CN110640704B - 一种自动工具库 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力工程设备领域，提供了一种自动工具库，包括工具台，设有若干个用于放置工具的工具位；拨爪***，设置在每个工具位上，包括用于固定工具的拨爪；标定装置，包括为所述拨爪***提供定位的标定把，所述拨爪和标定把同步运动；驱动***，包括驱动电机和记录驱动电机位移的编码器；传动***，连通所述驱动***、标定装置和每个工具位上的拨爪***。本发明可以实现在高压环境下机器人代替人工作业时，机器人带电作业状态下所需工具的自动更换，实现高压环境下工作人员的安全，同时提高作业效率。

Description

一种自动工具库
技术领域
本发明涉及电力工程设备领域，具体涉及一种自动工具库。
背景技术
近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发展，电网***运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架，中国高压电网总体规模和技术水平已经处于世界领先水平。
大规模的电网产生大量的维护工作。为了安全，高压电网由线塔架设在高空中，且输电线距离较长，输电所在的地理环境也较复杂，人工维护困难、劳动强度大且效率较低，于是渐渐发展出用带电作业机器人代替人工完成一些操作步骤。带电作业机器人可以完成带电断线、带电接线、带电更换避雷器、带电更换隔离开关、带电更换跌落式熔断器、带电更换绝缘护管等操作。但是现阶段的带电作业机器人仍主要依靠人工的干预完成相关的带电操作，比如带电作业工具的更换，都需要在人工的干预下进行完成。但由于是在高空高压的环境下作业，作业人员的人身安全受到严重威胁，同时在工人干预的带电作业方式也使得带电作业效率低下。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，研究并发明了一种自动工具库，可以实现带电作业工具的自动更换，提高作业效率。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自动工具库，包括工具台，设有若干个用于放置工具的工具位；拨爪***，设置在每个工具位上，包括用于固定工具的拨爪；标定装置，包括为所述拨爪***提供定位的标定把，所述拨爪和标定把同步运动；驱动***，包括驱动电机和记录驱动电机位移的编码器；传动***，连通所述驱动***、标定装置和每个工具位上的拨爪***。
进一步地，所述驱动***连接传动***，所述传动***同时连接所述拨爪***和标定装置，所述编码器记录所述驱动电机驱动所述拨爪***旋转的相对位移，所述驱动电机通过正向旋转或反向旋转相对位移实现工具的取放。
进一步地，所述标定装置还包括限位装置和标定安装座，所述标定安装座与所述工具台固定连接，所述限位装置设置在标定安装座上。
进一步地，所述限位装置包括所述标定安装座设置的标定安装座定位孔、标定把接近开关和限位螺钉。
进一步地，所述标定把设置标定把定位孔，当所述标定把定位孔旋转至标定把接近开关时，标定把回转；如果标定把转过标定把接近开关，由限位螺钉对标定把最后限位。
进一步地，所述标定把设置标定把定位孔，所述标定把定位孔和标定安装座定位孔重合时，所述拨爪确定初始水平位置。
进一步地，所述传动***包括传动轴、主动传动装置、从动传动装置和传动轴保持架；所述传动轴保持架设置在所述工具台上，所述传动轴设置在所述传动轴保持架上，所述主传动装置设置在传动轴上，所述从动传动装置设置在所述工具台上与所述主传动装置相对应处。
进一步地，所述主动传动装置和从动传动装置为主动锥形齿和从动锥形齿，或者为一对45度交错齿轮组，或者为蜗杆和蜗轮。
进一步地，所述拨爪***还包括拨爪安装座组成，所述拨爪安装座和工具台固定连接，当拨爪与从动传动装置锁紧后，拨爪通过轴承安装在拨爪安装座上。
进一步地，所述拨爪上设置用于安装工具的U型槽。
进一步地，所述工具位内侧设置工具接近开关。
进一步地，所述工具位两侧设有工具位定位销。
进一步地，驱动***还包括驱动电机安装座和驱动齿轮组；所述驱动电机安装座固定在工具台上，所述驱动电机、驱动齿轮组设置在所述驱动电机安装座上；所述驱动电机带动所述驱动齿轮组，所述驱动齿轮组带动传动***转动。
本发明的有益效果：
本发明的一种自动工具库，可以实现在高压环境下机器人代替人工作业时，机器人带电作业状态下所需工具的自动更换，实现高压环境下工作人员的安全，同时提高作业效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1俯视图；
图3为本发明的标定装置的结构示意图；
图4为本发明的工具位的结构示意图；
图5为本发明的工具位的俯视图；
其中：1、工具位定位销；2、标定安装座；3、工具接近开关；4、标定把接近开关；5、限位螺钉；6、主动传动装置；7、拨爪；7-1、U型槽；8、拨爪安装座；9、从动传动装置；10、传动轴；11、传动轴保持架；12、驱动电机；13、驱动电机安装座；14、安装固定架；15、驱动齿轮组；16、标定把；17、定位孔；18、工具台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的优选的机构和运动实现的方法做进一步的说明。
如图1-5所示，一种自动工具库，包括工具台18、驱动***、传动***、标定装置和拨爪***组成。
工具台18包括若干个工具位，以图1为例设置8个工具位，每个工具位两侧安装有一对工具位定位销1，用于固定需要放置在工具台上的工具，例如剥线器、扶线器、新型线夹等机器人工作时所需的工具，在每个工具位内侧设置有工具接近开关3，工具接近开关3用于检测工具是否安装到位；工具台18上还包括安装固定架14，用于将工具台安装在机器人上(机器人图中未表示)。
如图2所示，驱动***包括驱动电机12、驱动电机安装座13和驱动齿轮组15；驱动电机安装座13设置在工具台18上，驱动电机12、驱动齿轮组15设置在驱动电机安装座13上；驱动电机12带动驱动齿轮组15，驱动齿轮组15带动传动轴10转动；驱动电机的编码器记录驱动电机的直线位移。
传动***包括传动轴10、主动传动装置6、从动传动装置9以及传动轴保持架11；传动轴保持架11设置在工具台18上，传动轴10设置在传动轴保持架11上，主传动装置6设置在传动轴上，从动传动装置设置在工具台18上与主传动装置6相对应处，工具台18上每一个工具位均设置一对相互配合的主动传动装置6和从动传动装置9，这里的主动传动装置6和从动传动装置9的相互配合可以是主动锥形齿、从动锥形齿的相互配合，也可以是一对45度交错齿轮组的相互配合，还可以是蜗轮、蜗杆的相互配合，蜗杆设置在传动轴10上，涡轮设置在工具台对应蜗杆处。
如图3、4所示，标定装置包括标定把16、标定把接近开关4、限位螺钉5和标定安装座2组成；标定安装座2与工具台固定连接，标定把16、标定把接近开关4、限位螺钉5均设置在标定安装座2上，标定把16与传动轴10固定连接。标定把16上设有标定把定位孔17，标定安装座2上对应设置安装座定位孔，标定把定位孔17和安装座定位孔可重合，如图3所示为两孔的重合状态；标定把接近开关4是软限位，限位螺钉5是硬限位，正常情况下，标定把定位孔17旋转至标定把接近开关4时，标定把16回转，但一旦标定把16转过标定把接近开关4后，则由限位螺钉5对标定把16最后限位。
拨爪***包括拨爪7和拨爪安装座8组成，拨爪安装座8和工具台18固定连接，实际使用过程中，拨爪7与从动传动装置9锁紧后，拨爪7通过轴承安装在拨爪安装座8上。拨爪7上设置U型槽7-1，用于安装工具，当U型槽均朝上时，表示拨爪处于初始位置，即水平位置，水平于工具台。
本发明的工作过程是：
第一步，通过标定装置对自动工具库进行初始状态设置，使得自动工具库处于工具取放的初始状态，保证工具库上8个工具位可以同步动作。初始状态设置的步骤如下：
(1)拨动标定把16，使得标定把定位孔17与安装座定位孔重合；
(2)利用定位销穿过已经重合的标定把定位孔17与安装座定位孔，将定位把16固定在标定安装座2上；
(3)手动安装各个拨爪7，使其U型槽7-1朝上，即拨爪7平行于工具台18，达到工具取放的初始状态。
第二步，通过标定装置，标定自动工具库初始位置。标定步骤如下：
(1)拔下定位销，使得标定把16可以自由旋转；
(2)开启驱动电机12，通过传动轴10驱动标定把16转动，当标定把16转至标定把接近开关4(软限位)时，驱动电机12的编码器数值清零；
(3)驱动电机12驱动标定把16回转，当标定把定位孔17与安装座定位孔重合时，编码器记录数值A，即为自动工具库处于初始状态(水平状态)的位置。
第三步，放置和使用工具。步骤如下：
(1)将所需工具按使用顺序依次放置在各个工具位的工具位定位销1上，工具上的锁止转销***U型槽7-1，与拨爪7连接上；
(2)驱动电机12旋转，带动拨爪7转动至解锁位置，机器人绝缘杆***工具的对接口，编码器计入数值B；拨爪7再回转至锁紧位置，机器人绝缘杆与工具的对接口锁紧，编码器计入数值C，再旋转至初始位置时，机器人绝缘杆可以将工具取下使用。
(3)工具使用完毕后，机器人绝缘杆将工具重新放回工具台，根据编码器记录的数值，反向转至相应的解锁位置，即可将机器人绝缘杆与工具的对接口脱离；
(4)重复第三步的(2)-(3)，沿着自动工具库的工具位，依次取放其他工具。
由于此场景是针对高压线进行操作，故工具台需摆放1个剥线器、1个扶线器、3个新型线夹，也可以正对其他工作场景，换成其他的工具。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动工具库，其特征在于，包括
工具台，设有若干个用于放置工具的工具位；
拨爪***，设置在每个工具位上，包括用于固定工具的拨爪；
标定装置，包括为所述拨爪***提供定位的标定把，所述拨爪和标定把同步运动；
驱动***，包括驱动电机和记录驱动电机位移的编码器；
传动***，连通所述驱动***、标定装置和每个工具位上的拨爪***；
所述标定装置还包括限位装置和标定安装座，所述标定安装座与所述工具台固定连接，所述限位装置设置在标定安装座上；所述限位装置包括所述标定安装座设置的标定安装座定位孔、标定把接近开关和限位螺钉；所述标定把设置标定把定位孔，当所述标定把定位孔旋转至标定把接近开关时，标定把回转；如果标定把转过标定把接近开关，由限位螺钉对标定把最后限位；
所述传动***包括传动轴、主动传动装置、从动传动装置和传动轴保持架；所述传动轴保持架设置在所述工具台上，所述传动轴设置在所述传动轴保持架上，所述主动传动装置设置在传动轴上，所述从动传动装置设置在所述工具台上与所述主动传动装置相对应处；
所述拨爪***还包括拨爪安装座，所述拨爪安装座和工具台固定连接，当拨爪与从动传动装置锁紧后，拨爪通过轴承安装在拨爪安装座上。
2.根据权利要求1所述的自动工具库，其特征在于，所述驱动***连接传动***，所述传动***同时连接所述拨爪***和标定装置，所述编码器记录所述驱动电机驱动所述拨爪***旋转的相对位移，所述驱动电机通过正向旋转或反向旋转相对位移实现工具的取放。
3.根据权利要求1或2所述的自动工具库，其特征在于，所述标定把设置标定把定位孔，所述标定把定位孔和标定安装座定位孔重合时，所述拨爪确定初始水平位置。
4.根据权利要求1所述的自动工具库，其特征在于，所述主动传动装置和从动传动装置为主动锥形齿和从动锥形齿，或者为一对45度交错齿轮组，或者为蜗杆和蜗轮。
5.根据权利要求1所述的自动工具库，其特征在于，所述拨爪上设置用于安装工具的U型槽。
6.根据权利要求1所述的自动工具库，其特征在于，所述工具位内侧设置工具接近开关。
7.根据权利要求1所述的自动工具库，其特征在于，所述工具位两侧设有工具位定位销。
8.根据权利要求1所述的自动工具库，其特征在于，驱动***还包括驱动电机安装座和驱动齿轮组；所述驱动电机安装座固定在工具台上，所述驱动电机、驱动齿轮组设置在所述驱动电机安装座上；所述驱动电机带动所述驱动齿轮组，所述驱动齿轮组带动传动***转动。
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