一种接触网螺栓插拔紧固装置的制作方法

1.本实用新型属于铁路基建领域，尤其涉及一种接触网螺栓插拔紧固装置。


背景技术：

2.接触网是铁路电气化工程的主构架，是架设在铁路线路上空，向电力机车供电的特殊形式的输电线路。接触网主要由基座、支柱、支持装置和接触网悬挂构成。基座和支柱用于将接触网悬挂固定在预定高度并承受接触网悬挂和支持装置的负荷。支持装置包括腕臂、定位装置、软横跨、硬横梁及桥隧支持装置等，它的作用是支撑接触网悬挂并将接触网悬挂的负载传递给支柱。接触网悬挂包括接触线、吊弦、承力索和连接件，其作用是将电能传输给电力机车。接触网腕臂安装作业过程中，先确保接触网支柱已安装整正结束，支柱强度、限界等符合设计要求，再将腕臂安装于支柱相应高度的预留孔内并紧固，由于腕臂自身重量较大，安装位置又极高，仅依靠人力作业的效率极低且施工人员的劳动强度极大、安全性差。既影响工作效率，又存在施工人员受伤的风险。因此，采用了六轴工业机器人将腕臂和棒式绝缘子拾取并举升至安装位置，可通过六轴工业机器人的模拟特点调整腕臂和棒式绝缘子摆放角度，使腕臂和棒式绝缘子对应至预定安装位置，将棒式绝缘子上用于螺栓固定的单耳与支柱上腕臂底座旋转平双耳对应贴合，再通过人工进行螺栓安装。纵然只需要人工安装螺栓进行连接加固，但施工人员仍然需要攀爬至高处作业，体力消耗巨大并且存在跌落风险。
3.因此，亟需一种接触网螺栓插拔紧固装置，匹配于六轴工业机器人，在腕臂和棒式绝缘子位置校准后自动进行螺栓安装，免除人工攀爬至高处作业的步骤，降低风险。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种接触网螺栓插拔紧固装置，用于替代人工对腕臂进行螺栓销和螺母的装配固定，加快腕臂安装效率，同时避免施工人员受伤。
5.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.一种接触网螺栓插拔紧固装置，包括装配座、微调机构、传感器组件、螺栓松紧机构和控制终端，所述控制终端分别与微调机构、传感器组件、螺栓松紧机构和六轴工业机器人通信连接，所述装配座通过微调机构安装于六轴工业机器人前臂端，所述传感器组件和螺栓松紧机构均安装于装配座；控制终端指令六轴工业机器人将装配座移动至螺栓安装位置，经传感器组件定位后再通过微调机构校准调节使螺栓松紧机构在腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子的单耳连接处穿入螺栓销并紧固。
7.通过上述方案，本实用新型至少得到以下技术效果：
8.本实用新型的接触网螺栓插拔紧固装置，用于装配在腕臂安装机器人上，对已经调整好位置的腕臂进行螺栓销和螺母的装配。该接触网螺栓插拔紧固装置通过法兰板安装于六轴工业机器人的前臂端，可通过控制终端对六轴工业机器人的机械臂结构进行操纵，将接触网螺栓插拔紧固装置移动到腕臂底座旋转平双耳附近，传感器组件进行校准检测并
通过微调组件进行位置校正，使螺栓松紧机构对准腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子单耳连接处，将螺栓销和螺母安装匹配，完成腕臂的安装工作。该接触网螺栓插拔紧固装置可进行自动校准和安装工作，免除了人工攀爬装配的步骤，提升了腕臂安装效率，且降低施工人员受伤的概率。
9.优选的，所述装配座上还安装有用于拨正腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳的拨正机构，所述拨正机构包括两拨正板和平行安装于装配座的伸缩驱动组件；两拨正板对称设置于伸缩驱动组件上，所述伸缩驱动组件驱使两拨正板之间距离缩小或增大，用于夹持棒式绝缘子的单耳与腕臂底座旋转平双耳进行校准拨正。
10.优选的，所述伸缩驱动组件由两相对设置的伸缩气缸构成，两伸缩气缸的缸体固定于装配座，其伸缩端分别与两拨正板固定连接。
11.优选的，所述传感器组件由至少三个激光传感器构成，至少三个激光传感器的激光出射口同处一个平面且该平面与装配座表面平行，用于测量棒式绝缘子单耳与腕臂底座旋转平双耳是否平行并将数据传输至控制终端。
12.优选的，所述微调机构包括两两连接的x轴调节组件、y轴调节组件和z轴调节组件，三调节组件均与控制终端通信连接，所述控制终端根据传感器组件传输的数据指令三调节组件运行调整装配座位置。
13.优选的，所述传感器组件还包括3d视觉传感器，用于测量腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子单耳的相对位置关系并传输数据至控制终端，所述控制终端指令拨正机构校正位置。
14.优选的，所述螺栓松紧机构包括相对设置的螺栓松紧组件和螺母松紧组件，二者分别在腕臂底座旋转平双耳两侧将螺栓销与螺母拧紧配合。
15.优选的，所述螺栓松紧组件和螺母松紧组件均包括旋转电机、伸缩杆和抓手，所述旋转电机固定安装于装配座，所述抓手通过伸缩杆与旋转电机的输出端连接，所述抓手用于抓取螺栓销或螺母并在旋转电机和伸缩杆的驱动下旋转进给完成螺栓销与螺母的装配。
16.本实用新型的有益效果为：
17.本实用新型的接触网螺栓插拔紧固装置通过传感器和微调机构对螺栓松紧机构进行校准定位，使所属安松紧机构能够准确将螺栓销和螺母安装在腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子单耳连接处的安装孔内，进而实现腕臂的安装固定。特别是通过拨正机构对腕臂或棒式绝缘子的单耳与腕臂底座旋转平双耳进行拨正调节，使腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子单耳对应，确保螺栓销可顺利穿过两耳。该接触网螺栓插拔紧固装置可高效安装螺栓销和螺母，且无需施工人员攀爬涉险。
附图说明
18.图1为本实用新型在一实施例中提供的接触网螺栓插拔紧固装置正面轴侧结构图。
19.图2为本实用新型在一实施例中提供的接触网螺栓插拔紧固装置背面轴侧结构图。
20.图3为本实用新型在一实施例中提供的接触网螺栓插拔紧固装置后视图。
21.图例：
22.1装配座；2微调机构；3传感器组件；4螺栓松紧机构；5拨正机构；
23.21x轴调节组件；22y轴调节组件；23z轴调节组件；
24.31激光传感器；323d视觉传感器；
25.41旋转电机；42伸缩杆；43抓手；
26.51拨正板；52伸缩驱动组件。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
28.如图1-3所示，本实施例提供一种接触网螺栓插拔紧固装置，由装配座1、微调机构2、传感器组件3、螺栓松紧机构4和控制终端构成。控制终端用于集成控制各机构作为数据互通的中枢，并发送指令驱使各机构运行。
29.装配座1通过微调机构2安装在六轴工业机器人上，该机器人为机械臂形状，具有多关节旋转调节的功能。六轴工业机器人上安装有用于测量支柱和搬运腕臂设备的测量机构，通过测量机构获取的数据，经控制终端处理后指令六轴工业机器人将该装配座1举升至腕臂安装位置附近。
30.装配座1上安装有传感器组件3和螺栓松紧机构4，传感器组件3用于测量装配座1与腕臂底座旋转平双耳与腕臂或棒式绝缘子单耳之间的相对位置以供控制终端指令六轴工业机器人旋转关节调整装配座1姿态，使装配座1与腕臂或棒式绝缘子平行且腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳与螺栓松紧机构4垂直对应。最后，由螺栓松紧机构4将螺栓销和螺母安装于腕臂或棒式绝缘子单耳与腕臂底座旋转平双耳连接处，实现固定。
31.腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子单耳连接处，为凸出于其所在结构外轮廓的板体并开设有通孔。通过将腕臂或棒式绝缘子单耳与支柱上腕臂底座旋转平双耳一一对应，组合为以两结构互相贴合构成的螺栓销和螺母安装位置。为避免腕臂的定位出现偏差，或加工过程中单、双耳的尺寸出现误差，本实施例中，在该接触网螺栓插拔紧固装置的装配座1上额外加装有拨正机构5，用于对分属腕臂或棒式绝缘子单耳和腕臂底座旋转平双耳进行位置校正，使二者的通孔位置对应连通，避免出现孔位偏差影响螺栓销插入的情况。
32.该拨正机构5由两拨正板51和两伸缩驱动组件52构成。两拨正板51分别安装在两伸缩驱动组件52的伸缩端，两伸缩驱动组件52则固定安装于装配座1上，通过两伸缩驱动组件52的伸缩驱动，使两拨正板51互相靠近夹持腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳或互相远离解除对腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳的束缚。本实施例中，伸缩驱动组件52由气缸构成，也可选用液压缸或机械螺杆替代。
33.为使螺栓松紧机构4能与腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳垂直，以确保螺栓销顺利置入腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳连接处上的安装孔内，需要对装配座1的姿态和角度进行调整。因此，本实施例中，传感器组件3由至少三个激光传感器31构成，三个激光传感器31的激光出射口同处于一个平面，且该平面与装配座1的表面平行。以三个激光传感器31的激光出射口所在平面替代装配做的表面作为基准面，三个激光传感器31分别向腕臂投射激光进行距离检测，激光投射于腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳处的侧壁上，通过对比三个激光传感器31的测量数据，可分析得出腕臂的侧壁与装配座1表面是否平行。若二者平行，则螺栓松紧机构4可顺利将螺栓销与螺母装配；若二者不平行，则控制
终端操纵六轴工业机器人进行关节翻转动作，以调整装配座1的角度，使二者处于平行状态。
34.与此同时，装配座1上还设置有3d视觉传感器32，用于拍摄和检测腕臂棒式绝缘子单耳与腕臂底座旋转平双耳的重叠状态并将数据回传至控制终端，由控制终端指令微调机构2对装配座1的空间位置进行调整。便于对腕臂棒式绝缘子单耳和腕臂底座旋转平双耳进行定位和校正，本实施例中，微调机构2由x轴调节组件21、y轴调节组件22和z轴调节组件23组合构成。每一调节组件均为气缸、液压缸或机械螺杆构成，并匹配有安装轨道便于各调节组件之间的互相连接。
35.本实施例中3d视觉传感器32选用工业相机，其具备拍摄幅面大、拍摄帧率》10fps、噪音量小等特点，能够更清晰呈现影像。
36.激光传感器31为系统提供圆率较高，高精度的线性光源，形成光斑为圆形的线体光束，其聚集性优异，在距离0.5米以内投射形成的光斑扩散率小于1％。
37.可采用单色绿光或红光，其能量适中，过高的激光能量可能造成被测物体的损坏，或过低造成相机拍摄效果降低。
38.考虑到实际加工精度与误差，激光传感器31的投射距离适宜调整在0.5米-1.0米之间以减小误差。
39.可补充同频光源，增强光斑位置的亮度，提高相机拍摄的清晰度。
40.为减少环境光的对相机拍摄效果的影响，还在相机的镜头处加装了过滤片，该过滤片仅能通过与激光波长相近的光线，其他环境光均被滤除。
41.由于腕臂棒式绝缘子单耳和腕臂底座旋转平双耳连接处为垂直于腕臂侧面或支柱安装位置侧面的板状结构，需要在连接处的两侧分别穿入螺栓销和螺母，使螺栓销与螺母匹配实现腕臂的安装固定。因此，螺栓松紧机构4设置为螺栓松紧组件和螺母松紧组件两部分。螺栓松紧组件位于腕臂棒式绝缘子单耳和腕臂底座旋转平双耳连接处的一侧用于拾取并安装螺栓，螺母松紧组件位于腕臂棒式绝缘子单耳和腕臂底座旋转平双耳连接处的另一侧用于拾取并安装螺母。螺栓销与螺母匹配完成连接处的安装固定。
42.螺栓松紧组件和螺母松紧组件的结构相同，均包括旋转电机41、伸缩杆42和抓手43三部分。旋转电机41固定安装于装配座1，抓手43通过伸缩杆42与旋转电机41的输出端连接，使旋转电机41转动时，伸缩杆42与抓手43均随之转动。并且，在转动过程中，伸缩杆42可逐步伸长。该组价中抓手43用于拾取和固定螺栓销或螺母，使螺栓销或螺母处于待安装状态，由旋转电机41提供旋转动力，并通过伸缩杆42提供伸缩进给功能，使螺栓销与螺母可在旋转过程中拧紧固定。
43.以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。
44.本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变动。

技术特征：
1.一种接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于：包括装配座、微调机构、传感器组件、螺栓松紧机构和控制终端，所述控制终端分别与微调机构、传感器组件、螺栓松紧机构和六轴工业机器人通信连接，所述装配座通过微调机构安装于六轴工业机器人前臂端，所述传感器组件和螺栓松紧机构均安装于装配座；控制终端指令六轴工业机器人将装配座移动至螺栓安装位置，经传感器组件定位后再通过微调机构校准调节使螺栓松紧机构在腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子的单耳连接处穿入螺栓销并紧固。2.根据权利要求1所述接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于，所述装配座上还安装有用于拨正腕臂底座旋转平双耳和棒式绝缘子单耳的拨正机构，所述拨正机构包括两拨正板和平行安装于装配座的伸缩驱动组件；两拨正板对称设置于伸缩驱动组件上，所述伸缩驱动组件驱使两拨正板之间距离缩小或增大，用于夹持棒式绝缘子的单耳与腕臂底座旋转平双耳进行校准拨正。3.根据权利要求2所述接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于，所述伸缩驱动组件由两相对设置的伸缩气缸构成，两伸缩气缸的缸体固定于装配座，其伸缩端分别与两拨正板固定连接。4.根据权利要求1所述接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于，所述传感器组件由至少三个激光传感器构成，至少三个激光传感器的激光出射口同处一个平面且该平面与装配座表面平行，用于测量棒式绝缘子单耳与腕臂底座旋转平双耳是否平行并将数据传输至控制终端。5.根据权利要求4所述接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于，所述微调机构包括两两连接的x轴调节组件、y轴调节组件和z轴调节组件，三调节组件均与控制终端通信连接，所述控制终端根据传感器组件传输的数据指令三调节组件运行调整装配座位置。6.根据权利要求2所述接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于，所述传感器组件还包括3d视觉传感器，用于测量腕臂底座旋转平双耳与棒式绝缘子单耳的相对位置关系并传输数据至控制终端，所述控制终端指令拨正机构校正位置。7.根据权利要求1所述接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于，所述螺栓松紧机构包括相对设置的螺栓松紧组件和螺母松紧组件，二者分别在腕臂底座旋转平双耳两侧将螺栓销与螺母拧紧配合。8.根据权利要求7所述接触网螺栓插拔紧固装置，其特征在于，所述螺栓松紧组件和螺母松紧组件均包括旋转电机、伸缩杆和抓手，所述旋转电机固定安装于装配座，所述抓手通过伸缩杆与旋转电机的输出端连接，所述抓手用于抓取螺栓销或螺母并在旋转电机和伸缩杆的驱动下旋转进给完成螺栓销与螺母的装配。

技术总结
本实用新型公开了一种接触网螺栓插拔紧固装置，包括装配座、微调机构、传感器组件、螺栓松紧机构和控制终端，控制终端分别与微调机构、传感器组件、螺栓松紧机构和六轴工业机器人通信连接，装配座通过微调机构安装于六轴工业机器人前臂端，传感器组件和螺栓松紧机构均安装于装配座；控制终端指令六轴工业机器人将装配座移动至腕臂的螺栓安装位置，经传感器组件定位后再通过微调机构校准调节使螺栓松紧机构在腕臂棒式绝缘子单耳和腕臂底座旋转平双耳连接处中装配螺栓销和螺母进行固定。通过传感器和微调机构对螺栓松紧机构进行校准定位，使所属安松紧机构能够准确将螺栓销和螺母安装在腕臂棒式绝缘子单耳和腕臂底座旋转平双耳连接处安装孔内，进而实现腕臂的安装固定。可高效安装螺栓销和螺母，且无需施工人员攀爬涉险。攀爬涉险。攀爬涉险。


技术研发人员：罗月兵 王健 李国栋 张二卫 周静恒 樊元昊 刘志丹 卜远星 刘波 赵宗宝 李晓坤
受保护的技术使用者：中铁电气化局集团有限公司
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2022/5/25