廣東電網有限責任公司中山供電局 姚光久 閆 超 方澤彬 陳偉明 黃 建 梁群鋒 何瀟柳

1 傳統(tǒng)搬運HMB-4型液壓機構的不足之處

目前，市面上常見的HMB-4托運小車因機構制造水平、內部零部件精度、長時間外部運行等諸多原因，導致其可靠性不高頻發(fā)故障，當出現頻繁打壓、缸體裂紋、濾芯臟污、密封圈失效、液壓油變質等故障影響安全運行時，須對其進行拆裝搬運更換處理。因機構箱內部空間狹小，無法在機構內進行維修，需要將液壓機構移出機構箱，才能實現360°無障礙檢修，但是液壓機構凸出的部分電子元器件到機構箱兩邊距離過小，造成水平移出前柜門時，會磕碰到前柜門左右門檻，需要通過圓盤托運小車的自旋轉功能將凸出的部分電子元器件改變位置，方便水平移出液壓機構。因HMB-4型液壓機構制造水平、內部零部件精度、長時間外部運行等諸多原因導致其可靠性不高頻發(fā)故障，當出現嚴重故障時需對其進行拆裝搬運更換處理。

更換過程存在以下弊端[1]：托運小車沒有自旋轉功能，需要圍繞一個圓點做圓周運動，運動半徑大；其拆裝精度無法得到保障，作業(yè)流程也煩瑣；托運小車只具備水平移動功能，沒有升降功能；在狹小空間內不具備測距、避障、閉鎖功能[2]；傳統(tǒng)托運小車體積大且笨重，動作遲緩，不適合有門檻的區(qū)域搬運[3]；HMB機構為不規(guī)則圖形，重心不位于液壓機構幾何體中心，人工搬運會造成液壓機構前后左右晃動，會造成磕碰設備，檢修人員意外跌倒等情況。

2 三維全向移動的圓盤托運小車結構組成及原理

針對傳統(tǒng)搬運HMB-4型托運小車存在的不足，如圖1所示，本文提出一種新型的快速更換HMB-4型托運小車，該裝置可實現優(yōu)化現有搬運效率，模塊化結構設計、裝置同步升降、中心自旋轉等功能，適用窄小搬運環(huán)境，提高搬運效率，杜絕了人為搬運HMB-4對人身和設備造成的傷害[4]。

圖1 圓盤托運小車整體外觀圖

2.1 三維全向移動的圓盤托運小車結構組成

本文研制的“搬運HMB-4型液壓機構的三維全向移動的圓盤托運小車”由超薄液壓分體式油缸泵頂、橫向軸承、自旋轉動力裝置、激光測距單元、萬向輪、底盤、中盤、頂盤等部分組成（以下簡稱“托運小車”）。其中，托運小車具有自旋轉和任意方向移動特性，可根據拆裝需要靈活使用。裝置主要技術原理、功能如下。

本發(fā)明的托運小車同時具備水平移動、垂直移動、自旋轉功能，實現三維全向移動，在不增加空間和不改變圓盤托運小車結構的前提下實現多功能簡單結構設計；托運小車采用底盤、中盤、頂盤疊加，底盤、中盤、頂盤的大小一致，底盤、頂盤為圓盤結構，中盤為中空內齒輪圓盤結構，零部件采用可視化設計，方便維護檢修。

超薄液壓分體式油缸泵頂的泵頂放置于頂盤底部四個位置，泵頂關于中心對稱放置，泵頂位于中盤和頂盤之間，且固定于中盤和頂盤之間，如圖2所示中盤的自旋轉通過泵頂帶動頂盤同步自旋轉，油缸放置于中盤上面，油缸與泵頂之間通過軟管連接，軟管連接油缸部分為一個接口，連接泵頂部分為4個接口，通過四通閥連接，四個泵頂同時抬升同時下落，可以避免泵頂高度不一致造成頂盤傾斜，分體式設計可以防止壓力異常突然下墜對工作人員的傷害，松開回油開關，活塞自動回位。油缸泵頂的配合使用可以實現頂盤的抬升和下降，油缸外置液晶顯示屏，內置WI-FI、RFID、藍牙等無線連接單元，可以通過遠程遙控油缸實現泵頂的抬升和下降。

圖2 圓盤托運小車底盤和中盤自旋轉動力結構

如圖3所示，中盤與底盤之間通過橫向軸承相連接，通過自旋轉動力裝置在底盤不動的情況下帶動中盤旋轉。底盤上端有一圈凹槽，中盤下端有一圈相同直徑凹槽，底盤上端的凹槽內置一圈滾珠，中盤底盤凹槽相嵌合時，兩個盤面間距為滾珠直徑的一半，此時在底盤不同的情況下，中盤可單獨自旋轉，這種結構就是橫向軸承結構。自旋轉動力裝置如圖2所示，可通過電機所在垂直轉向的主動輪帶動中盤所在結構的水平方向從向輪旋轉（中盤就是中空內齒輪圓盤的從動輪），實現垂直轉向動力傳遞，主動輪所在結構的電機內置WI-FI、RFID、藍牙等無線連接單元，可通過遠程遙控主動輪旋轉實現中盤的自旋轉，通過電機的減速器和控制模塊，控制中盤的旋轉方向和角度。

圖3 底盤和中盤橫向軸承連接結構

激光測距單元位于底盤外圓周一圈，在中盤自旋轉和底盤水平移動的情況下，可探測底盤與前后左右障礙物的距離，如果物體位于柜體中，且前柜門有門檻，在托運小車移動，測距大于門檻的縱深尺寸，此時可實現物體搬運，不會出現磕碰柜門情況；如圖4所示為底盤萬向輪，可實現水平任意方向的移動，萬向輪實現360°旋轉，剎車板的作用是制動剎車，具有剎車功能的萬向輪結構保證了托運小車的平穩(wěn)固定，便于調節(jié)轉運小車的轉移方向，提高轉運效率。

圖4 底盤萬向輪

萬向輪位于小車底盤底部，激光測距單元位于底盤周邊；橫向軸承、自旋轉動力裝置位于底盤和中盤之間；超薄液壓分體式油缸泵頂位于中盤和頂盤之間；托運小車采用垂直可視化設計，零部件維護檢修方便，利用重力固定零部件，避免了傳統(tǒng)螺絲螺釘固定的繁瑣維護檢修；托運小車頂盤具有磁性吸附功能，實現托運吸附一體化，可在物體完全移出機構箱后再拿掉圓盤小車。在搬運重物底部有凹槽的情況下，凸出頂盤可嵌合在凹槽起到固定作用，同時磁性吸附功能可以實現雙重固定重物功能。

在圓盤托運小車完成HMB-4型液壓機構與合閘模塊的圓心重合后，下一步升高圓盤托運小車實現液壓機構與合閘模塊的無縫對接，實現液壓機構與合閘模塊的螺孔對位后，用螺絲進行固定，實現HMB-4液壓機構的懸空，HMB-4液壓機構在合閘、分閘狀態(tài)與匯控箱底面保持懸空距離，留足液壓機構底部疊簧儲能和泄壓空間。

2.2 一種快速更換HMB-4型液壓機構裝置技術關鍵點

如圖5所示，該裝置可達到快速搬運液壓機構目的，同時可實現模塊化等功能，安全搬運設備，提高檢修效率，其技術關鍵點如下。

圖5 HMB-4型液壓機構平面圖

超薄液壓分體式油缸泵頂實現油缸泵頂的分離，油缸位于機構箱外，泵頂位于重物底部，可實現遠距離操作，避免重物突然跌落對人身和設備造成的傷害。結構緊湊，降低了常規(guī)一體式油缸泵頂的高度，具有耐用、防腐、耐磨、低噪聲等優(yōu)點。HMB為不規(guī)則形狀，重量為280kg，不規(guī)則造成HMB-4的重心與其幾何中心不重合，為了避免升降過程中重心不穩(wěn)造成HMB-4傾倒，在HMB-4底部對稱安裝泵頂，超薄液壓分體式油缸泵頂同步升降，避免不同步升降的高度差造成重物傾倒。

HMB為不規(guī)則形狀，左側突出部分為輔助開關，右側凸出部分為二次接線及分合閘線圈，后側凸出部分為電機，HMB四周有3個對稱儲能模塊，通過自旋轉避免更換過程對精密元件磕碰。圓盤小車的自旋轉可在達到避障目的時候水平無障礙移出。可實現水平移出物體過程，避開周圍障礙物對精密電子元器件的磕碰；圓盤小車底部的萬向輪，可實現任意方向旋轉，實現復雜的弧線運動，帶動圓盤小車上方的物體任意方向運動。當需要被搬運物體固定的時候，使用金屬材料的制動剎車板進行固定，踩下剎車板，金屬夾具固定于萬向輪上，阻止萬向輪的移動。

底盤與中盤之間的自旋轉動力結構，通過電機的減速器和控制模塊，控制中盤的旋轉方向和角度。其旋轉的通過水平電機帶動主動輪旋轉，從而實現從動輪的旋轉，從動輪固定于中盤，實現中盤的同步旋轉，電機齒輪動輪組合裝置的配合可以實現精確啟停、精確旋轉，避免的滾珠圓盤在重物的移動下出現的打滑現象；激光測距單元可以探測底盤與前后左右障礙物的間距，實現避障和防磕碰功能。激光測距單元采用可吸附式測距裝置，不需要使用的時候可以取下，需要的時候可以根據HMB-4金屬特性，吸附在HMB-4機構上。

圓盤小車具有磁性吸附功能，實現托運吸附一體化，可在物體完全移出機構箱后再拿掉圓盤小車。在搬運重物底部有凹槽的情況下，凸出頂盤可以嵌合在凹槽起到固定作用，同時磁性吸附功能可以實現雙重固定重物功能；無線連接控制單元，可遠程實現小車自旋轉角度、方向、水平移動、垂直升降的精準控制。遠距離操作，避免重物突然跌落對人身和設備造成的傷害；托運小車整體采用不銹鋼材料，堅固耐用、不易變形。一體式模塊化組合設計，方便拆裝和改變模塊，以適應不同尺寸的搬運物；托運小車采用垂直可視化設計，零部件維護檢修方便，利用重力固定零部件，避免了傳統(tǒng)螺絲螺釘固定的繁瑣維護檢修。

3 結語

本文提出的一種搬運HMB-4型液壓機構的三維全向移動的圓盤托運小車，提供了一種簡單小巧靈活的重物搬運工具，無須人工搬運，避免夾傷，誤傷檢修人員，安全可靠。且該裝置適用于各種大小類型的物體搬運，效率高，適合有障礙的水平地面，采用零部件可視化設計維修簡單可靠?？焖侔踩徇\，縮短了檢修時間，提高了系統(tǒng)供電可靠性及用戶供電可靠性。