專利名稱：可變半徑清掃手爪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種機械技術領域的裝置，具體地說，是一種可變半徑清掃手爪。
背景技術：
絕緣子的污穢閃絡嚴重危害電力系統(tǒng)的安全運行。及時帶電清掃絕緣子外表面是防止閃絡事故發(fā)生又不影響到電網(wǎng)正常工作的有效措施。針對變電站絕緣子的帶電清掃設備，其末端執(zhí)行器具的性能直接影響著清掃的效果。另外，變電站中絕緣子的外形種類繁多，設計出能很好地適應這些外形，特別是圓錐形絕緣子的清掃器具是新型絕緣子清掃設備的一個重要需求。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，有關變電站絕緣子帶電清掃器具的專利和技術有公開號為CN2189988，專利名稱為超高壓帶電自動清掃機，申請日期為1994年4月20日，該專利中講述了一種蟹鉗形毛刷，該毛刷有張合控制機構(gòu)，通過絕緣尼龍繩可由地面控制。公開號為CN2155279，專利名稱為環(huán)繞式絕緣子帶電清掃器，申請日期為1993年6月10日，該專利中描述的清掃毛刷可隨齒條做圓周運動，可在一個位置清掃絕緣子的四周。以上所述的專利技術都不可用于圓錐形絕緣子的清掃。公開號為CN1065819A，專利名稱為氣動風輪超高壓帶電清掃裝置，申請日期為1991年4月16日，該專利講述了一種手持式帶電清掃毛刷，其毛刷由風輪帶動，操作人員手持工具位于地面，該裝置可用于圓錐形絕緣子的清掃，但需要操作人員反復移動位置來清掃絕緣子的四周。另外，喻華玉等人在《中國電力》(2001，第35卷第1期)p77-79上發(fā)表的“CZQ-50超高壓帶電自動清掃機”中介紹的關節(jié)形絕緣清掃器在清掃錐形絕緣子時毛刷盤直徑能在一定范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)，但在清掃錐形絕緣子大半徑部分時由于手爪不能完全包圍，因此，仍需要地面設備反復移動位置來完全清掃。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種可變半徑清掃手爪，使其在清掃錐形絕緣子時，可根據(jù)被清掃對象連續(xù)改變彎曲半徑，并且從錐形絕緣子的小半徑頭部到大半徑的根部都能完全將其環(huán)抱，地面設備不需要移動位置即可完成絕緣子的完全清掃。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括右刷臂、左刷臂、毛刷、開合機構(gòu)和支撐板，右刷臂和左刷臂的根部分別對稱鉸接于支撐板，右刷臂和左刷臂的頭部分別設在兩個水平面上，且在運動過程中互不干涉，并以交叉的方式環(huán)抱絕緣子；多個毛刷分別設在右刷臂上側(cè)和左刷臂下側(cè)；開合機構(gòu)固定在支撐板上，同時分別鉸接于右刷臂和左刷臂的根部，用于完成右刷臂和左刷臂的開合動作。
所述的右刷臂和左刷臂可根據(jù)開合機構(gòu)的動作自動調(diào)節(jié)其彎曲半徑，它們分別包括K個臂節(jié)及K-1個連桿(K≥2)，(為能清楚說明，將構(gòu)成右刷臂和左刷臂的臂節(jié)都分別編號為j(j＝1，2，3...K)其中位于根部的臂節(jié)編號為1，隨著遠離根部的方向臂節(jié)編號逐次加1，直到K)其連接方式為j號臂節(jié)的頭部和j+1號臂節(jié)的根部鉸接；j號臂節(jié)的頭部外側(cè)和j+2號臂節(jié)的根部內(nèi)側(cè)通過連桿連接，2號臂節(jié)的根部內(nèi)側(cè)通過連桿連接于支撐板。工作時開合機構(gòu)推動右刷臂和左刷臂，1號臂節(jié)相對于支撐板的轉(zhuǎn)角通過連桿傳遞給2號臂節(jié)，使得2號臂節(jié)與1號臂節(jié)間的夾角同步改變，同理3號臂節(jié)與2號臂節(jié)間的夾角也同步改變，依此類推，進而可使得所有臂節(jié)的鉸接點在右刷臂和左刷臂開合的過程中近似地位于同一圓周上。
為增大環(huán)抱的直徑范圍，并防止環(huán)抱過程中的干涉，所述的左刷臂的1號臂節(jié)的頭部和2號臂節(jié)根部上下鉸接在一起，其它臂節(jié)仍保持在同一平面內(nèi)鉸接。
所述的開合機構(gòu)用于驅(qū)動右刷臂和左刷臂圍繞其根部旋轉(zhuǎn)，從而完成開合動作。它包括推進缸、開合連桿、轉(zhuǎn)動連桿和連接桿，推進缸固定于支撐板，開合連桿的一端鉸接于1號臂節(jié)中部，另一端鉸接轉(zhuǎn)動連桿；轉(zhuǎn)動連桿的另一端鉸接于連接桿，轉(zhuǎn)動連桿的中部鉸接于支撐板；連接桿的另一端連接于推進缸的活塞。工作時推進缸帶動連接桿使轉(zhuǎn)動連桿旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動連桿在另一端拉動開合連桿將右刷臂和左刷臂張開或閉合。
所述的毛刷分兩層，分別交錯地設在右刷臂的上側(cè)和左刷臂的下側(cè)，采用這種方式可設置大半徑的毛刷，提高了清掃絕緣子時的清掃深度，同時也減小了清掃盲區(qū)。
為保證刷子使用過程中的安全，并防止碰撞對絕緣子產(chǎn)生機械損壞，連桿采用低強度絕緣材料制造，并設有應力槽，當右刷臂和左刷臂在其內(nèi)側(cè)碰撞絕緣子且力超過最小安全力時，連桿從應力槽處斷裂，此時臂節(jié)可自由轉(zhuǎn)動，確保絕緣子的安全。改變應力槽的深度H和槽底半徑R可調(diào)節(jié)右刷臂和左刷臂碰撞絕緣子時的最小安全力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有以下優(yōu)點右刷臂和左刷臂的彎曲半徑可根據(jù)被清掃絕緣子的截面半徑實現(xiàn)連續(xù)變化。右刷臂和左刷臂交叉環(huán)抱，保證在清掃錐形絕緣子的整個過程中都可將其完全環(huán)抱，不用移動設備位置即可一次完成絕緣子完全清掃。毛刷分兩層分別交錯地設在右刷臂的上側(cè)和左刷臂的下測，減小了清掃盲區(qū)。連桿上設計有應力槽，能保證即使在有誤操作時也不會損傷到絕緣子。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明原理3為本發(fā)明軸測4為開合機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意5為連桿上應力槽示意圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括右刷臂1、左刷臂2、毛刷3、開合機構(gòu)4和支撐板5，其連接方式為右刷臂1和左刷臂2的根部對稱鉸接于支撐板5，它們的頭部分別位于兩個水平面上，且在運動過程中互不干涉，并以交叉的方式環(huán)抱被清掃絕緣子；多個毛刷3分別設在右刷臂1上側(cè)和左刷臂2下側(cè)；開合機構(gòu)4固定在支撐板5上，同時分別鉸接于右刷臂1和左刷臂2的根部，用于完成右刷臂1和左刷臂2的開合動作。
如圖1、2所示，作為本發(fā)明的一個具體實施，右刷臂1和左刷臂2可分別包括3個連桿6及4個臂節(jié)7(為敘述方便將位于根部的臂節(jié)7編號為1，隨著遠離根部的方向臂節(jié)7編號逐次加1，位于最頭部的臂節(jié)7編號為4)。其連接方式為1號臂節(jié)7的頭部和2號臂節(jié)7的根部鉸接，2號臂節(jié)7的頭部和3號臂節(jié)7的根部鉸接，3號臂節(jié)7的頭部和4號臂節(jié)7的根部鉸接；4號臂節(jié)7的根部內(nèi)側(cè)和2號臂節(jié)7的頭部外側(cè)采用連桿6連接，3號臂節(jié)7的根部內(nèi)側(cè)和1號臂節(jié)7的頭部外側(cè)采用連桿6連接，2號臂節(jié)7的根部內(nèi)側(cè)通過連桿6連接于支撐板5。工作時開合機構(gòu)4推動右刷臂1和左刷臂2運動，1號臂節(jié)7相對于支撐板5的轉(zhuǎn)角通過連桿6傳遞給2號臂節(jié)7，使得2號臂節(jié)7與1號臂節(jié)7間的夾角同步改變，同理3號臂節(jié)7與2號臂節(jié)7間的夾角以及4號臂節(jié)7與3號臂節(jié)7間的夾角也同步改變，進而使得臂節(jié)7的鉸接點在右刷臂1和左刷臂2開合的過程中近似地位于同一圓周上。
如圖4所示，開合機構(gòu)4包括推進缸8、開合連桿9、轉(zhuǎn)動連桿10和連接桿11，其連接方式為推進缸8固定于支撐板5，開合連桿9的一端鉸接于1號臂節(jié)7中部，另一端鉸接轉(zhuǎn)動連桿10；轉(zhuǎn)動連桿10的另一端鉸接于連接桿11，其中部鉸接于支撐板5；連接桿11的另一端連接于推進缸8的活塞。工作時推進缸8帶動連接桿11使轉(zhuǎn)動連桿10旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動連桿10在另一端拉動開合連桿9將右刷臂1和左刷臂2張開或閉合。
如圖1所示，為防止運動過程中的干涉并增大可清掃半徑的范圍，左刷臂2的1號臂節(jié)7的頭部和2號臂節(jié)7根部分別上下鉸接在一起，其它臂節(jié)7仍保持在同一平面內(nèi)鉸接。
如圖3所示，所述的毛刷3分兩層，分別交錯地設在右刷臂1的上側(cè)和左刷臂2的下側(cè)，采用該方式可設置大半徑的毛刷，提高了清掃絕緣子時的清掃深度，同時減小了清掃盲區(qū)。
在清掃錐形絕緣子的過程中，開合機構(gòu)4根據(jù)絕緣子的截面半徑改變右刷臂1和左刷臂2的張開角度，在這個過程中毛刷3的中心均近似位于同一圓周上，該圓周半徑亦隨絕緣子清掃處截面半徑的變化而變化，使毛刷3能完全清掃絕緣子的同時保證臂節(jié)7不接觸絕緣子。
為保證使用過程中的安全，并避免碰撞作對絕緣子產(chǎn)生機械損壞，如圖5所示，連桿6采用低強度絕緣材料(如聚四氟乙烯)制造，并設有應力槽12，當右刷臂1和左刷臂2在其內(nèi)側(cè)碰撞絕緣子且超過最小安全力時，連桿6從應力槽12處拉斷，此時臂節(jié)7可自由轉(zhuǎn)動，確保絕緣子的安全。利用應力槽12的深度H和槽底半徑R可調(diào)節(jié)右刷臂1和左刷臂2碰撞絕緣子時的最小安全力。
權利要求
1.一種可變半徑清掃手爪，包括右刷臂(1)、左刷臂(2)、毛刷(3)、開合機構(gòu)(4)和支撐板(5)，其特征在于，右刷臂(1)和左刷臂(2)的根部分別對稱鉸接于支撐板(5)，它們的頭部分別位于兩個水平面上，多個毛刷(3)分別設在右刷臂(1)上側(cè)和左刷臂(2)下側(cè)，開合機構(gòu)(4)固定在支撐板(5)上，同時分別連接右刷臂(1)和左刷臂(2)的根部。
2.根據(jù)權利要求1所述的可變半徑清掃手爪，其特征是，所述的右刷臂(1)和左刷臂(2)分別均包括K個臂節(jié)(7)和K-1個連桿(6)，j號臂節(jié)(7)的頭部和j+1號臂節(jié)(7)的根部鉸接，j號臂節(jié)(7)的頭部外側(cè)和j+2號臂節(jié)(7)的根部內(nèi)側(cè)通過連桿(6)連接，2號臂節(jié)(7)的根部內(nèi)側(cè)通過連桿(6)連接于支撐板(5)。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的可變半徑清掃手爪，其特征是，所述的左刷臂(2)，其1號臂節(jié)(7)的頭部和2號臂節(jié)(7)根部分別上下鉸接在一起，其它臂節(jié)(7)仍保持在同一平面內(nèi)鉸接。
4.根據(jù)權利要求1所述的可變半徑清掃手爪，其特征是，所述的毛刷(3)分兩層，分別交錯地設在右刷臂(1)的上側(cè)和左刷臂(2)的下側(cè)。
5.根據(jù)權利要求1所述的可變半徑清掃手爪，其特征是，所述的開合機構(gòu)(4)包括推進缸(8)、開合連桿(9)、轉(zhuǎn)動連桿(10)和連接桿(11)，推進缸(8)固定于支撐板(5)，開合連桿(9)的一端鉸接于1號臂節(jié)(7)中部，另一端鉸接轉(zhuǎn)動連桿(10)，轉(zhuǎn)動連桿(10)的另一端鉸接于連接桿(11)，轉(zhuǎn)動連桿(10)的中部鉸接于支撐板(5)，連接桿(11)的另一端連接于推進缸(8)的活塞。
6.根據(jù)權利要求1或者2的可變半徑清掃手爪，其特征是，所述的連桿(6)，在其上設有應力槽(12)。
全文摘要
一種可變半徑清掃手爪，屬于機械手技術領域。本發(fā)明包括右刷臂、左刷臂、毛刷、開合機構(gòu)和支撐板，右刷臂和左刷臂的根部分別對稱鉸接于支撐板，右刷臂和左刷臂的頭部分別設在兩個水平面上，且在運動過程中互不干涉，并以交叉的方式環(huán)抱絕緣子；多個毛刷分別設在右刷臂上側(cè)和左刷臂下側(cè)；開合機構(gòu)固定在支撐板上，同時分別鉸接于右刷臂和左刷臂的根部，用于完成右刷臂和左刷臂的開合動作。本發(fā)明的可連續(xù)改變右刷臂和左刷臂的彎曲半徑，在清掃錐形絕緣子的整個過程中可將其完全環(huán)抱，地面設備不需要移動位置即可完成絕緣子的完全清掃，且安全可靠。
文檔編號B25J15/00GK1736621SQ20051002929
公開日2006年2月22日 申請日期2005年9月1日 優(yōu)先權日2005年9月1日
發(fā)明者宋濤, 楊汝清, 翁新華, 顧毅 申請人:上海交通大學