CN104803281A - 绳拉式自动脱钩装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供绳拉式自动脱钩装置，主要包括钩体、旋转挡轴、可随转轴转动的挡块、移动销、转动扳手以及弹簧等。该装置主要以弹簧力和人通过细长绳对移动销的拉力以及吊装物自身的重力作为动力来源。当拉紧细长绳时移动销向上移出销孔，转动挡轴在扭簧力的作用下发生转动，挡块落下从而使吊装物的吊耳脱出。本发明主要用于实现当水下机器人起吊时操作人员可以在岸上或船上等一定距离外对水下机器人进行脱钩释放操作的功能，不仅避免操作人员下海进行近距离操作，同时确保操作人员的安全。

Description

绳拉式自动脱钩装置

技术领域

本发明涉及的是一种水下机器人控制装置，具体地说是水下机器人的吊装、释放装置。

背景技术

水下机器人在进行实验时，经常需要将机器人从陆地上或运输装置上进行吊装，待起吊到水池或海面上的指定位置以后进行释放工作。使用传统的吊钩进行起吊和释放工作时均避免不了需要有装卸人员在水下机器人较近距离处进行操作；尤其是在进行释放工作时，往往需要专业人员进下水，游到水下机器人附近后进行脱钩操作。传统脱钩方式不仅操作麻烦、费时费力，而且需要近距离操作，对操作人员的自身安全也具有一定威胁性。因此，自动脱钩装置成为解决这一问题的重要装置之一。

目前在陆上常用的自动脱钩装置主要有电控可机械式两种，考虑到本设计主要针对水下机器人的吊装作业，工作时十分容易接触到海水等腐蚀性介质。而传统的电控式自动脱钩装置在水下环境下容易出现漏电等可靠性问题，因此本设计采用单纯的机械结构来完成工作要求的动作。传统的机械式脱钩装置大都采用弹簧蓄能，同时大都设计为装置所受拉力减小到一定预设值后自动脱钩，对脱钩时间无法进行精确控制，在一定程度上无法保证水下机器人等精密仪器的安全性。如申请号CN201320653091.X“一种自动脱钩装置”的专利利用同一支点两边重量不等将发生偏转的原理，使重物在接触地面钩体发生偏转，从而完成自动脱钩工作。

此外涉及到弹簧装置，如申请号CN201320799597.1，名称为“一种自动脱钩装置”的专利文件，只是实现了自动脱钩的功能，却没涉及到弹簧等储能装置在水下环境下性能的变化等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供不仅可以避免操作人员下海进行近距离操作，同时还能确保操作人员安全的绳拉式自动脱钩装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明绳拉式自动脱钩装置，其特征是：包括钩体、移动销部分、挡轴、挡块，所述钩体上设置垂直交叉的两个通透槽，从而将钩体分成第一部分、第二部分、第三部分、第四部分，挡轴安装在第一部分和第二部分之间，挡轴的第一端部设置第一转动扳手，挡轴的第二端部安装扭簧，挡块安装在挡块挡轴上，挡块挡轴安装在第三部分和第四部分之间，挡轴上设置与挡块相配合的凹槽，移动销部分包括移动销、双向扭簧，双向扭簧安装在扭簧固定轴上，扭簧固定轴安装在第一部分和第二部分之间并位于挡轴的上方，移动销安装在移动销盖里，移动销盖固定在第一部分上，移动销和移动销盖上分别设置用于拉绳穿过的孔，移动销下端部设置成锥形，第一转动扳手上设置与移动销下端部配合的锥形孔。

本发明还可以包括：

1、挡块挡轴的端部设置第二转动扳手。

2、移动销的下端部位于第一转动扳手的锥形孔里时，挡块的端部位于挡轴的凹槽里，移动销的下端部离开第一转动扳手后，挡轴在扭簧的作用下旋转，挡块的端部离开挡轴的凹槽；双向扭簧的下端部位于挡块旋转的轨迹上。

本发明的优势在于：

1、采用人工控制的绳拉式脱钩方法，避免了水下机器人在较大风浪的海面因晃动过大而意外脱钩；

2、装置结构简单操作简单，便于对装置进行拆装、维修、进行预紧调节以及根据起吊物的不同更换相应弹性系数的压簧，同时能有效避免复杂机构可能存在的可靠性问题，提高了操作的安全性；

3、双向扭簧在限位方面的应用简单可靠，在有效避免挂钩时挡块反转过度产生脱钩的同时能方便再次使用时挡块的快速归位。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为拆去双向扭簧后的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，图1所示为装置工作前各部分的状态，挡轴2两端使用衬套6和15与钩体10连接并在其一端使用转动扳手4、键1和顶丝3进行固定，在挡轴另一端安装好扭簧16后用端盖17将其固定密封。移动销导向块7、移动销8、移动销盖9、以及螺母、压簧组成了移动销部分，拉绳穿过移动销盖9上部的孔与移动销8上部的小孔相连。当转动扳手4上部顶丝3处的锥孔与移动销8下端锥部对齐时在压簧的压力作用下移动销8下部进入转动扳手4的锥孔中将转动扳手4以及挡轴2固定，使其不能转动。挡块转轴穿过挡块14和两个衬套21与钩体10相连接并在其一端用转动扳手18、键1和顶丝19进行固定。将双向扭簧11安装于钩体10相应位置后用扭簧固定轴12将其固定，并用两个弹性卡圈13将双向扭簧11固定轴固定在钩体10上。

如图2所示，当装置开始起吊时用吊机吊钩吊起自动脱钩装置的吊耳，并将自动脱钩装置对准水下机器人的吊耳缓慢放下。当水下机器人吊耳触碰到挡块14时挡块14带动挡块转轴逆时针转动，挡块14向上转动到一定程度后会触碰到装置上双向扭簧11的下端，随着水下机器人吊耳的继续进入，挡块14继续转动从而使双向扭簧11下端绕扭簧固定轴12顺时针方向进行扭转储存能量。当水下机器人吊耳完全进入装置后双向扭簧11带动挡块14绕扭簧固定轴12逆时针方向转动并通过吊耳圆孔进入转动挡轴2凹槽部分，进而使吊耳被锁入装置中，此时便可以进行起吊作业；当水下机器人起吊完毕，便可以通过拉紧细长绳带动移动销8向上移动，使移动销8的下端从转动扳手4的销孔中脱出。移动销8下端从孔中脱出后在扭簧16原有储能的作用下，扭簧16带动挡轴2逆时针转动，从而挡轴2凹槽失去对挡块14的阻挡作用，挡块14在自身重力的作用下自然下垂，此时在向上提起自动脱钩装置，水下机器人便能从装置中脱出。

如进行再次吊装作业时，先顺时针转动挡轴2处的转动扳手4至移动销8与销孔对齐，此时在压簧的作用下移动销8下端被压入销孔中，转动挡轴2被锁紧不能转动；然后再顺时针转动挡块14处的转动扳手18，使挡块14经过双向扭簧11再次进入挡轴2凹槽中，此时便可以再次对水下机器人进行吊装和释放工作。

本发明主要包括钩体、旋转挡轴、可随旋转转轴转动的挡块、移动销、转动扳手以及弹簧等；其主要的工作过程是：开始起吊时用吊机吊钩吊起自动脱钩装置的吊耳，并将自动脱钩装置对准水下机器人的吊耳缓慢放下，可人工辅助完成。当水下机器人吊耳触碰到挡块时挡块带动挡块转轴转动，挡块向上转动到一定程度后会触碰到装置上双向扭簧的下端，随着水下机器人吊耳的继续进入，挡块继续转动从而使双向扭簧单方向进行扭转储存能量。当水下机器人吊耳完全进入装置后双向扭簧带动挡块反向转动并通过吊耳圆孔与转动挡轴相接触，进而使吊耳被锁入装置中，此时便可以进行起吊作业；当水下机器人起吊完毕，放下至水下机器人完全接触地面或水面时，此时机器人重力与支撑力或浮力相互抵消，此时吊钩所受的拉力几乎为零，便可以通过拉紧细长绳带动移动销向上移动，使移动销的下端从转动扳手的销孔中脱出。销轴下端从孔中脱出后在扭簧原有储能的作用下，扭簧带动挡轴转动，从而挡轴失去对挡块的阻挡作用，挡块在自身重力的作用下自然下垂，此时在向上提起自动脱钩装置，水下机器人便能从装置中脱出。如进行再次吊装作业时，先转动挡轴处的转动手柄至移动销与销孔对齐，此时在压簧的作用下移动销下端被压入销孔中，转动挡轴被锁紧；然后再转动挡块处的转动手柄，使挡块经过双向扭簧再次进入挡轴中，此时便可以再次对水下机器人进行吊装和释放工作。

本发明机械本体主要由钩体、挡块、挡轴、挡块转轴、扭簧固定轴、转动扳手、移动销、移动销导向块、移动销盖、弹簧以及衬套等部分组成。挡块转轴穿过挡块和两个衬套与钩体相连接并在其一端用转动扳手固定，衬套材料选用聚四氟乙烯使转轴在衬套中旋转时产生自润滑以减小摩擦；挡轴两端也使用衬套与钩体连接并在其一端使用转动扳手进行固定，在挡轴另一端安装好扭簧后用端盖将其固定密封；将移动销、移动销导向块以及压簧装入移动销盖并调整好压簧预紧力后便可将移动销部分整体用螺钉固定在钩体上；将双向扭簧安装于钩体相应位置后用扭簧固定轴将其固定，并用两个弹性卡圈将扭簧固定轴固定在钩体上。

本发明为了适应起吊水下机器人时所处的特殊工作环境，全部零件均选用不锈钢加工而成并作相应的防腐处理，同时考虑到在水下环境中弹簧的性能可能发生变化，对部分弹簧做了密封等处理。同时为了保证在不同使用条件下装置都能具有良好的工作性能，将移动销处的压簧的预紧力设计为可调节的，从而使装置操作变的更加简单、安全可靠。

本发明一种绳拉式自动脱钩装置，主要包括钩体、旋转挡轴、可随旋转转轴转动的挡块、移动销、转动扳手以及弹簧等；其特征是：开始起吊时用吊机吊钩吊起自动脱钩装置的吊耳，并将自动脱钩装置对准水下机器人的吊耳缓慢放下，可人工辅助完成。当水下机器人吊耳触碰到挡块时挡块带动挡块转轴转动，挡块向上转动到一定程度后会触碰到装置上双向扭簧的下端，随着水下机器人吊耳的继续进入，挡块继续转动从而使双向扭簧单方向进行扭转储存能量。当水下机器人吊耳完全进入装置后双向扭簧带动挡块反向转动并通过吊耳圆孔与转动挡轴相接处，进而使吊耳被锁入装置中，此时便可以进行起吊作业；当水下机器人起吊完毕，放下至水下机器人完全接触地面或水面时，此时机器人重力与支撑力或浮力相互抵消，便可以通过拉紧细长绳带动移动销向上移动，使移动销的下端从转动扳手的销孔中脱出。销轴下端从孔中脱出后在扭簧原有储能的作用下，扭簧带动挡轴转动，从而挡轴失去对挡块的阻挡作用，挡块在自身重力的作用下自然下垂，此时在向上提起自动脱钩装置，水下机器人便能从装置中脱出。如进行再次吊装作业时，先转动挡轴处的转动手柄至移动销与销孔对齐，此时在压簧的作用下移动销下端被压入销孔中，转动挡轴被锁紧；然后再转动挡块处的转动手柄，使挡块经过双向扭簧再次进入挡轴中，此时便可以再次对水下机器人进行吊装和释放工作。

自动脱钩装置的钩体由整块材料进行铣削和钻孔处理加工而成，其中一侧面开有四个螺纹孔用来与移动销部分连接固定。同时左右两端下部各开有两个较大的通孔用来放置两个转动轴，其中用来放置扭簧的通孔一侧加工有槽。而且一端的上部也开有大小两个通孔用来放置扭簧固定轴和固定双向扭簧。

移动销部分与钩体使用可拆卸的螺钉链接，将移动销安装并调节压簧的预紧压力后便可将该部分安装于钩体上。采用可拆卸的螺钉连接方式不仅方便安装与拆卸维修，同时还可以根据使用情况的不同对压簧预紧力进行方便调节。

双向扭簧的作用是：首先，在安装起吊物时双向扭簧能够在一定程度上阻止挡块转动角度过大，反转至钩体的另一侧后无法对起吊物进行锁紧起吊，产生安全隐患；其次，在进行再次吊装前能使挡块比较容易的从钩体的另一侧旋转至初始位置。从而达到了在阻止挡块从一侧脱出的情况下能使挡块从另一侧进入的要求。

挡轴部分在传统阶梯轴的基础上进行改进加工，其中间段加工为半轴形式，使其在初始位置时能有效阻挡挡块向下运动，对起吊物起到限制作用；当释放时，在扭簧的作用下旋转90°后，能完全解除对挡块的阻挡，从而解除对起吊物的限制，使其脱出吊钩。

Claims (3)

1.绳拉式自动脱钩装置，其特征是：包括钩体、移动销部分、挡轴、挡块，所述钩体上设置垂直交叉的两个通透槽，从而将钩体分成第一部分、第二部分、第三部分、第四部分，挡轴安装在第一部分和第二部分之间，挡轴的第一端部设置第一转动扳手，挡轴的第二端部安装扭簧，挡块安装在挡块挡轴上，挡块挡轴安装在第三部分和第四部分之间，挡轴上设置与挡块相配合的凹槽，移动销部分包括移动销、双向扭簧，双向扭簧安装在扭簧固定轴上，扭簧固定轴安装在第一部分和第二部分之间并位于挡轴的上方，移动销安装在移动销盖里，移动销盖固定在第一部分上，移动销和移动销盖上分别设置用于拉绳穿过的孔，移动销下端部设置成锥形，第一转动扳手上设置与移动销下端部配合的锥形孔。

2.根据权利要求1所述的绳拉式自动脱钩装置，其特征是：挡块挡轴的端部设置第二转动扳手。

3.根据权利要求1或2所述的绳拉式自动脱钩装置，其特征是：移动销的下端部位于第一转动扳手的锥形孔里时，挡块的端部位于挡轴的凹槽里，移动销的下端部离开第一转动扳手后，挡轴在扭簧的作用下旋转，挡块的端部离开挡轴的凹槽；双向扭簧的下端部位于挡块旋转的轨迹上。