全自動高空繞線機械手

劉喜平 崔光輝

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，人類開始逐漸的追求技術的智能化，采用大量的智能機器來完成高難度的動作，取代人類的部分工作。本設計通過優(yōu)化改進機構和繞線方案，能夠很好的模仿人的動作實現(xiàn)繞線的操作要求，降低空中繞線的難度，提高工作的安全性、生產率，取得良好的經濟效益。

關鍵詞：自動化繞線槽輪機構絲杠螺母副橫向進給

1 結構方案設計

本裝置主要分為四部分，進給機構、繞線機構、夾緊機構、抓線機構。主要部分是進給和繞線機構。動力方面采用電動機帶動，用帶與帶輪進行動力的傳遞。

1.1 主要設計原理 如圖1，當電動機15轉動時帶輪通過楔形帶帶動3一起轉動，3是一個帶有內部螺紋、可轉動的、與螺紋桿（絲杠）13配合從而能夠橫向運動的零件，命名為內螺紋轉動套筒。該零件與絲杠配合轉動可完成整個裝置的橫向進給運動。繞線運動由槽輪機構完成，撥盤4與撥桿2一起被固定在3上，在3轉動的同時進行轉動。撥桿與撥盤6一起運轉，把線卷固定在槽輪上，槽輪的轉動使線圈放出來的線可以在要繞線的高壓線上進行相對圓周運動從而完成繞線。

1.2 裝置外層結構 裝置的整體用兩側的兩塊支撐板9支撐。支撐板的上部各有一個夾緊機構，該機構利用整個裝置的重力把整體懸掛在高壓線上。在繞線機構進行繞線，橫向進給機構進行橫向運動時兩端是固定不動的，即整個裝置的外層是固定的。

1.3 進給機構 在零件3左端裝配一個軸承12，該軸承的軸承支座11上伸出一段兩端帶有螺紋的固定桿14。固定桿下端固定在滑動支座16上，而電機15固定在該滑動支座上，滑動支座橫向穿在滑動桿17上。此結構能讓電機與零件3在橫向運動中始終同步，保證帶傳動的準確性。軸承與軸承座的搭配可以在零件3轉動的同時不會跟著一起轉動。固定桿可以讓滑動支座進行橫向滑動，而滑動桿則是為了減輕整個絲桿為電機提供的支撐重量，讓電機的橫向運動更加容易進行。

1.4 繞線機構 槽輪機構中，槽輪與撥桿一起固定在零件3上，與零件3一起轉動。撥桿撥動撥盤進行間歇式圓周運動，同時讓固定在撥盤上的線卷8開始放線并繞著需要被用線纏在一起的高壓線進行相對轉動。因為工作條件的限制，繞線運動并不是規(guī)則的圓周運動，因此會造成每一次繞的線并不是均勻的，有的長些有的短些，每段線之間并不是緊密相鄰的。槽輪的圓周轉動是間歇式的，撥盤連續(xù)轉動槽輪間歇式轉動。當槽輪的內凹鎖止弧與撥盤的外凸鎖止弧接觸時槽輪鎖定，此時撥盤還在進行橫向進給運動。因為支撐管7把槽輪與整個運轉機構緊密連接在一起所以槽輪鎖定后還在進行橫向運動，拉力會把剛繞完的一圈線進行張緊，使每一圈相鄰間更緊致。

線卷固定在槽輪上，伸出去的線頭被右端的端部夾緊機構夾在高壓線上，利用整個裝置的重力把線頭夾緊，而整個裝置兩端是不進行運動的。槽輪轉動的時候，線卷轉動。槽輪轉動一周，線繞一圈。

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1.圓銷2.撥桿3.內螺紋轉動套筒軸4.槽輪5.軸承固定支座6.撥盤7.支撐管8.線卷9.端部夾緊及固定板10.支撐木板11.軸承固定支座12.軸承13.螺紋桿14.固定桿15.電機16.滑動支座17.滑動桿

圖1

1.5 槽輪機構的設計 本裝置的槽輪機構設計在常用的槽輪機構上做了些改動。線卷固定在槽輪上，在槽輪的某個輪槽處做個切口。被纏繞的高壓線通過這個切口進入應放置在槽輪中心處的支撐管內（支撐管也做一個相應切口）在槽輪轉動的時候始終位于槽輪的中心處。圓銷進入槽輪的輪槽時使槽輪轉動，當二者脫離時，槽輪的內凹鎖止弧與撥盤的外凸鎖止弧接觸，槽輪所止。因為本結構有兩個撥桿，所以撥盤轉動一周槽輪會轉動半圈。

1.6 夾線機構 如圖2，高壓線沿A處的斜棱邊進入B處的倒三角，在C處放置一塊橡膠，當整個裝置因重力向下沉時橡膠變形從而把高壓線裹緊。在C處同時還有一個放置線頭的小半圓槽，線頭提前放置在里面，橡膠變形向上的時候把線頭壓緊。

1.7 整體裝置的運動過程 電機裝在滑動塊上為整個裝置提供動力。在帶輪的帶動下，整個內螺紋轉動套筒轉動進行橫向運動，與此同時與該套筒一體的撥桿撥動撥盤轉動，轉動撥盤上的線卷一端線頭被夾緊裝置固定在高壓線上，整個裝置的內部一邊進行橫向運動一邊進行相對于所夾高壓線的圓周轉動，進行纏繞。

2 小結

本文介紹了一種高空自動繞線機械裝置。依靠簡單可靠，成本低廉的結構能在高空危險處完成高壓線上的自動繞線作業(yè)。實現(xiàn)了在盡可能少的使用人工的情況下，完成繞線，進給，夾緊等動作，具有輕便、高效、操作方便等優(yōu)點。

參考文獻：

[1]殷玉楓.機械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]鄭江，許瑛.機械設計[M].北京：北京大學出版社，1999.

[3]郭紅星，宋敏.機械設計基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，1998.

項目基金：黑龍江工程學院大學生創(chuàng)新項目。