变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头、工具及机器人系统技术方案

本公开提出了变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头、工具及机器人系统，包括：上万向节、下万向节及连接杆，所述上万向节及下万向节通过连接杆连接；其中，所述下万向节由相配合连接的半凸万向节及半凹万向节构成，半凸万向节与半凹万向节内部开有槽，磁性调节杆和调直弹簧间隙配合安装于槽内；利用调直弹簧调节所述磁性调节杆的移动方向使得与套筒连接处形成卡扣，实现柔性连接头与套筒固定连接。螺栓紧固工具可实现四象限内螺栓拆装作业，增加了螺栓紧固工具的自由度。柔性连接头的调直弹簧、连接杆及上、下万向节在实现扭矩传动的同时保证了柔性连接头的刚度。

Flexible connectors, tools and robot systems for bolt tightening of live equipment in substations

【技术实现步骤摘要】
变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头、工具及机器人系统
本公开涉及带电作业工具
，特别是涉及变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头、工具及机器人系统。
技术介绍
变电站内更换绝缘子、拆装母线需要对紧固螺栓进行拆装，当变电站绝缘子存在缺陷时，需要对连接母线进行拆接，从而对绝缘子进行更换。现阶段，当母线连接不紧固时，线路会产生发热现象，变电站内拆装母线、更换绝缘子主要存在以下缺点：(1)拆装母线多为停电检修作业，检查线路的连接情况，进行紧固，在高用电连续性无法安排停电检修的地区，无法进行带电检修作业。(2)更换绝缘子、拆装母线多为人工作业，人工作业面临登高作业，存在高空跌落的安全隐患。(3)更换绝缘子、拆装母线因型号不同，其安装螺栓的规格不同，需要针对不同螺栓进行更换。
技术实现思路
本说明书实施方式的目的是提供变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，本公开所使用的套筒为国家标准规格套筒，无需进行定制化加工，加工成本低，节约套筒的更换时间，从而提高检修作业效率。本说明书实施方式提供变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，通过以下技术方案实现：包括：上万向节、下万向节及连接杆，所述上万向节及下万向节通过连接杆连接；其中，所述下万向节由相配合连接的半凸万向节及半凹万向节构成，半凸万向节与半凹万向节内部开有槽，磁性调节杆和调直弹簧间隙配合安装于槽内；利用调直弹簧调节所述磁性调节杆的移动方向使得与标准套筒连接处形成卡扣，实现柔性连接头与套筒固定连接。进一步的技术方案，所述半凸万向节的突起支柱插在所述半凹万向节的凹槽中，实现半凸万向节与半凹万向节连接。进一步的技术方案，调直弹簧的两端为圆形弯曲环，其两端分别套在上万向节与连接杆的连接结构处和下万向节与连接杆的连接结构处。进一步的技术方案，所述磁性调节杆为一端中空结构，调直弹簧间隙配合安装于磁性调节杆内部。进一步的技术方案，所述磁性调节杆两端为圆弧面，分别与调节滚珠和固定滚珠间隙配合，调节滚珠和固定滚珠间隙配合安装于半凸万向节内导槽内。进一步的技术方案，所述半凸万向节上安装有调节顶丝。本说明书实施方式提供变电站带电设备螺栓紧固工具，包括上述柔性连接头，所述柔性转接头的上万向节安装于旋转电机的输出轴上；所述旋转电机安装于角向电动扳手内部，控制盒连接安装于角向电动扳手上，调节支座与角向电动扳手过盈配合连接，所述夹持手柄安装于调节支座上，一端固定，一端可调，夹持体安装于夹持手柄两侧。本说明书实施方式提供变电站带电设备螺栓紧固作业系统，包括机器人，所述机器人的机械臂与所述螺栓紧固工具的夹持手柄连接；夹持手柄安装于调节支座上，一端固定，可实现90°角度调节，柔性连接头可实现弯曲传动，从而使套筒与螺栓连接时，实现四象限内螺栓拆装作业，增加了螺栓紧固工具的自由度。本说明书实施方式提供变电站带电设备螺栓紧固作业方法，包括：将柔性转接头的调节顶丝外旋，调节滚珠在半凸万向节内活动，在调直弹簧的弹簧力作用下，磁性调节杆上移，同时，固定滚珠沿半凸万向节内活动；将所选取的套筒安装在下万向节的接头处，同时将柔性转接头的调节顶丝内旋，使调节顶丝挤压调节滚珠向内移动，在调节滚珠的作用下，磁性调节杆下移，将固定滚珠挤出部分圆球，与套筒连接处形成卡扣，从而实现柔性连接头与套筒固定连接。机械臂夹持螺栓紧固工具进行螺栓拆装作业，当螺栓紧固工具的套筒与螺栓连接后，远程控制螺栓紧固工具，启动旋转电机，进行拆装作业，机器人上装有激光、视觉、超声和泄漏电流的传感器，能够随时监测带电拆装作业过程中机器人、工具及设备的状态，保证作业安全；与现有技术相比，本公开的有益效果是：1.本公开柔性转接头的调节顶丝外旋，调节滚珠在半凸万向节内上导槽活动，在调直弹簧的弹簧力作用下，磁性调节杆上移，同时，固定滚珠沿半凸万向节内下导槽活动。将所选取的套筒安装在下万向节的接头处，同时通过内六角扳手将柔性转接头的调节顶丝内旋，使调节顶丝挤压调节滚珠向内移动，在调节滚珠的作用下，磁性调节杆下移，将固定滚珠挤出1/4圆球，与套筒连接处形成卡扣，从而实现柔性连接头与套筒固定连接。2.变电站带电作业机器人机械臂通过夹持手柄夹持螺栓紧固工具，夹持手柄通过螺栓连接安装于调节支座上，一端固定，可实现90°角度调节。柔性连接头可实现弯曲传动，从而使套筒与螺栓连接时，螺栓紧固工具可实现四象限内螺栓拆装作业，增加了螺栓紧固工具的自由度。柔性连接头的调直弹簧、连接杆及上、下万向节在实现扭矩传动的同时保证了柔性连接头的刚度。3.本专利技术提出变电站带电设备螺栓紧固柔性连接技术，设计相关组合式作业工具，构建了线性循环进给式套筒固定模型，研制出刚柔耦合多点分体式连接旋转接头，实现了变电站带电设备螺栓紧固工具精确对准。4.提出了一种机器人螺栓紧固智能作业方法，研制了多自由度分体式柔性组合作业系统，构建多自由度螺栓更换模型，融合了激光、视觉、超声和泄漏电流等多源异构数据控制技术，打破机器人带电作业空间及结构的信息壁垒，实现变电站带电设备螺栓紧固的检修作业任务。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开具体实施例子的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头结构示意图；图2(a)-图2(b)为本公开具体实施例子的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头剖面结构示意图；图3为本公开具体实施例子的变电站带电设备螺栓紧固作业工具结构示意图；图4(a)-图4(b)为本公开具体实施例子的半凸万向节及半凹万向节结构示意图；图5为本公开具体实施例子的机器人作业系统结构图；图6为本公开具体实施例子的另一机器人作业系统结构图；图中，1、夹持体，2、夹持手柄，3、调节支座，4、控制盒，5、旋转电机，6、柔性转接头、7、标准套筒，8、角向电动扳手，9、上万向节，10、连接杆，11、下万向节，12、调节顶丝，13、调直弹簧，14、调节滚珠，15、磁性调节杆，16、调直弹簧，17、固定滚珠，18、半凸万向节，19、半凹万向节。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。变电站内更换绝缘子、拆装母线需要对紧固螺栓进行拆装，当变电站绝缘子存在缺陷时，需要对连接母线进行拆接，从而对绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其特征是，为刚柔耦合多点分体式连接旋转接头，包括：上万向节、下万向节及连接杆，所述上万向节及下万向节通过连接杆连接；/n其中，所述下万向节由相配合连接的半凸万向节及半凹万向节构成，半凸万向节与半凹万向节内部开有槽，磁性调节杆和调直弹簧间隙配合安装于槽内；/n利用调直弹簧调节所述磁性调节杆的移动方向使得与标准套筒连接处形成卡扣，实现柔性连接头与标准套筒固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其特征是，为刚柔耦合多点分体式连接旋转接头，包括：上万向节、下万向节及连接杆，所述上万向节及下万向节通过连接杆连接；
其中，所述下万向节由相配合连接的半凸万向节及半凹万向节构成，半凸万向节与半凹万向节内部开有槽，磁性调节杆和调直弹簧间隙配合安装于槽内；
利用调直弹簧调节所述磁性调节杆的移动方向使得与标准套筒连接处形成卡扣，实现柔性连接头与标准套筒固定连接。


2.如权利要求1所述的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其特征是，所述半凸万向节的突起支柱插在所述半凹万向节的凹槽中，实现半凸万向节与半凹万向节连接。


3.如权利要求1所述的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其特征是，调直弹簧的两端为圆形弯曲环，其两端分别套在上万向节与连接杆的连接结构处和下万向节与连接杆的连接结构处。


4.如权利要求1所述的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其特征是，所述磁性调节杆为一端中空结构，调直弹簧间隙配合安装于磁性调节杆内部。


5.如权利要求1所述的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其特征是，所述磁性调节杆两端为圆弧面，分别与调节滚珠和固定滚珠间隙配合，调节滚珠和固定滚珠间隙配合安装于半凸万向节内导槽内。


6.如权利要求1所述的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其特征是，所述半凸万向节上安装有调节顶丝。


7.如权利要求1所述的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：董旭，李建祥，李健，郝永鑫，贾亚军，李勇，许乃媛，陈强，王振利，刘继志，刘丕玉，
申请(专利权)人：国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37