体图。
19.图8是剥线刀的侧视图。
20.图9是剥线刀的主视图。
21.图10是光纤头和剥线刀在电机板上的安装位置示意图一。
22.图11是光纤头和剥线刀在电机板上的安装位置示意图二。
23.图12是碰头在剥线器基体的开合卡件上的安装位置示意图。
24.图13是本实施例装置的电路图。
25.图14是本实施例装置卡在电缆上的示意图。
具体实施方式
26.下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
27.为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图14和具体实施方式做进一步的描述。
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.如图1所示，一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置，包括剥线器基体1，其特征在于还包括旋转支撑单元2、机械进刀单元3和颜色光电控制单元4，旋转支撑单元2设置在剥线器基体1上，机械进刀单元3设置在旋转支撑单元2上，颜色光电控制单元4设置在旋转支撑单元2上。
30.如图2所示，本实施例中的剥线器基体1，为本领域内的已知技术，本领域内的技术人员已知。剥线器基体1打开卡在架空的电缆上，并合上锁住并可绕电缆旋转；本实施例中旋转支撑单元2与剥线器基体1上的转动部分用螺杆直接联接同轴固定。如图14所示。
31.如图3所示，旋转支撑单元2整体呈笼状结构，旋转支撑单元2包括联接法兰2-1、电机板2-2和联接柱2-3。笼状结构的旋转支撑单元2，保证足够的强度，支撑其它部件。
32.如图3所示，联接法兰2-1的一个端面通过螺栓与剥线器基体1的转动体端面联接固定在一起，随之转动。电机板2-2与联接法兰2-1通过联接法兰2-1上三个扁立柱2-4及一个联接柱2-3固定在一起，形成一个笼状结构以支撑其它部件。
33.如图4所示，联接法兰2-1上有与剥线器基体1上支架开口大小对应的方便电缆卡入的联接法兰开口2-1-1，联接法兰2-1的一侧端面上设有三个环形布置的与联接法兰2-1同心且截面为扇形的扁立柱2-4，扁立柱2-4的头端为方形小台阶2-4-1，方形小台阶2-4-1自端面沿轴向开设螺纹孔，方形小台阶2-4-1的肩部平面为电机板2-2的定位面；联接法兰2-1的一侧端面上设置用于卡合刀轨盖3-5的凹槽2-1-2。
34.如图4所示，三个扁立柱2-4其中两个扁立柱2-4的根部单边设计有台阶，形成扁立柱2-4的l形结构，l形结构的扁立柱2-4，增加立柱根部的强度，同时为电池、继电器安装做支撑定位。
35.如图3所示，电机板2-2的一侧端面上开设三个方形开孔2-2-1分别连接三个方形
小台阶2-4-1，电机板2-2上开有与联接法兰开口2-1-1的开口一致的开口槽2-2-2；联接柱2-3的两端分别连接联接法兰2-1和电机板2-2。电机板2-2在与联接法兰2-2的两个l形结构的扁立柱2-4对应位置开有缺口2-2-3分别对应电池和继电器形状。
36.本实施例的电机板2-2整体外形近似“7”字型，在电机板2-2的下面伸出部分有机械进刀单元3内电机3-1的电机端面安装孔及电机安装螺丝孔。
37.如图3所示，本实施例的联接柱2-3设计在紧靠刀轨位置，联接柱一端有螺柱与联接法兰2-1上的螺纹孔配合，另一端有螺纹孔通过电机板2-2上的通孔用螺杆紧固，联接柱2-3中部铣有四个方形平面，方便拆卸联接柱。
38.如图5所示，机械进刀单元3包括电机3-1、偏心轴套3-2、剥线刀3-3、刀轨3-4、刀轨盖3-5和刀轴3-6。电机3-1设置在旋转支撑单元2上，偏心轴套3-2套在电机3-1的电机轴上，在偏心轴套3-2的外端面上沿轴向延伸设置一根销轴3-2-2，销轴3-2-2与电机轴偏心设置， 在销轴3-2-2自由端的设置一段外螺纹，销轴3-2-2插入剥线刀3-3上的销轴孔内，并通过螺母锁紧，偏心轴套3-2、销轴3-2-2与剥线刀3-3形成曲柄结构；刀轨3-4设置在旋转支撑单元2上，刀轨盖3-5设置在刀轨3-4上，剥线刀3-3插入刀轨3-4，刀轴3-6插入剥线刀3-3上的圆孔内，且刀轴3-6的两端均插入刀轨3-4上的弧形槽内，刀轨3-4、刀轴3-6与曲柄结构形成曲柄槽轮摆线刀机构。
39.如图1、5和6所示，电机3-1优选为超低速直流减速电机，输出转速小于1rpm。偏心轴套3-2套在电机3-1输出轴上，通过偏心轴套3-2侧面的紧定螺钉将偏心轴套3-2固定在电机轴上，偏心轴套3-2外端面上的销轴3-2-2与电机轴偏心。
40.如图7、8和9所示，剥线刀3-3的刃口形状为u形，剥线刀3-3的排屑槽尾端朝上。剥线刀3-3的刀体中部和后部各有一个与销轴配合的通孔3-3-4。如图5所示。位于刀体中部的通孔3-3-3内插入刀轴3-6，位于刀体后部的通孔安装销轴3-2-2，销轴3-2-2通过自由端的外螺纹与螺母锁紧。
41.如图8和9所示，剥线刀3-3的u形刃口，其底部刃口3-3-1用于径向切入电缆外皮，两侧刃口3-3-2可以在剥线刀横向移动时轴向剥开电缆外皮。剥线刀3-3的排屑槽3-3-3后部为弧形向上，此设计可以有效解决剥出的外皮沿刀排屑槽进入刀轨造成卡阻的问题。
42.如图5和6所示，刀轨3-4与刀轨盖3-5由两侧沉头螺杆联接固定，刀轨3-4通过螺栓孔固定在电机板2-2上，刀轨盖3-5则嵌入联接法兰2-1上的方形的凹槽2-1-2中，既有定位作用又防止刀轨受力滑移。
43.如图6所示，刀轨3-4中间为方形通孔3-4-1，剥线刀3-3插入方形通孔3-4-1且剥线刀3-3的刀头部伸出；在方形通孔3-4-1的孔壁上，上下对称设置两条与刀轴3-6配合运动的弧形槽3-4-2，其中一个与刀轨盖3-5靠近的弧形槽3-4-2贯穿孔壁。本实施例的发明创造性的以刀体设计为连杆，剥线刀3-3的中部和后部设计有两个圆孔3-3-3，刀轴3-6穿过刀体中部的通孔3-3-3，在刀轨3-4的两个弧形槽3-4-2中沿弧形槽前后滚动，与剥线刀3-3后部的减速电机偏心轴套3-2的曲柄结构，形成一个独特的曲柄槽轮摆刀机构。剥线刀3-3在电机3-1以及偏心轴套3-2驱动下，由中部孔中的刀轴支撑限位，沿弧形槽3-4-2前后摆动，由剥线刀3-3的刀体的前后摆动，刀头形成一个特殊的运动曲线。
44.本实施例中，此曲柄摆刀设计以最简的机构，实现剥线刀的进给退刀，保证了剥线刀最省力的切入角，同时实现进刀过程曲柄转角最大，进刀速度最慢，有效防止刀尖损伤线
芯。
45.如图1和10所示，颜色光电控制单元4包括光纤头4-1、颜色传感器4-2、可充电锂电池4-3、两个直流继电器、启动按钮、停止按钮和双刀双掷6脚拨动开关。
46.光纤头4-1通过光纤座4-4活动设置在电机板2-2，颜色传感器4-2、可充电锂电池4-3、两个直流继电器、启动按钮、停止按钮和双刀双掷6脚拨动开关均固定在电机板2-2上。
47.如图10和11所示，光纤头4-1设置在剥线刀3-3的下面，指向电缆中心位置。光纤头4-1安装在光纤头座4-5上，螺母紧固。
48.如图10和11所示，光纤头座4-5通过螺杆安装在光纤座4-4上，光纤头座4-5有腰形孔可以前后调整，光纤座4-4上有多个螺纹孔可供调整光纤水平角度，光纤座侧面有一个中心孔和一个弧形腰子孔，由螺杆固定在电机板2-2上，可以绕中心孔沿弧形腰子孔旋转。
49.颜色光电控制单元4，在电路启动后颜色传感器4-2打开，光纤头4-1开始检测，检测到黑色电缆外皮时，电路正常运转，当剥线刀3-3将电缆外皮剥掉，白色金属线芯一露出来，光纤头检测到白色金属线芯立即控制直流继电器将电路切断，电机3-1停止进刀，剥线器基体1上的转动部持续绕电缆旋转。
50.如图12所示，自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置还包括安装在剥线器基体1上的碰钉5和带压杆微动开关6。
51.碰钉5通过碰钉座7活动设置在剥线器基体1的开合卡件的上部分卡件上，带压杆微动开关6装在剥线器基体1的开合卡件的下部分卡件上，带压杆微动开关6电连接可充电锂电池4-3，开合卡件的下部分卡件上设置轴向孔，且在带压杆微动开关6的旁边开腰子槽，腰子槽与开合卡件的下部分卡件上的轴向孔贯通，并在腰子孔的顶端以圆孔径向贯穿，形成走线孔6-1，方便微动开关的导线走线与电源控制部分联接。
52.如图12所示，本实施例中，碰钉5为头部倒锥形，安装在碰钉座7上，碰钉座7上有腰形槽可以前后调节固定位置，碰钉5头部为倒锥形，如沉头螺杆头部，保证剥线器基体1的开合卡件的上部分卡件上向下合上时可靠压到带压杆微动开关6的压杆，打开时可以顺利滑过带压杆微动开关6的压杆。碰钉座7安装在电动剥线器基体1的开合卡件的上部分卡件上，带压杆微动开关6安装在剥线器基体1的开合卡件的下部分卡件上，带压杆微动开关6的压杆与剥线器基体1的卡合件的上、下半部分配合面重合，带压杆微动开关6的本体通过螺杆固定在开合卡件的下半部分的法兰侧面上。
53.本实施例的剥线器基体1的开合卡件上的碰钉5与带压杆微动开关6组合实现了模拟人工手动按启动按钮的动作，由带超低速直流减速电机驱动特别设计的曲柄槽轮机构，实现进刀，同时剥线器基体1的开合卡件绕电缆旋转，开始剥除电缆外皮，当剥线刀下方颜色传感器的光纤头检测到与黑色外皮不同的银白色线芯时，颜色传感器控制电路系统断电，电机停止进刀，有效有防止颜色检测误差造成误动作，电机再次进刀损伤线芯。同时设有手动启、停止按钮及电机正反转拨动开关。
54.如图13所示，本实施例的一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置，简单电路设计使用颜色传感器的光纤头检测到与黑色外皮不同的银白色线芯时，颜色传感器控制电路系统断电。
55.本实施例中的一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置，具体工作过程如下：本装置与剥线器基体1的开合卡件的转动部分用螺杆直接联接同轴固定，开始工
作时开合卡件为打开状态；旋转支撑单元2中的联接法兰2-1的联接法兰开口2-1-1及电机板2-2的开口槽2-2-2都与开合卡件（支架开口）的开口与其开口在同一位置，保证架空电缆顺畅卡入。
56.卡入电缆后开合卡件正转合上并锁住，在此过程中安装在开合卡件的上部分卡件上的碰钉头部平面将安装在开合卡件的下部分卡件上的带杆微动开关6的压杆压下，触发带杆微动开关6启动控制电路，当碰钉5继续向下运动时，碰钉头会从压杆头端滑过，压杆恢复自由状态，带杆微动开关6复位，保证电路可以由继电器控制断电。电路启动后，电机5-1通电输出轴转动，偏心轴套3-2上的销轴3-2-2在剥线刀3-3的刀体后部的通孔3-3-3中转动，剥线刀3-3的刀体中部通孔中有可转动的刀轴3-6， 刀轴3-6的两端都在刀轨3-4的两个弧形槽3-4-2中沿弧形槽前后滚动，这样就形成一个特殊的曲柄槽轮机构。
57.电机3-1输出轴上的偏心轴套3-2转动时，驱动剥线刀3-3在刀轨3-4中摆动，剥线刀3-3的刀头以特殊的环形封闭曲线运动，保证在偏离电缆轴心的位置，以很小的切入角慢慢切入电缆胶皮。
58.本装置在开合卡件的带动下绕电缆旋转，剥线刀就把电缆胶皮环形剥开。电路启动后颜色传感器4-2打开，光纤头4-1开始检测，检测到黑色电缆外皮时，电路正常运转，当剥线刀将电缆外皮剥掉，白色金属线芯一露出来，光纤头检测到白色金属线芯立即控制直流继电器将电路切断，电机停止进刀，开合卡件持续绕电缆旋转，并横向移动。直至剥到规定长度后，开合卡件停在原位旋转剥线刀将剥出的线皮切断，开合卡件反转，开合卡件打开，完成剥线作业。
59.打开的过程中，碰钉5向上运动时，碰钉头部碰到微动开关压杆，把压杆向上拨动，倒锥形会从压杆头端滑过，然后压杆恢复自由状态，保证不会触发系统再次起动，完全实现了同人手按一次起动按钮一样的效果。
60.本装置设有起动及停止按钮，可手动起动和停止系统，并设有微型双刀双掷6脚拨动开关可以手动控制电机正反转，进退刀，使操作更加灵活方便。
61.本实施例中的一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置，可与机器人机械臂配套带电作业使用，本机构由机械臂驱动在电缆上旋转剥除电缆整圈外皮，然后由机械臂驱动沿电缆移动剥除一段外皮用于后续作业。
62.本实施例的以一种自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置配合机械臂来描述实施过程如下：剥线器基体1与机械臂连接，剥线器基体1的开合卡件打开，卡在架空的电缆上，然后开合卡件正转合上锁住并绕电缆旋转。
63.机械进刀单元3启动进刀，剥出电缆内的线芯后，电机停止进刀，机械臂横向移动剥除规定长度的线皮后停止，本装置原位旋转一圈后，将剥出线皮切断，机械臂驱动剥线器基体1的开合卡件反转打开，剥线动作完成。
64.自动光控摆刀式带电作业电缆剥线装置配合机械臂使用时，开合卡件合上系统起动到机械臂开始进给的时间由机械臂控制系统设定，机械臂横向移动进给后，电缆外皮从剥线刀上面排出，当剥到规定长度后，机械臂停止横向移动，开合卡件停在原位旋转剥线刀将剥出的线皮切断。机械臂驱动开合卡件反转，开合卡件打开，完成剥线作业。
65.本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
66.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释
为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。