CN110646705A - 剥线辅助检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种剥线辅助检测装置,包括执行机构和传动机构;执行机构主要由第一切割件、第一运动件、第二运动件和第二切割件组成;传动机构主要由弧形管、直管、多个球珠、弹簧和电机组成;第一切割件、第一运动件、弧形管、第二运动件和第二切割件顺序连接成线环,第一运动件和第二运动件分别***弧形管的两端内,且可相对弧形管滑动,弧形管与直管相通连接成类Y形管,多个球珠分布在类Y形管内,弹簧安装在直管内,且位于球珠下方,同时与电机连接;执行机构和传动机构相互配合,形成可通过电机控制弹簧张弛带动球珠运动,进而带动两个运动件伸缩,最终带动两个切割件相互贴合重叠或分离的结构。本发明的剥线辅助检测装置结构简单且使用方便。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域,涉及一种剥线辅助检测装置。
背景技术
一长串线路往往由很多很细的线路组成,一段线路出现局部故障,比如有部分线路烧焦,比如有部分线路熔断,都会影响线路整体的工作性能。
如图1所示,在一根普通的线束上,***的皮包着里面的线束,里面的线束由更多更细微的线束组成,当电流以不正常的方式通过的时候,会产生两种常见的工况:一种是A-A截面显示的烧焦现象,一种是B-B截面显示的熔断现象。为了检测出线路具体出了什么故障,需要将线路局部剖开来,以进行各种故障排查。然而现有技术缺少剥线辅助检测装置,一般都是通过人工剥线进行导线检修,存在耗时费力、危险系数高等缺点。
因此,研究一种剥线辅助检测装置具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中导线检修耗时费力以及危险系数高影响人身安全等问题,提供一种剥线辅助检测装置。本发明的剥线辅助检测装置能够满足高空作业人员的检测作业,降低人工行为的危险系数;同时对于低空作业的工况,能够通过电控的方式自动或半自动的提高工作效率。
为达到上述目的,本发明采用的方案如下:
剥线辅助检测装置,包括执行机构和传动机构;
执行机构主要由第一切割件、第一运动件、第二运动件和第二切割件组成,各件都为弧形柱状结构,设置成这样的形状是为了保证后续各部件与弧形管可以连接成环;
传动机构主要由弧形管、直管、多个球珠(只要是具有一定刚度的珠子都可适用于本发明,例如钢珠、合金珠子等等)、弹簧和电机组成;
第一切割件、第一运动件、弧形管、第二运动件和第二切割件顺序连接成线环,第一运动件和第二运动件分别***弧形管的两端内,且可相对弧形管滑动,弧形管与直管相通连接成类Y形管,类Y形由弧线和直线连接而成,多个球珠分布在类Y形管内,弹簧安装在直管内,且位于球珠下方,同时与电机连接;
执行机构和传动机构相互配合,形成可通过电机控制弹簧张弛带动球珠运动,进而带动两个运动件从弧形管内伸出或缩回,最终带动两个切割件相互贴合重叠或分离的结构,其中两个切割件相互贴合的表面垂直于所述线环的中心轴,以保证能够形成剪切力,而且美观,当平行的切割件完成夹持功能时,球珠传动使得啮合环变小,刀口出现交叉挤压,反复作用使得剪切力发挥作用,有助于切开线束层。
本发明的剥线辅助检测装置的特点在于其结构的新颖性和运动的灵活性,第一切割件和第一运动件之间的连接、第二切割件和第二运动件之间的连接、第一运动件和第二运动件与弧形管之间的连接以及整体的对称结构涉及到摩擦润滑的知识和传动灵敏度的效率问题,本发明通过创新设计实现了球珠与第一运动件和第二运动件桥连以传递动力。
作为优选的方案:
如上所述的剥线辅助检测装置,第一切割件远离第一运动件的端部以及第二切割件远离第二运动件的端部设有辅助切割件,辅助切割件用于在所述线环沿线束札轴向运动时轴向切割线束札。
当不含有辅助切割件时,本发明的剥线辅助检测装置只能沿线束札径向切割;当含有辅助切割件时,本发明的剥线辅助检测装置既可以沿线束札径向切割,也可以沿线束札轴向切割,能够将线束札的一块表皮剥掉;
本发明的剥线辅助检测装置可以为非自动剥线辅助检测装置,也可以与控制机构配合形成自动剥线辅助检测装置,控制机构主要由中央控制单元、机械臂、压力传感器和can总线组成,中央控制单元包括相互连接的控制器、运算器和存储器;
控制过程为:压力传感器安装在相邻的切割件和运动件的交接处或靠近交接处的位置上,即压力传感器安装在第一切割件和第一运动件的交接处或靠近交接处的位置上,或者安装在第二切割件和第二运动件的交接处或靠近交接处的位置上,压力传感器检测第一切割件或第二切割件的剪切压力产生的电信号发送至can总线,can总线将电信号发送至中央控制单元的控制器,控制器包括电压放大器和功率放大器(电信号先后经过电压放大器的一级作用和功率放大器的二级作用),控制器将电信号放大后通过can总线发送至运算器,存储器用于存储阈值I和阈值II(阈值I和阈值II是根据经验确定的,阈值I是通过对多个不同的线束札,采集线环刚刚接触线束札时压力传感器检测到的电信号经控制器放大后的数值后,计算平均值得到的;阈值II是通过对多个不同的线束札,采集线环刚刚接触线束札里面的导线时压力传感器检测到的电信号经控制器放大后的数值后,计算平均值得到的)并通过can总线发送至运算器,运算器将电信号与阈值I和阈值II比较后将比较结果发送至can总线,can总线根据比较结果发送不同的指令至电机和机械臂,具体为:当电信号小于阈值I时(即工况尚未就绪,准备尚未停当时),不发送指令;当电信号大于等于阈值I且小于阈值II时(即线环夹紧线束札但是未接触到线束札里面的导线时),发送开始传送动力指令至电机(目的是为了驱动执行机构剪切线束札表皮);当电信号大于等于阈值II时(即线环切开线束札,接触到线束札里面的导线时),发送停止传送动力指令至电机(目的是为了松开线环,使得线环与线束札之间保留一定空隙,便于轴向运动便于径向回转)和轴向运动指令至机械臂进行下一步的剪切运动;电机在收到开始传送动力指令后将动力通过脉冲的形式传给弹簧,在收到停止传送动力指令后停止传送动力;机械臂在收到轴向运动指令后推动所述线环沿线束札轴向运动;在机械臂轴向运动达到额定尺寸(额定尺寸要求分为两个工况,第一个是结构简单一点的:额定尺寸根据施工人员的要求,自主控制;第二个是结构复杂一点的,额定尺寸有预设的选择量程:可以设置一个算法,让轴向运动尺寸在一个范围内变化,比如直径为x的导线,轴向距离是10cm,直径为y的导线,轴向距离是15cm,直径为z的导线,轴向距离是20cm。两个工况对应两个结构,视导线所处的位置而定)要求时can总线发送旋转运动指令至机械臂,机械臂在收到旋转运动指令后推动所述线环旋转运动。
如上所述的剥线辅助检测装置,第一切割件和第二切割件为实心弧形柱状结构;第一运动件和第二运动件为空心弧形柱状结构。
如上所述的剥线辅助检测装置,第一切割件和第二切割件的断面为直角梯形,直角梯形的上底和下底垂直于所述线环的中心轴,且下底位于所述两个切割件相互贴合的表面上,直角梯形的直腰位于所述线环的内侧,斜腰位于所述线环的外侧,且直腰平行于所述线环的中心轴。
如上所述的剥线辅助检测装置,第一切割件***第一运动件内,并与其固定连接(固定连接采用螺栓连接的方式);第二切割件***第二运动件内,并与其固定连接(固定连接采用螺栓连接的方式)。
如上所述的剥线辅助检测装置,第一运动件和第二运动件由四个侧板连接而成,断面为矩形;第一运动件的侧板a和侧板b相对,且垂直于所述线环的中心轴;第二运动件的侧板c和侧板d相对,且垂直于所述线环的中心轴;第一运动件的侧板a和第二运动件的侧板c共面,第一运动件的侧板b和第二运动件的侧板d共面;第一切割件与第一运动件的侧板a贴合,同时第二切割件与第二运动件的侧板d贴合,或者第一切割件与第一运动件的侧板b贴合,同时第二切割件与第二运动件的侧板c贴合。
如上所述的剥线辅助检测装置,第一切割件与第一运动件的侧板贴合的表面为面v,第二切割件与第二运动件的侧板贴合的表面为面w,辅助切割件为三棱锥或三棱柱,三棱锥的底面或三棱柱的矩形侧面与第一切割件的面v以及第二切割件的面w贴合。
如上所述的剥线辅助检测装置,弧形管的断面为矩形,弧形管具有复合层结构,内层为钢,外层为塑性材料。
如上所述的剥线辅助检测装置,第一运动件和第二运动件与弧形管通过定位销过盈配合连接。定位销连接运动件和弧形管只是外部结构的一种固定,定位销是贯穿弧形管金属材质的,在高密度区形成一个细长的穿孔能够保障不变形;弧形管是上下贴合形成的一个合金整体,自身由于重力和相同的材料性质等因素就有很好的固定作用。
如上所述的剥线辅助检测装置,直管与一立方体底座的面m垂直连接,立方体底座的面n平行于面m,且面n向面m凹陷形成一矩形凹槽,电机安装在矩形凹槽内(自动剥线辅助检测装置还包括多个固定板,固定板为直角三角形板,固定板的两直边所在的厚度面分别与面m和直管连接),当剥线辅助检测装置为自动剥线辅助检测装置时,中央控制单元也可以安装在矩形凹槽内。
有益效果:
(1)本发明的剥线辅助检测装置,结构简单,成本不高,且使用方便;
(2)本发明的剥线辅助检测装置,可以通过自动剥线的操作,将一根有故障的线路局部剖开,从而探究其中的故障问题,具有较高的实用价值。
附图说明
图1为现有技术线束札的结构示意图;
图3~5分别为本发明实施例的自动剥线辅助检测装置的主视图、左视图和俯视图;
图7为第一切割件的结构示意图;
图8为图7中第一切割件的C-C截面示意图;
图9为第一运动件的结构示意图;
图10为图9中第一运动件的D-D截面示意图;
图11为弧形管的结构示意图;
图12~13为本发明实施例的自动剥线辅助检测装置在不同工作状态的结构示意图;
图14为控制机构的组成示意图;
图15为剪切示意图。
其中,1-控制器,2-电机,3-运算器,4-第一切割件,5-第一运动件,6-弧形管,7-第二运动件,8-第二切割件,9-直管,10-球珠,11-弹簧,12-辅助切割件。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
剥线辅助检测装置,其包括执行机构和传动机构;
执行机构主要由第一切割件4(如图7~8所示)、第一运动件5(如图9~10所示)、第二运动件7和第二切割件8组成,各件都为弧形柱状结构;传动机构主要由弧形管6(如图11所示)、直管9、多个球珠10、弹簧11和电机2组成;
第一切割件4、第一运动件5、弧形管6、第二运动件7和第二切割件8顺序连接成线环,第一运动件5和第二运动件7分别***弧形管6的两端内,与弧形管6通过定位销过盈配合连接,且可相对弧形管6滑动;
第一运动件5和第二运动件7为空心弧形柱状结构,其由四个侧板连接而成,断面为矩形;第一运动件5的侧板a和侧板b相对,且垂直于所述线环的中心轴;第二运动件7的侧板c和侧板d相对,且垂直于所述线环的中心轴;第一运动件5的侧板a和第二运动件7的侧板c共面,第一运动件5的侧板b和第二运动件7的侧板d共面;
第一切割件4和第二切割件8为实心弧形柱状结构,其断面为直角梯形,直角梯形的上底和下底垂直于所述线环的中心轴,且下底位于所述两个切割件相互贴合的表面上,直角梯形的直腰位于所述线环的内侧,斜腰位于所述线环的外侧,且直腰平行于所述线环的中心轴;
第一切割件4***第一运动件5内,并与其固定连接;第二切割件8***第二运动件7内,并与其固定连接;第一切割件4的面v与第一运动件5的侧板a贴合,同时第二切割件8的面w与第二运动件7的侧板d贴合,第一切割件4远离第一运动件5的端部以及第二切割件8远离第二运动件7的端部设有三棱柱状的辅助切割件12,三棱柱的矩形侧面与第一切割件4的面v以及第二切割件8的面w贴合,辅助切割件12用于在所述线环沿线束札轴向运动时轴向切割线束札;
弧形管6的断面为矩形,具有内层为钢,外层为塑性材料的复合层结构;
弧形管6与直管9相通连接成类Y形管,类Y形由弧线和直线连接而成,多个球珠10分布在类Y形管内,弹簧11安装在直管9内,且位于球珠10下方,同时与电机2连接;
直管9与一立方体底座的面m垂直连接,立方体底座的面n平行于面m,且面n向面m凹陷形成一矩形凹槽,电机2安装在矩形凹槽内。
执行机构和传动机构相互配合,形成可通过电机2控制弹簧11张弛带动球珠10运动,进而带动两个运动件从弧形管内伸出或缩回,最终带动两个切割件相互贴合重叠或分离的结构,其中两个切割件相互贴合的表面垂直于所述线环的中心轴。
上述的剥线辅助检测装置可以为非自动剥线辅助检测装置,也可以与控制机构配合形成自动剥线辅助检测装置,如图2~6所示;当为自动剥线辅助检测装置时,其包括上述的剥线辅助检测装置和控制机构,自动剥线辅助检测装置不同的工作状态如图12~13所示,如图14所示,控制机构主要由中央控制单元、机械臂、压力传感器和can总线组成,中央控制单元包括相互连接的控制器1、运算器3和存储器,中央控制单元安装在上述的矩形凹槽内。
控制过程为:压力传感器安装在相邻的切割件和运动件的交接处或靠近交接处的位置上,即压力传感器安装在第一切割件4和第一运动件5的交接处或靠近交接处的位置上,或者安装在第二切割件8和第二运动件7的交接处或靠近交接处的位置上,压力传感器检测第一切割件4或第二切割件8的剪切压力产生的电信号发送至can总线,can总线将电信号发送至中央控制单元的控制器1,控制器1包括电压放大器和功率放大器(电信号先后经过电压放大器的一级作用和功率放大器的二级作用),控制器1将电信号放大后通过can总线发送至运算器3,存储器用于存储阈值I和阈值II(阈值I和阈值II是根据经验确定的,阈值I是通过对多个不同的线束札,采集线环刚刚接触线束札时压力传感器检测到的电信号经控制器1放大后的数值后,计算平均值得到的;阈值II是通过对多个不同的线束札,采集线环刚刚接触线束札里面的导线时压力传感器检测到的电信号经控制器1放大后的数值后,计算平均值得到的)并通过can总线发送至运算器3,运算器3将电信号与阈值I和阈值II比较后将比较结果发送至can总线,can总线根据比较结果发送不同的指令至电机2和机械臂,具体为:当电信号小于阈值I时(即工况尚未就绪,准备尚未停当时),不发送指令;当电信号大于等于阈值I且小于阈值II时(即线环夹紧线束札但是未接触到线束札里面的导线时),发送开始传送动力指令至电机2(目的是为了驱动执行机构剪切线束札表皮);当电信号大于等于阈值II时(即线环切开线束札,接触到线束札里面的导线时),发送停止传送动力指令至电机2(目的是为了松开线环,使得线环与线束札之间保留一定空隙,便于轴向运动便于径向回转)和轴向运动指令至机械臂进行下一步的剪切运动;电机2在收到开始传送动力指令后将动力通过脉冲的形式传给弹簧11,在收到停止传送动力指令后停止传送动力;机械臂在收到轴向运动指令后推动所述线环沿线束札轴向运动;在机械臂轴向运动达到额定尺寸(额定尺寸要求分为两个工况,第一个是结构简单一点的:额定尺寸根据施工人员的要求,自主控制;第二个是结构复杂一点的,额定尺寸有预设的选择量程:可以设置一个算法,让轴向运动尺寸在一个范围内变化,比如直径为x的导线,轴向距离是10cm,直径为y的导线,轴向距离是15cm,直径为z的导线,轴向距离是20cm。两个工况对应两个结构,视导线所处的位置而定)要求时can总线发送旋转运动指令至机械臂,机械臂在收到旋转运动指令后推动所述线环旋转运动。
采用上述的自动剥线辅助检测装置,其剪切的具体过程为:
(1)一个径向运动的剪切:如图15所示,当线束札开始剪切时,刀口会在导线表皮产生一个十字架的刻痕,该刻痕预示着接触应力达到阈值I,剪切运动开始,剪切运动的每个步长对应的弧长为L(假设剪切的弧长是π/6rad的话,那么步长可为π/30rad,弧长指的是径向剪切长度,步长指的是剥线装置每一次剪切运动的距离),刀口沿着径向方向向上(即平行于箭头v的方向)前进L/2,达到剪切运动位置P1,当刀具接触到导线的钢丝材质,接触应力达到阈值II,此时松动线环,使得刀具和导线之间有空隙,则接触应力减小至接近于零,通过轻微的回转线环(以从左往右的角度看,回转的方向是顺时针,回转的目的是为了采集压电信号,将其与阈值I和阈值II比较,从而实现有效剪切),接触应力会逐渐达到阈值I,然后向下(即平行于箭头w的方向)剪切一个L,达到剪切位置P2,此时松动线环,使得刀具和导线之间有空隙,则接触应力减小至接近于零,通过轻微的回转线环(因为剪切是步进的,不是几步就能够完成的,而且,导线表皮有一定的密度,需要小步子重复递进运动才可以实现剪切目标,以从左往右角度看,回转的方向是顺时针),挤压应力会逐渐达到阈值I,刀口再沿着径向方向向上(即平行于箭头v的方向)前进L/2,如此循环,会在导线的径向方向上剖开一个弧长(弧长与两端是十字架的弧形的长度是等价的,弧长=(L/2)*n,即:弧长等于半个步长的n倍)的口子;
(2)一个反向轴向运动的剪切:如图15所示,完成了一个径向运动的剪切之后,形成了一个两端是十字架的弧形的切线,这时,轴向运动到目标距离,下一步的剪切以向下(即平行于箭头w的方向)剪切半个步长L/2(终点为P3)为起始,然后向上(即平行于箭头v的方向)剪切一个步长L(终点为P4),如此循环,完成对称弧段的剪切工作,最后,反向轴向运动与起始剪切位置形成一个闭合回路。
Claims (10)
1.剥线辅助检测装置,其特征是:包括执行机构和传动机构;
执行机构主要由第一切割件、第一运动件、第二运动件和第二切割件组成,各件都为弧形柱状结构;
传动机构主要由弧形管、直管、多个球珠、弹簧和电机组成;
第一切割件、第一运动件、弧形管、第二运动件和第二切割件顺序连接成线环,第一运动件和第二运动件分别***弧形管的两端内,且可相对弧形管滑动,弧形管与直管相通连接成类Y形管,类Y形由弧线和直线连接而成,多个球珠分布在类Y形管内,弹簧安装在直管内,且位于球珠下方,同时与电机连接;
执行机构和传动机构相互配合,形成可通过电机控制弹簧张弛带动球珠运动,进而带动两个运动件从弧形管内伸出或缩回,最终带动两个切割件相互贴合重叠或分离的结构,其中两个切割件相互贴合的表面垂直于所述线环的中心轴。
2.根据权利要求1所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,第一切割件远离第一运动件的端部以及第二切割件远离第二运动件的端部设有辅助切割件,辅助切割件用于在所述线环沿线束札轴向运动时轴向切割线束札。
3.根据权利要求2所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,第一切割件和第二切割件为实心弧形柱状结构;第一运动件和第二运动件为空心弧形柱状结构。
4.根据权利要求3所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,第一切割件和第二切割件的断面为直角梯形,直角梯形的上底和下底垂直于所述线环的中心轴,且下底位于所述两个切割件相互贴合的表面上,直角梯形的直腰位于所述线环的内侧,斜腰位于所述线环的外侧,且直腰平行于所述线环的中心轴。
5.根据权利要求4所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,第一切割件***第一运动件内,并与其固定连接;第二切割件***第二运动件内,并与其固定连接。
6.根据权利要求5所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,第一运动件和第二运动件由四个侧板连接而成,断面为矩形;第一运动件的侧板a和侧板b相对,且垂直于所述线环的中心轴;第二运动件的侧板c和侧板d相对,且垂直于所述线环的中心轴;第一运动件的侧板a和第二运动件的侧板c共面,第一运动件的侧板b和第二运动件的侧板d共面;第一切割件与第一运动件的侧板a贴合,同时第二切割件与第二运动件的侧板d贴合,或者第一切割件与第一运动件的侧板b贴合,同时第二切割件与第二运动件的侧板c贴合。
7.根据权利要求6所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,第一切割件与第一运动件的侧板贴合的表面为面v,第二切割件与第二运动件的侧板贴合的表面为面w,辅助切割件为三棱锥或三棱柱,三棱锥的底面或三棱柱的矩形侧面与第一切割件的面v以及第二切割件的面w贴合。
8.根据权利要求7所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,弧形管的断面为矩形,弧形管具有复合层结构,内层为钢,外层为塑性材料。
9.根据权利要求8所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,第一运动件和第二运动件与弧形管通过定位销过盈配合连接。
10.根据权利要求1所述的剥线辅助检测装置,其特征在于,直管与一立方体底座的面m垂直连接,立方体底座的面n平行于面m,且面n向面m凹陷形成一矩形凹槽,电机安装在矩形凹槽内。
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