一种抱箍、抱箍安装设备和抱箍安装方法

技术领域

本发明涉及管件固定技术领域，特别是涉及一种抱箍、抱箍安装设备和抱箍安装方法。

背景技术

目前，抱箍属于紧固件，是用一种材料抱住或箍住另外一种材料的构件。在对户外的架空线路进行拆接引线等带电作业时，通常需要对于待接入的活动引线进行空中固定；因此需要在靠近架空线路的位置加装一个抱箍，抱箍上固定有横担和绝缘子等部件，为活动引线提供空中固定点。

在传统人工作业中，通常需要作业人员登上电杆，将分离的两个抱箍卡环两头对准，然后分别在两头紧固合拢成圆环，箍抱住电杆。现有的抱箍进行拆卸安装的过程中需要多个加固零件，多个分离的零部件需要吊装上杆或由人员分批携带上杆，在安全距离不足的情况下要由人工实施带电作业，需要对各相导线进行绝缘遮蔽等防护工序，而且安装动作较为复杂、工艺步骤较多，整体作业效率较低。总而言之，现有技术的抱箍及其安装方法存在安装效率较低的问题。

发明内容

本申请提出一种抱箍、抱箍安装设备和抱箍安装方法，旨在解决现有的抱箍及其安装方法存在的安装效率低的问题。

本申请提出一种抱箍，包括抱箍主体和拉索，抱箍主体包括多个依次铰接的箍瓣，相邻两个箍瓣的铰接处设置有扭簧，当扭簧产生形变时，各箍瓣相互远离，使抱箍主体展开，当扭簧复位时，各箍瓣相互靠近，使抱箍主体合拢；当抱箍主体合拢后，位于首端的箍瓣和位于末端的箍瓣可拆卸连接；各箍瓣的外周壁均设置有限位管，拉索依次穿过各限位管并伸出，拉索伸出的两端设置有限位件，当需要展开抱箍主体时，拉索的一端被拉住，另一端的限位件被靠近该限位件的限位管固定，从而使扭簧产生形变以展开抱箍主体。

在一实施例中，位于首端的所述箍瓣和位于末端的所述箍瓣向外周延伸分别形成头部法兰和尾部法兰，所述抱箍主体还包括快装组件，所述快装组件用于在所述抱箍主体合拢时，锁紧所述头部法兰和所述尾部法兰。

在一实施例中，所述快装组件包括拉紧螺栓、拉紧螺母、定位螺母，所述头部法兰上形成有第一连通孔，所述尾部法兰上形成有第二连通孔，当所述抱箍主体合拢时，所述拉紧螺栓依次穿过所述定位螺母、所述第一连通孔、所述第二连通孔、所述拉紧螺母，以锁紧所述抱箍主体。

在一实施例中，沿所述抱箍主体的首端至末端方向，各所述扭簧的弹性系数逐渐减小或者逐渐增大或者相等。

在一实施例中，所述抱箍主体包括a个所述箍瓣，相邻两个所述箍瓣之间的夹角b，其中，2≤a≤5，0°≤b≤90°。

在一实施例中，所述限位管垂直于所述箍瓣的轴线且与所述箍瓣的外周壁相切。

本申请还提出一种抱箍安装设备，包括上文所述的抱箍，还包括：升降平台和机械臂，所述机械臂设置于所述升降平台；安装组件，所述安装组件包括夹持机构、拉拽机构和连接机构，所述机械臂分别连接所述夹持机构、所述拉拽机构和所述连接机构，所述夹持机构连接所述拉拽机构，所述夹持机构用于夹持所述拉索的一端，所述拉拽机构连接所述夹持机构，用于对所述夹持机构提供拉拽的力以拉紧所述拉索，所述连接机构用于连接位于首端的所述箍瓣和位于末端的所述箍瓣。

在一实施例中，所述夹持机构上设置有双叉齿，所述拉拽机构为直线运动结构，所述连接机构为空心套筒结构。

在一实施例中，所述机械臂的关节处设置有过力矩柔性保护件。

本申请还提出一种抱箍安装方法，应用了上文所述的抱箍安装设备，包括如下步骤：

S1，连接抱箍和抱箍安装设备；

S2，控制升降平台和机械臂运动，使抱箍运动至第一预设位置；

S3，控制机械臂运动，从而使拉拽机构运动收紧拉索以展开抱箍主体；

S4，控制升降平台和机械臂运动，使抱箍运动至第二预设位置；

S5，控制机械臂运动，使拉拽机构逐渐放松拉索，扭簧复位使抱箍主体合拢，然后使夹持机构脱离拉索；

S6，控制机械臂运动，从而使连接机构运动，以连接位于首端的箍瓣和位于末端的箍瓣并使抱箍锁紧于电杆。

本申请提出一种抱箍、抱箍安装设备和抱箍安装方法，具体的，抱箍包括多个依次通过扭簧铰接的箍瓣，且箍瓣的外周壁穿设有拉索。可采用抱箍安装设备和机械臂控制拉索运动，以实现抱箍的自动展开与合拢。从而不需要人工作业，如此，本申请解决了现有的抱箍及其安装方法存在的效率较低的问题。

附图说明

图1是本申请抱箍一实施例的结构示意图；

图2是本申请抱箍处于展开状态的俯视图；

图3是本申请抱箍处于合拢过程中的俯视图；

图4是本申请抱箍合拢后的俯视图；

图5是本申请抱箍部分贴合电杆后的结构示意图；

图6是本申请抱箍安装于电杆后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

抱箍属于紧固件，是用一种材料抱住或箍住另外一种材料的构件。

在对户外的架空线路进行拆接引线等带电作业时，通常需要对于待接入的活动引线进行空中固定；因此需要在靠近架空线路的位置加装一个抱箍，抱箍上固定有横担和绝缘子等部件，为活动引线提供空中固定点。在传统人工作业中，通常需要作业人员登上电杆，将分离的两个抱箍卡环两头对准，然后分别在两头紧固合拢成圆环，箍抱住电杆。现有的抱箍进行拆卸安装的过程中需要多个加固零件，多个分离的零部件需要吊装上杆或由人员分批携带上杆，在安全距离不足的情况下要由人工实施带电作业，需要对各相导线进行绝缘遮蔽等防护工序，而且安装动作较为复杂、工艺步骤较多，整体作业效率较低。因此，需要一种适用于架空线路带电作业机器人快速安装抱箍的方法和装置来解决上述问题。

请参阅图1、图2、图3、图4，本申请提出一种抱箍100，包括抱箍主体10和拉索20，抱箍主体10包括多个依次铰接的箍瓣11，相邻两所述箍瓣11的铰接处设置有扭簧12，当所述扭簧12产生形变时，各所述箍瓣11相互远离，使所述抱箍主体10展开，当所述扭簧12复位时，各所述箍瓣11相互靠近，使所述抱箍主体10合拢；当所述抱箍主体10合拢后，位于首端的所述箍瓣11和位于末端的所述箍瓣11可拆卸连接。各所述箍瓣11的外周壁均设置有限位管13，限位管13垂直于所述箍瓣11的轴线且与其所对应的箍瓣11的外周壁相切，所述拉索20依次穿过各所述限位管13并伸出，所述拉索20伸出的两端设置有限位件21，当需要展开所述抱箍主体10时，所述拉索20的一端被拉住，另一端的所述限位件21被与靠近该限位件21的限位管13所固定，从而使所述扭簧12扭转产生形变以展开所述抱箍主体10。

如此，本申请提出了一种适用于机械臂自动化带电作业的抱箍100。所述抱箍主体10包括两段及以上的弧形箍瓣11，各个箍瓣11可围合形成环状结构。可选的，称位于首端的所述箍瓣11和位于末端的所述箍瓣11为首段箍瓣111和末段箍瓣113，位于二者之间的箍瓣11为中间段箍瓣112，中间段箍瓣112可设置有一个或者多个。进一步的，中间段箍瓣112的两端设置有铰接部，铰接部套设于销轴121，销轴121上还套设有扭簧12。为方便生产制造，首段箍瓣111、末段箍瓣113形状构造和中间段箍瓣112相似。可选的，首段箍瓣111上连接有水平横担，可供安装电力金具。在另一实施例中，所述限位件21上设置有夹持槽21a，所述夹持槽21a呈环形设置，在工作时，机械臂夹持夹持槽21a。

抱箍100在安装前和安装后可分别保持展开和箍合的固定形态，安装前，抱箍100的各节箍瓣11的外周壁的切线垂直于抱箍的竖直轴线，并维持这一状态逐渐展开。安装后，抱箍100的各节箍瓣11围合成与电杆等径的环箍。进一步的，所述抱箍主体还包括快装组件16，在抱箍100合拢于电杆后，可通过该快装组件16，使得首段箍瓣111和末段箍瓣113可拆卸连接，此时，各个抱箍100围合形成具有小缺口的环形。

如此，本申请所提出的抱箍100，在紧固过程中，通过扭簧12复位产生的弹力代替了需要工作人员施加的合拢的力，仅需要对拉索20一端施加拉力，即可完成抱箍100的合拢，这一操作较简单，可通过机械臂完成。如此，本申请所提出的抱箍100，不需要工作人员带电登杆作业，实现了架空线路带电作业机械臂快速安装抱箍100，提高了抱箍100的安装效率。

请参阅图1，在一实施例中，位于首端的所述箍瓣11和位于末端的所述箍瓣11向外周延伸分别形成头部法兰14和尾部法兰15，所述抱箍主体10还包括快装组件16，所述快装组件16用于在所述抱箍主体10合拢时，锁紧所述头部法兰14和所述尾部法兰15。具体的，在抱箍100合拢后，各所述箍瓣11围合形成具有小缺口的环形。此时需要通过快装组件16继续锁紧抱箍100，使抱箍100和电杆过盈配合，完成抱箍100的安装。值得注意的是，为了更好的锁紧，头部法兰14和尾部法兰15与箍瓣11之间为零自由度连接，即头部法兰14与箍瓣11、尾部法兰15与箍瓣11之间的相对运动被限制。为实现这一效果，可选的，法兰与箍瓣11的连接处的水平两侧均设置有限位结构。

所述快装组件16包括拉紧螺栓161、拉紧螺母162、定位螺母163，所述头部法兰14、所述尾部法兰15上分别形成有第一连通孔、第二连通孔，当所述抱箍主体10合拢时，所述拉紧螺栓161依次穿过所述定位螺母163、所述第一连通孔、所述第二连通孔、所述拉紧螺母162，以锁紧所述抱箍主体10。具体的，在所述拉紧螺栓161依次穿过所述定位螺母163、所述第一连通孔、所述第二连通孔、所述拉紧螺母162后，拧紧所述拉紧螺母162和所述拉紧螺栓161，此时头部法兰14和尾部法兰15逐渐靠近，以实现抱箍主体10的锁紧。拉紧螺栓161的头部为外六角形式，尾部拧有圆柱形的拉紧螺母162，拉紧螺母162尾部与拉紧螺栓161尾部平齐并焊接固定。

请参阅图2，在一实施例中，箍瓣11的数量设置较少，可选的，所述抱箍主体10包括多种类型的箍瓣11，具体的，所述抱箍主体包括首段箍瓣111、一个中间段箍瓣112、末段箍瓣113，扭簧12弹性系数相等，使得各箍瓣11展开角度和速度一致。在克服其他外力的情况下，释放拉索20的拉力，扭簧12复位，扭簧的两个自由端分别压紧两侧的箍瓣11使其合拢拼接成同心弧段。在另一实施例中，沿抱箍主体10的首端至末端方向，各所述扭簧12的弹性系数逐渐减小，使得从首段箍瓣111至末段箍瓣113，各箍瓣11展开角度和速度逐渐减小。扭簧12的弹性系数和扭簧12的弹力呈正比，而弹力越大，在夹持拉索使抱箍展开时，由于扭簧12的限制，该处附近的箍瓣11的展开速度越慢，相同时间展开角度也越小。由于抱箍100在安装时，是需要在首段箍瓣111的其中一端箍瓣11施加拉力，在箍瓣11数量较多时，需要考虑这一因素的的影响。在另一实施例中，沿所述首端至末端方向，各所述扭簧12的弹性系数逐渐增大，此时使得从首段箍瓣111至末段箍瓣113，各箍瓣11展开角度和速度逐渐减小。

在一实施例中，所述抱箍主体10包括a个所述箍瓣11，相邻两个所述箍瓣11之间的夹角b，其中，2≤a≤5，0°≤b≤90°。请参阅图2至图4，其依次为抱箍的展开状态，部分合拢状态、完全合拢状态，夹角b为相邻两所述箍瓣11的侧壁之间的夹角。在抱箍100的合拢过程中，b的角度逐渐减小。进一步的，所述抱箍主体10包括3个所述箍瓣11，此时所述抱箍100包括依次铰接的首段箍瓣111、中间段箍瓣112、末段箍瓣113。在另一实施例中，中间段箍瓣112的数量可根据电杆的实际尺寸，设置一个或者多个。在一实施例中，首段箍瓣111、中间段箍瓣112、末段箍瓣113采用相同构型，这样设置可以降低生产成本和方便维修替换。且随着中间段箍瓣112数量的变化，相邻两箍瓣11之间的夹角开合范围也随之改变。当箍瓣11设置有3个时，在抱箍100的展开与合拢过程中，相邻两个所述箍瓣11之间的夹角范围在0到60°之间。如此，使得抱箍100处于合拢状态时，各个箍瓣11同心设置，即此时相邻两个所述箍瓣11的夹角为0°，从而更好的贴合电杆；抱箍100处于展开状态时，夹角不超过60°，不会因为展开角度过大而损坏扭簧12，。

请参阅图1、图2，在一实施例中，所述限位管13垂直于所述箍瓣11的轴线且与所述箍瓣11的外周壁相切。值得注意的是，在抱箍100安装于电杆的过程中，为了取得更好的安装效果，其轴线需要平行于电杆的轴线，而电杆一般垂直于水平面设置。而此时抱箍100安装设备对抱箍100施加的力包括通过拉住拉索20的一端施加的力，为了尽可能减少施加的这个力影响抱箍100轴线，避免抱箍100在水平方向上倾斜。各个限位管13应该设置于同一水平面，并平行于各箍瓣11的切线设置。

本申请还提出一种抱箍100安装设备，包括上文所述的抱箍100，还包括：升降平台和机械臂，所述机械臂设置于所述升降平台；安装组件，所述安装组件包括夹持机构、拉拽机构和连接机构，所述机械臂分别连接所述夹持机构、所述拉拽机构和所述连接机构，所述夹持机构连接所述拉拽机构，所述夹持机构用于夹持所述拉索20的一端，所述拉拽机构连接所述夹持机构，用于拉紧所述拉索20，所述连接机构用于连接位于首端的所述箍瓣11和位于末端的所述箍瓣11。

机械平台用于将机械臂以及抱箍100运送至电杆上抱箍100的安装位附近。机械臂用于调节抱箍100的精确位置，调节抱箍100的姿态，以及通过分别夹持拉索20、连接件，完成抱箍100的展开、合拢与锁紧。机械臂可采用多自由度机械臂机器人，如此，本申请提出了一种适用于机器人安装的抱箍100，以及用于安装该抱箍100的机器人、升降平台。实现机器人架空线路带电作业，极大的提高了抱箍100的安装效率。

请参阅图5，图6，本申请还提出一种抱箍100安装方法，应用了上文所述的抱箍100安装设备，包括如下步骤：

S1，连接抱箍100和抱箍100安装设备。抱箍100通过活动卡扣连接在安装组件上。安装组件连接在机器人的机械臂手腕末端。此时，机械臂末端分别连接夹持机构、拉拽机构和连接机构，夹持机构连接拉索20一端的限位件21，并且卡入该限位件21设置的限位槽中，拉拽机构连接夹持机构。连接机构与头部法兰14或者尾部法连连接。在一实施例中，夹持机构为适配限位件21上夹持槽21a的双叉齿结构，双叉齿结构是一种机械部件，它由两个相交的齿组成，通常用于夹持和定位物体。它的形状类似于一个“十”字，两个齿的交叉点形成了一个定位点。这种结构可以提供比单齿更大的接触面积，从而减少了物体被夹持时的压力和应力。此外，双叉齿结构还可以提供更好的支撑和稳定性，使物体在操作过程中更加可靠和安全。

S2，控制升降平台和机械臂运动，使抱箍100运动至第一预设位置。机械臂设置于在绝缘斗臂车的绝缘平台内，可通过绝缘平台的升降和平移等动作到达第一预设位置，即架空线路上的高空作业点——通常是架空线路电杆上接近带电架空输配电导线的中间电位高度。

S3，控制机械臂运动，从而使拉拽机构运动收紧拉索以展开抱箍主体10；机械臂到达预定高空作业点后，通过调整空间位姿，使得抱箍100的轴线平行于电杆竖直中心轴线，且抱箍100与电杆在水平方向上保持足够的间距；然后，机械臂控制夹持机构夹住拉索一头、拉拽机构通过收紧拉索20展开快装抱箍100成开口形态。在一实施例中，所述拉拽机构为直线运动结构。这一运动方式，使得抱箍100中心轴不宜倾斜，减少抱箍100中心轴与电杆中心轴的对中误差。

S4，控制升降平台和机械臂运动，使抱箍100运动至第二预设位置。请参阅图5、图6，这一操作即移动抱箍100进入预定安装位置。机械臂再次调整空间位姿，使得抱箍100的轴线平行于电杆竖直中心轴线的同时逐步靠近电杆，直至抱箍100的首段箍瓣111与电杆基本贴合。

S5，控制机械臂运动，使拉拽机构逐步放松拉索20，快装抱箍100各段铰接处的扭簧12复位释放压缩势能；各段抱箍100逐渐合拢，直至各段箍瓣11围拢后形成一个的圆环形态；最后使夹持机构松开夹住的拉索头脱离拉索20。

S6，控制机械臂运动，从而使连接机构运动，以连接位于首端的箍瓣11和位于末端的箍瓣11并使抱箍100锁紧于电杆。确认各段箍瓣11围合成型，头部法兰14和尾部法兰15对齐后，机器人控制抱箍100安装工具逐渐旋紧的拉紧螺栓161；快装抱箍100被逐渐收紧抱合在电杆上，实现与电杆间的过盈配合。所述连接机构为空心套筒结构。可与抱箍100首段箍瓣11上的拉紧螺栓161配合；由旋转动力驱动，套筒可旋紧首段箍瓣11上的螺栓。套筒套入快装抱箍100的拉紧螺栓161的头部，两者同轴轴向滑动连接。套筒提供旋转扭矩，可拧紧拉紧螺栓161。

在一实施例中，所述机械臂设置有传感器。所述传感器用于检测机械臂和抱箍100之间的的力和力矩。值得注意的是，在上一步骤收紧快装抱箍100的过程中，由于抱箍100中心轴与电杆中心轴存在对中误差，抱箍100在收紧过程中将对机械产生空间方向上的反向作用力或力矩，产生不良影响。为了消除该影响，机械臂通过传感器探测到反向作用力或力矩后，微调自身位姿进行适配。

在另一实施例中，所述机械臂的关节处设置有过力矩柔性保护件。同时在各关节处设置过力矩柔性保护。过力矩，或称卡死。在机器人领域，过力矩柔性保护是指一种安全设计，用于防止机器人手臂或末端执行器在过力矩的情况下对周围环境或人员造成伤害。这种保护机制的作用是当机器人手臂或末端执行器施加的力量超过预定阈值时，机器人会立即停止或逆向旋转，从而避免对周围人员或物体造成损害。过力矩柔性保护是机器人安全设计的重要组成部分，它能够提高机器人的安全性和可靠性，确保机器人在操作过程中不会对周围环境或人员造成伤害。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。