用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构.pdf

1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202410022578.0(22)申请日 2024.01.08(71)申请人 江苏骠马智能工业设计研究有限公司地址 213000 江苏省常州市新北区汉江西路999号(72)发明人 李志明季松林(74)专利代理机构 杭州周林知识产权代理事务所(普通合伙)33439专利代理师 叶舒鸿(51)Int.Cl.B25J 11/00(2006.01)H02B 3/00(2006.01)H01H 3/02(2006.01)H01H 31/00(2006.01)(54)发明名称用于配电柜的操作机器人的分体式地刀

2、结构(57)摘要本发明涉及配电柜安装检修领域，具体涉及用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，包括机架和升降结构，所述升降结构包括所述传动组件、地刀升降平台和升降电机，所述升降电机安装于所述机架上，所述升降电机连接有所述传动组件，所述传动组件连接于所述地刀升降平台的内侧面，所述地刀升降平台上安装有地刀模块；由于本结构通过将地刀模块和升降结构分开设置，不仅使升降电机的运动负载比原来减少50%以上，而且由于可分离的连接组件的设置，使地刀模块随时可脱离机器人本体进行单独作用，也方便后续的维修和维护，大大地提高了工作效率。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 117506964 A2024.02.

3、06CN 117506964 A1.用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，包括机架、地刀模块、机械臂和工具快换组件，所述机械臂固定设置在机架上，所述工具快换组件包括设置于机械臂上的第一芯信号模块和设置于地刀模块上的第二芯信号模块，通过所述第一芯信号模块和第二芯信号模块的快换配合，将所述机械臂的动力传送到所述地刀模块上；所述机架和地刀模块之间设有可分离的连接组件。2.根据权利要求1所述的用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：所述连接组件包括电磁连接组件，所述电磁连接组件包括固定安装于所述地刀模块上的电磁铁，所述电磁铁的下部连接地刀升降平台；当电磁铁通电时，所述地刀模块吸合在地刀升

4、降平台上。3.根据权利要求1所述的用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：所述连接组件包括永磁连接组件，所述永磁连接组件包括固定安装于所述地刀模块上的永磁铁，所述永磁铁下部连接地刀升降平台。4.根据权利要求1所述的用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：所述连接组件包括真空吸盘连接组件，所述真空吸盘连接组件包括固定安装于所述地刀模块上的真空吸盘，所述真空吸盘的下部连接地刀升降平台；当所述真空吸盘通电时，所述真空吸盘吸附住所述地刀模块。5.根据权利要求24任一项所述的用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：还包括带动所述地刀模块运动的升降结构，所述升降结构包括

5、传动组件、地刀升降平台和升降电机，所述升降电机安装于所述机架上，所述升降电机连接有所述传动组件，所述传动组件连接于所述地刀升降平台的内侧面，所述地刀升降平台上安装有地刀模块。6.根据权利要求5所述的用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：所述传动组件包括同步带传动组件和丝杆传动组件，所述同步带传动组件的一侧连接所述升降电机，所述同步带传动组件的另一侧连接所述丝杆传动组件。7.根据权利要求6所述的用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：所述丝杆传动组件包括滚珠丝杆和丝杆螺母，所述滚珠丝杆上安装有所述丝杆螺母，所述丝杆螺母安装于所述地刀升降平台上。8.根据权利要求7所述的用

6、于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：所述同步带传动组件包括主动同步带轮、从动同步带轮和传动同步带，所述主动同步带轮安装于所述升降电机的输出轴上，所述从动同步带轮安装于所述滚珠丝杆的下端，所述主动同步带轮和从动同步带轮之间设有所述传动同步带。9.根据权利要求5所述的用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，其特征在于：所述地刀升降平台的外侧设置有升降柱和直线轴承座，所述升降柱的上端固定连接所述地刀升降平台，所述升降柱的外部滑动套设有直线轴承座，所述直线轴承座固定安装于所述机架，在升降结构的作用下，所述升降柱的下端延伸到机架内部。10.根据权利要求5所述的用于配电柜的操作机器人的分体式

7、地刀结构，其特征在于：所述地刀升降平台的后侧两端均设有滑动组件，所述滑动组件包括升降滑块、升降滑轨和滑块连接座，所述升降滑轨上设有所述升降滑块，所述升降滑块连接所述滑块连接座，所述滑块连接座固定安装于所述地刀升降平台的后侧两端。权利要求书1/1 页2CN 117506964 A2用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构技术领域0001本发明涉及配电柜安装检修领域，具体涉及用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构。背景技术0002随着智能电网的不断发展，电网设备的不断增多，电网电压也不断提高。为了安全的需要，很多设备部署在配电开关柜中，传统的方法采用人力来操作配电开关柜，电工操作时容易发生安全事故。

8、0003随着机器人技术的兴起,配电开关柜开始引入机器人进行自动化或者远程操控。利用功能完善,操作灵活的机器人操作配电柜倒闸,既能够提高配电开关柜控制精准程度,又可以提高安全操作系数,保障电网企业对社会供电的稳定性,同时保证电网及其设备的安全性,具有重要的作用和意义。0004但是现有技术的刀闸操作机构虽然也有放置在机器人上进行操作，比如专利号为202110597151.X的一种开关柜接地刀闸操作机构，但是由于整体的刀闸模块设置于滚珠丝杆花键副上，机架、机架组件、升降机构的整体结构等零部件整体负载在滚珠丝杆花键副上，整体体积和质量较大，导致操作上稳定性差，费时费力。0005有鉴于此，本发明提供用于

9、配电柜的操作机器人的分体式地刀结构。发明内容0006本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构。0007为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，包括机架、地刀模块、机械臂和工具快换组件，所述机械臂固定设置在机架上，所述工具快换组件包括设置于机械臂上的第一芯信号模块和设置于地刀模块上的第二芯信号模块，通过所述第一芯信号模块和第二芯信号模块的快换配合，将所述机械臂的动力传送到所述地刀模块上；所述机架和地刀模块之间设有可分离的连接组件。0008进一步，所述连接组件包括电磁连接组件，所述电磁连接组件包括固定安装于所述地刀模块上

10、的电磁铁，所述电磁铁的下部连接地刀升降平台；当电磁铁通电时，所述地刀模块吸合在地刀升降平台上。0009进一步，所述连接组件包括永磁连接组件，所述永磁连接组件包括固定安装于所述地刀模块上的永磁铁，所述永磁铁下部连接地刀升降平台。0010进一步，所述连接组件包括真空吸盘连接组件，所述真空吸盘连接组件包括固定安装于所述地刀模块上的真空吸盘，所述真空吸盘的下部连接地刀升降平台；当所述真空吸盘通电时，所述真空吸盘吸附住所述地刀模块。0011进一步，还包括带动所述地刀模块运动的升降结构，所述升降结构包括传动组件、说明书1/5 页3CN 117506964 A3地刀升降平台和升降电机，所述升降电机安装于所述

11、机架上，所述升降电机连接有所述传动组件，所述传动组件连接于所述地刀升降平台的内侧面，所述地刀升降平台上安装有地刀模块。0012进一步，所述传动组件包括同步带传动组件和丝杆传动组件，所述同步带传动组件的一侧连接所述升降电机，所述同步带传动组件的另一侧连接所述丝杆传动组件。0013进一步，所述丝杆传动组件包括滚珠丝杆和丝杆螺母，所述滚珠丝杆上安装有所述丝杆螺母，所述丝杆螺母安装于所述地刀升降平台上。0014进一步，所述同步带传动组件包括主动同步带轮、从动同步带轮和传动同步带，所述主动同步带轮安装于所述升降电机的输出轴上，所述从动同步带轮安装于所述滚珠丝杆的下端，所述主动同步带轮和从动同步带轮之间设

12、有所述传动同步带。0015进一步，所述地刀升降平台的外侧设置有升降柱和直线轴承座，所述升降柱的上端固定连接所述地刀升降平台，所述升降柱的外部滑动套设有直线轴承座，所述直线轴承座固定安装于所述机架，在升降结构的作用下，所述升降柱的下端延伸到机架内部。0016进一步，所述地刀升降平台的后侧两端均设有滑动组件，所述滑动组件包括升降滑块、升降滑轨和滑块连接座，所述升降滑轨上设有所述升降滑块，所述升降滑块连接所述滑块连接座，所述滑块连接座固定安装于所述地刀升降平台的后侧两端。0017由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：本发明为用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，使得在配电柜安装、维修等过程中，确

13、保配电开关柜控制精准程度，同时也保障操作安全。具体的本发明先通过将整个地刀模块设置成一个独立的模块化产品，并通过连接组件将地刀模块可拆卸分离地安装于地刀升降平台上。由于本结构将地刀模块和升降结构分开设置，且不需要设置如现有技术的XY水平面内的滑台组件，且带动地刀模块升降时，升降电机、同步带传动组件、减速机、驱动器等零部件也不需要跟着地刀升降平台和地刀模块一起做升降运动，从而使升降电机的升降运动负载比原来减轻50%以上，而且在机械臂对地刀模块进行XY水平面内的调姿时，仅仅需要带动地刀模块进行XY水平面内的平移，且由于改进后的地刀模块负载比原来减轻50%以上，因此本发明的机械臂只需要选用小扭矩的机

14、械臂即可完成上述的工作，而不需要因为需要操作地刀模块而更换大扭矩的机械臂。0018可拆卸分离的连接组件的设置，上述回转电机带动地刀操作头旋转，进而转动接地刀闸时，由于需要的扭矩很大，通过连接组件将地刀模块和机架连接在一起，利用机器人本身的质量抵抗转动接地刀闸的扭矩。而且地刀模块随时可脱离机器人本体进行单独作用，也方便后续的维修和维护，大大地提高了工作效率。0019地刀模块随时可脱离机器人本体进行单独作用，比如在机器人的地刀模块完成转动接地刀闸的工作后，可直接放置在现场。当需要转动接地刀闸的工作时直接可以使用，不需要机器人本体二次运输到现场，因此可在地刀模块上设置电磁铁、永磁铁或者吸盘等吸附装置

15、，使地刀模块单独地吸附在柜门上。而机器人本体可重新回到工作室，装配好新的地刀模块后可重新开始工作，完成下一个开关柜的刀闸操作，方便一机多用，也方便后续的维修和维护，大大地提高了工作效率。说明书2/5 页4CN 117506964 A4附图说明0020下面结合附图对本发明作进一步说明：图1为本发明实施例用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构的内部结构示意图。0021图2为本发明实施例用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构的正视结构示意图。0022图3为本发明实施例用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构的侧视结构示意图。0023图4为本发明实施例用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构的俯视结构示意

16、图。0024图5为本发明实施例用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构的仰视结构示意图。0025图6为本发明实施例图2中AA的剖面结构示意图。0026图7为本发明实施例的地刀模块吸附与柜门上的结构示意图。0027图中：1机架；2传动组件；3地刀升降平台；4升降电机；5地刀模块；6连接组件；7升降柱；8直线轴承座；9滑动组件；10限位板；11限位柱，12电机驱动器；13电机固定座；14第一芯信号模块；15第二芯信号模块；16机械臂；17柜门；18吸附装置。002821同步带传动组件；22丝杆传动组件。0029211主动同步带轮；212从动同步带轮；213传动同步带。0030221滚珠丝杆；222丝

17、杆螺母；223第一丝杆轴承座；224第二丝杆轴承座。003161电磁连接组件；611电磁铁。003291升降滑块；92升降滑轨；93滑块连接座。具体实施方式0033为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。0034实施例1，参看图17，用于配电柜的操作机器人的分体式地刀结构，包括机架1、地刀模块5、机械臂16和工具快换组件，所述机械臂16固定设置在机架上，所述工具快换组件包括设置

18、于机械臂16上的第一芯信号模块14和设置于地刀模块上的第二芯信号模块15，通过所述第一芯信号模块14和第二芯信号模块15的快换配合，将所述机械臂16的动力传送到所述地刀模块上，从而通过机械臂16的动力对地刀模块5进行调姿，使地刀模块5的地刀浮动头对准要配电柜接地刀闸。0035作为对本实施例的进一步说明，所述机架1和地刀模块5之间设有可分离的连接组件6。具体的，地刀模块5分离地设置在机架的平台上，在本实施例中，所述地刀升降平台3和地刀模块5之间设有可分离的连接组件6。所述连接组件6为电磁连接组件61，所述电磁连接组件61包括固定安装于所述地刀模块5上的电磁铁611，所述电磁铁611的下部连接地刀

19、升降平台3；当电磁铁611通电时，所述地刀模块5吸合在地刀升降平台3上。这样地刀模块5和说明书3/5 页5CN 117506964 A5升降结构分开设置，不但减少了地刀模块5上的设备零件，不用将地刀模块5的传动机构等安装于所述地刀升降平台3上，使整个地刀模块5可单独拆卸使用，升降电机4的运动负载比原来减少50%以上，而且由于可分离的连接组件6的设置，使地刀模块5随时可脱离机器人本体进行单独作用，也方便后续的维修和维护，大大地提高了工作效率。0036分体式地刀结构还包括升降结构，所述升降结构包括传动组件2、地刀升降平台3和升降电机4，所述升降电机4安装于所述机架1上，所述升降电机4连接有所述传动

20、组件2，所述传动组件2连接于所述地刀升降平台3的内侧面，所述地刀升降平台3上安装有地刀模块5。0037具体的，所述传动组件2包括同步带传动组件21和丝杆传动组件22，所述同步带传动组件21的一侧连接所述升降电机4，所述同步带传动组件21的另一侧连接所述丝杆传动组件22。0038具体的，所述丝杆传动组件22包括滚珠丝杆221和丝杆螺母222，所述滚珠丝杆221上安装有所述丝杆螺母222，所述丝杆螺母222安装于所述地刀升降平台3上。具体的，滚珠丝杆221设置于所述地刀升降平台3的内侧面，地刀升降平台3的外侧面通过直线轴承座8进行滑动支撑连接，这样地刀模块5整体安装于所述地刀升降平台3，方便拆卸、

21、安装和维护。0039作为对本实施例的进一步说明，所述同步带传动组件21包括主动同步带轮211、从动同步带轮212和传动同步带213，所述主动同步带轮211安装于所述升降电机4的输出轴上，所述从动同步带轮212安装于所述滚珠丝杆221的下端，所述主动同步带轮211和从动同步带轮212之间设有所述传动同步带213。0040作为对本实施例的进一步说明，所述地刀升降平台3的外侧设置有升降柱7和直线轴承座8，所述升降柱7的上端固定连接所述地刀升降平台3，所述升降柱7的外部滑动套设有直线轴承座8，所述直线轴承座8固定安装于所述机架1，在升降结构的作用下，所述升降柱7的下端延伸到机架1内部。通过设置升降柱7

22、和直线轴承座8，使地刀升降平台3在做升降运动时可以顺利进行上下运动。0041作为对本实施例的进一步说明，所述地刀升降平台3的后侧两端均设有滑动组件9，所述滑动组件9包括升降滑块91、升降滑轨92和滑块连接座93，所述升降滑轨92上设有所述升降滑块91，所述升降滑块91连接所述滑块连接座93，所述滑块连接座93固定安装于所述地刀升降平台3的后侧两端。通过在地刀升降平台3的后侧两端均设置滑动组件9，使地刀升降平台3在做升降运动时可以顺利进行上下运动。0042作为对本实施例的进一步说明，所述机架1上设有限位板10，所述限位板10的上部设有限位柱11，所述限位柱11限制所述地刀升降平台3的运动量程。通

23、过设置限位板10和限位柱11，防止吸附装置18下降到比升降电机4低的位置，从而防止地刀升降平台3损坏升降电机4等零部件。0043作为对本实施例的进一步说明，所述限位板10上设有控制所述升降电机4的电机驱动器12。0044作为对本实施例的进一步说明，所述滚珠丝杆221的上端设有第一丝杆轴承座223，所述滚珠丝杆221的下端设有第二丝杆轴承座224，所述第二丝杆轴承座224的外部连接有电机固定座13，所述电机固定座13连接所述升降电机4。0045本实施例的工作原理：本发明将整个地刀模块5设置成一个独立的模块化产品，并说明书4/5 页6CN 117506964 A6通过连接组件6将地刀模块5可拆卸分

24、离地安装于机架的平台上。在使用时，先通过之前采集的电柜数据，将机器人运动至相对柜门17较为合适的位置。然后通过所述第一芯信号模块14和第二芯信号模块15的快换配合，将所述机械臂16的动力传送到所述地刀模块上。与此同时，通过升降电机4驱动同步带传动组件21运动，进而带动丝杆传动组件22带动地刀升降平台3进行升降运动。这样在竖直方向上使地刀模块5的地刀浮动头对准要配电柜接地刀闸。接着通过连接组件将机架和地刀模块分离，然后由机械臂16把地刀模块抓取起来，使机械臂16抓着地刀模块在地刀升降平台上进行XY水平面内的调姿。最后重新通过连接组件使地刀模块5固定在地刀升降平台上，进而通过地刀模块5的回转电机使

25、地刀操作头旋转，转动接地刀闸，完成配电柜接地刀闸相关操作，实现全程自动化的操作，使机器人完成接地刀闸操作。由于本结构将地刀模块5和升降结构分开设置，且不需要设置如现有技术的XY水平面内的滑台组件，且带动地刀模块升降时，升降电机4、同步带传动组件、减速机、驱动器等零部件也不需要跟着地刀升降平台和地刀模块一起做升降运动，从而使升降电机4的升降运动负载比原来减轻50%以上，而且在机械臂16对地刀模块进行XY水平面内的调姿时，仅仅需要带动地刀模块进行XY水平面内的平移，且由于改进后的地刀模块负载比原来减轻50%以上，因此本发明的机械臂16只需要选用小扭矩的机械臂16即可完成上述的工作，而不需要因为需要

26、操作地刀模块而更换大扭矩的机械臂16。0046除此之外，可拆卸分离的连接组件6的设置，上述回转电机带动地刀操作头旋转，进而转动接地刀闸时，由于需要的扭矩很大，通过连接组件6将地刀模块和机架连接在一起，利用机器人本身的质量抵抗转动接地刀闸的扭矩。而且地刀模块5随时可脱离机器人本体进行单独作用，也方便后续的维修和维护，大大地提高了工作效率。比如在机器人的地刀模块完成转动接地刀闸的工作后，可直接放置在现场。当需要转动接地刀闸的工作时直接可以使用，不需要机器人本体二次运输到现场，因此可在地刀模块上设置电磁铁、永磁铁或者吸盘等吸附装置18，使地刀模块单独地吸附在柜门上。而机器人本体可重新回到工作室，装配

27、好新的地刀模块后可重新开始工作，完成下一个开关柜的刀闸操作，方便一机多用，也方便后续的维修和维护，大大地提高了工作效率。0047实施例2，与实施例1的不同点在于，所述连接组件6为永磁连接组件6，所述永磁连接组件6包括固定安装于所述地刀模块5上的永磁铁，所述永磁铁下部连接地刀升降平台3。0048实施例3，与实施例1的不同点在于，所述连接组件6为真空吸盘连接组件6，所述真空吸盘连接组件6包括固定安装于所述地刀模块5上的真空吸盘，所述真空吸盘的下部连接地刀升降平台3；当所述真空吸盘通电时，所述真空吸盘吸附住所述地刀模块5。0049以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。说明书5/5 页7CN 117506964 A7图 1说明书附图1/5 页8CN 117506964 A8图 2说明书附图2/5 页9CN 117506964 A9图 3图 4说明书附图3/5 页10CN 117506964 A10图 5图 6说明书附图4/5 页11CN 117506964 A11图 7说明书附图5/5 页12CN 117506964 A12