CN105150237B - 一种连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械分离与连接领域，具体涉及一种连接装置。包括连接体，设置在连接体外侧的锁紧臂，设置在连接体中的支承套，设置在支承套内的锥齿轮，能够在连接体中插拔的轴承座，轴承座中穿设有中空的轴套，轴套封闭的顶端向上突出于轴承座之外，轴套内设有弹簧和传动轴，轴套底端设有阻挡传动轴脱离的挡圈，弹簧将传动轴向轴套底端的开口方向挤压，传动轴远离弹簧的一端突出于轴套底部之外，并能够随轴承座在连接体中的插拔与锥齿轮的顶部连接或脱离，轴承座底端设有阻挡轴套脱离的端盖，轴承座和轴套之间设有轴承。操作人员可以通过操作机械臂实现对热室内的连接装置的远程安装和分离操作，操作简单快速，节省维修费用，同时人员没有辐射危险。

Description

一种连接装置

技术领域

本发明属于机械分离与连接领域，具体涉及一种连接装置。

背景技术

核工程所使用的机械手主要由主动臂、穿墙组件(或电控系统)、从动臂三大部分组成，其运动模式均为模拟式，即主动臂的动作通过穿墙组件中的传动轴将运动传递给从动臂，使从动臂的运动完全与主动臂的运动一致。一般穿墙组件安装在热室前防护墙上(热室为进行高放射性试验和操作的屏蔽小室、它和周围环境隔绝)，主动臂安装在热室前区(即安全操作区)，从动臂安装在有放射性和腐蚀性的热室内，当从动臂上的夹钳出现故障需要维修或更换时，维修人员是不能进入热室内的，若将从动臂或机械手整体全部拆除，必然带来很多麻烦和浪费，同时给维修工作带来困难。因此，将从动臂与夹钳的连接装置设计成可远距离拆卸与连接的形式是必要的。

发明内容

针对目前核工程所使用的机械手上的从动臂上与夹钳的连接方式所存在的弊端，为满足机械手从动臂与夹钳的连接方式适于远距离连接与分离的要求，本发明的目的是提供一种可远距离操作的连接装置，该连接装置只需操作人员在热室前区操作主动臂的手把并借助热室内的夹钳更换工具就可实现从动臂与夹钳从内至外的机械分离或连接，使夹钳更换及维修工作变得更简单、快捷，并有效节约了维修成本和时间，同时保障操作人员人身安全。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种连接装置，包括连接体，设置在所述连接体外侧的锁紧臂，设置在所述连接体中的支承套，设置在所述支承套内的锥齿轮，能够在所述连接体中插拔的轴承座，所述轴承座中穿设有中空的轴套，所述轴套封闭的顶端向上突出于轴承座之外，所述轴套内设有弹簧和传动轴，所述轴套底端设有阻挡所述传动轴脱离的挡圈，所述弹簧将传动轴向所述轴套底端的开口方向挤压，所述传动轴远离弹簧的一端突出于所述轴套底部之外，并能够随所述轴承座在所述连接体中的插拔与所述锥齿轮的顶部连接或脱离，所述轴承座底端设有阻挡所述轴套脱离的端盖，所述轴承座和轴套之间设有轴承。

进一步，所述连接体上部为圆筒型套筒，下部为一对夹板，所述套筒上设置有固定槽和锁紧槽，所述套筒与所述夹板连接的一端的开口直径小于另一端的内直径，所述夹板靠近所述套筒的位置上对称设置有第一轴孔。

进一步，所述锁紧臂的下端夹在所述夹板外侧，连接有摆动臂，并开有同第一轴孔相配合的第二轴孔，能够通过轴与所述第二轴孔、第一轴孔将所述锁紧臂设置在所述夹板上，所述轴上套有扭力弹簧，能够使所述锁紧臂的上端嵌入所述锁紧槽，用于限制轴承座在所述连接体中的转动；所述摆动臂能够带动所述锁紧臂的上端脱离锁紧槽，用于解除限制轴承座在所述连接体中的转动。

进一步，所述支承套为一端为法兰盘的圆筒，通过所述法兰盘安装在所述套筒靠近所述夹板的一端的内部，另一端向下突出于所述套筒之外；所述锥齿轮安装在所述支承套内的一端开有多边形孔，另一端的锥齿轮部分向下突出于所述支承套之外。

更进一步，所述轴承座为圆筒型，内部为台阶孔结构，顶部通孔的直径小于底部通孔的直径；所述轴承座外围设置有固定块和盲槽孔，所述固定块用于与所述套筒上的固定槽相连，所述盲槽孔和套筒上的轴孔相结合共同用于锁紧臂的插入。

进一步，所述轴套的外围从顶端至底端分布若干个台阶圆，内部为能够依次装入弹簧和传动轴的弹簧槽,所述弹簧槽底端设有一道限位槽，所述传动轴能够在所述弹簧槽中沿限位槽的限定范围内轴向运动，并能够带动所述轴套一起转动。

进一步，所述传动轴上端能够插入所述轴套中的弹簧槽内；下端的连接端为多边形柱体，能够插入所述锥齿轮上的多边形孔中，使得传动轴随锥齿轮一起转动；所述传动轴中部设有限位挡块，能够与所述轴套底端的限位槽相配合，限制传动轴在所述轴套内的转动。

进一步，所述轴承设在所述轴套外围，并随所述轴套一起装入所述轴承座的底部通孔中，用于同所述台阶圆及所述底部通孔相配合，使所述轴套相对于所述轴承座产生转动。

本发明的效果在于：

1.可以实现夹钳更换的远距离操作，保障人员的安全。

2.可以利用现有的更换支架和从动臂完成更换操作，不必添加额外的专用设备，节省成本。

3.夹钳的拆卸安装方便简单，固定牢固，操作时间短，效率高。

附图说明

图1a-图1c分别是本发明具体实施方式中所述连接装置的剖视图、A-A剖视图、K向视图；

图2a-图2e分别是本发明具体实施方式中所述连接装置的连接体的侧视图、A-A剖视图、B-B剖视图、C-C剖视图、主视图；

图3a-图3c分别是本发明具体实施方式中所述连接装置的轴承座的剖视图、B-B剖视图、A-A剖视图；

图4a-图4b分别是本发明具体实施方式中所述连接装置的轴套的剖视图、K向视图；

图5a-图5b分别是本发明具体实施方式中所述连接装置的传动轴的侧视图、K向视图；

图6a-图6b分别是本发明具体实施方式中所述连接装置的锥齿轮的剖视图、K向视图；

图7a-图7b分别是本发明具体实施方式中所述连接装置的锁紧臂的侧视图、K向视图；

图中：1-轴承座，1a-固定块，1b-盲槽孔，1c-顶部通孔，1d-底部通孔，1e-安装轴孔，2-锁紧臂，2a-摆动臂，2b-第二轴孔，3-端盖，4-扭力弹簧，5-轴，6-连接体，6a-固定槽，6b-锁紧槽，6c-第一轴孔，6d-螺纹孔，6e-安装孔，6f-套筒，6g-夹板，7-弹簧，8-轴承，9-轴套，9a-第一台阶圆，9b-第二台阶圆，9c-第三台阶圆，9d-弹簧槽，9e-限位槽，9f-挡圈卡槽，10-挡圈，11-传动轴，11a-连接端，11b-限位挡块，12-支承套，13-锥齿轮，13a-多边形孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

如图1a-图1c所示，本发明提供的一种连接装置，由“下连接组件”和“上连接组件”组成，包括连接体6，设置在所述连接体6外侧的锁紧臂2，设置在所述连接体6中的支承套12，设置在所述支承套12内的锥齿轮13(以上部件组成“下连接组件”)；还包括能够在所述连接体6中插拔的轴承座1，所述轴承座1中穿设有中空的轴套9，所述轴套9封闭的顶端向上突出于轴承座1之外，所述轴套9内设有弹簧7和传动轴11，所述轴套9底端的开口处设有阻挡所述传动轴11脱离的挡圈10，所述弹簧7将传动轴11向所述轴套9底端的开口方向挤压，所述传动轴11远离弹簧8的一端突出于所述轴套9底部之外，并能够随所述轴承座1在所述连接体6中的插拔与所述锥齿轮13的顶部连接或脱离，所述轴承座1的底端设有阻挡所述轴套9脱离的端盖3，所述轴承座1和轴套9之间设有轴承8(以上部件组成“上连接组件”)。

如图2a-图2e所示，连接体6上半部分为空心圆筒型的套筒6f，在本实施例中，套筒6f径向对称设置有一对L形固定槽6a和一对长条形的锁紧槽6b，固定槽6a沿轴向方向自端面向下开口，随后向水平方向一侧延伸，两个固定槽6a之间的连线和两个锁紧槽6b之间的连线的夹角为90度。套筒6f的下端开口的通孔直径小于上端开口的直径(上端开口和下端开口同轴)，内部形成一个台阶圆，在这个台阶圆上均匀布置4个螺纹孔6d。

连接体6下半部分为一对夹板6g，夹板6g与套筒6f的下端相连，套筒6f的下端开口的通孔位于两块夹板6g的中间。在本实施例中，从侧面看夹板6g为“凸”字形，在夹板6g与套筒6f相邻的位置，设置有一对第一轴孔6c(用于安装锁紧臂2和扭力弹簧4)，在夹板6g的底部，设置有若干对安装孔6e(本实施例中为3对，仅为示意)，用于同安装本发明所述连接装置的下部设备固定连接。

如图1a-图1c、图7a、图7b所示，在本实施例中，在连接体6的两侧，安装有一对锁紧臂2，锁紧臂2的下端为叉状，可以夹在夹板6g(第一轴孔6c所在位置)的两侧，并且在锁紧臂2的下端还设置有一对第二轴孔2b，将第二轴孔2b和夹板6g上的第一轴孔6c对齐，中间安装上轴5，锁紧臂2就被安装在连接体6上，同时在轴5上，还套有扭力弹簧4，在扭力弹簧4的作用下，夹紧臂2的上端(圆弧状凸起)嵌入到套筒6f上的锁紧槽6b中。此外，在本实施例中，在锁紧臂2的下端，还连接由一个摆动臂2a，摆动臂2a的一端连接在第二轴孔2b上，另一端向套筒6f延伸，同锁紧臂2呈90度夹角，摆动臂2a延伸出去的一端的顶端同样为圆弧状凸起，摆动臂2a可以被从下方向上顶起，从而带动锁紧臂2围绕第二轴孔2b旋转，使得夹紧臂2的上端的圆弧状凸起从锁紧槽6b中脱离。

如图1a、图1c所示，在连接体6的套筒6f的下端，安装有支承套12，支承套12为圆筒型，一端为法兰盘，可通过沉头螺钉将法兰盘固定在套筒6f下端台阶圆内的螺纹孔6d上，支承套12的另一端穿过套筒6f下端的通孔，向下延伸突出于套筒6f之外(在夹板6g之中)。

如图1a、图1c所示，在支承套12内，安装有锥齿轮13，其中，锥齿轮13的顶部安装在支承套12内，并向上开有多边形孔13a(如图6a、图6b所示，在本实施例中多边形孔13a的横截面为正方形)，锥齿轮13的底部为锥齿轮部分，向下突出于支承套12之外。

如图1a、图1b所示，在本发明所述的连接装置的连接体6的套筒6f中，安装有轴承座1，轴承座1能够在套筒6f中插入和拔出。轴承座1(见图3a-图3c)为圆筒型结构，在轴承座1中部外侧对称分布有两个用于锁紧用的盲槽孔1b，盲槽孔1b能够与套筒6f上的锁紧槽6b对齐，并容纳嵌入到锁紧槽6b中的锁紧臂2的顶端的圆弧形凸起，从而使得轴承座1被锁紧臂2的顶端的圆弧形凸起所阻挡，限制轴承座1在套筒6f内的转动。轴承座1内部为下大上小的台阶孔结构(顶部通孔1c和底部通孔1d)，在轴承座1的外侧径向对称设置有一对固定块1a，用于与连接体6上的固定槽6a相配合将轴承座1同套筒6f连接在一起。在本实施例中，固定块1是通过在轴承座1上开设一个贯穿直径的轴孔(在轴承座1的中部，底部通孔1d和顶部通孔1c相邻的位置)并在其两侧的轴孔上分别固定一短圆柱销来实现。此外，在本实施例中，在圆柱上部(顶部通孔1c)同样开有一个贯穿直径的安装轴孔1e，用于与本发明所述连接装置所要连接的上方运动零件的连接。

如图3c轴承座1的A-A剖视图所示，轴承座1的两个盲槽孔1b之间的连线和两个固定块1a之间的连线存在一定的夹角(非90度)，能够使得轴承座1在插入套筒6f中，即固定块1a沿套筒6f的L型的固定槽6a垂直插入并横向转动后，盲槽孔1b能够与套筒6f上的锁紧槽6b对齐。

如图1a、图1b所示，在轴承座1的内部安装有轴套9。如图4a、图4b所示，在本实施例中，轴套9的外围从顶端至底端分布3个直径依次放大的台阶圆(第一台阶圆9a、第二台阶圆9b、第三台阶圆9c)，内部为能够依次装入弹簧7和传动轴11的弹簧槽9d,弹簧槽9d底端开口处设有一道贯穿轴套9直径的限位槽9e，传动轴11能够在弹簧槽9d中沿限位槽9e的限定范围内轴向运动，并能够带动轴套9一起转动。轴套9封闭的顶端向上突出于轴承座1之外，在被实施例中，轴套9封闭的顶端为外螺纹，用于与上方安装的运动零件的连接。

如图1a所示，传动轴11上端能够插入轴套9中的弹簧槽9d内；如图5a、图5b所示，下端的连接端11a为多边形柱体(在本实施例中，连接端11a的横截面为正方形，插入轴套9中的一端为圆柱型)，能够插入锥齿轮13上的多边形孔13a使得传动轴11随锥齿轮13一起转动(连接端11a的横截面和多边形孔13a的横截面相配合，可以紧密相连，如图1a所示)；传动轴11中部设有限位挡块11b，能够与轴套9底端的限位槽9e相配合，限制传动轴11在轴套9内的转动，从而使得传动轴11和轴套9可以一起旋转。

此外，如图1a、图4a、图4b所示，在轴套9的底部开口处(同时也是在限位槽9e的底部)，还设有挡圈卡槽9f和安装在挡圈卡槽9f中的挡圈10(本实施例中，挡圈10为钢丝制成)挡圈10的作用是环绕在限位槽9e周围，用于阻挡传动轴11中部的限位挡块11b，从而使得传动轴11被阻挡在轴套9的弹簧槽9d内，防止传动轴11从轴套9中脱离。

如图1a所示，在轴承座1的底部设置有端盖3，在本实施例中，端盖3为圆环形扁状盖体，通过螺钉与轴承座1相连，中间的通孔直径小于轴套9的底端外直径，能够让传动轴11的多边形柱体的连接端11a从中通过，同时还可以支撑轴套9，并防止轴套9从轴承座1中脱离。

如图1a所示，轴承8套设在轴套9外围的第二台阶圆9b上(轴承8的内孔直径小于第二台阶圆9b的外直径，轴承8的外直径大于顶部通孔1c的直径)，并随轴套9一起装入轴承座1的底部通孔1d中，用于同第二台阶圆9b及底部通孔1d相配合，将轴套9限制在轴承座1内转动，轴承8为滚动轴承可使本发明所述连接装置的内部与外部运动相互独立。

最后，举例说明本发明所述连接装置的实际应用。

在对本发明所述的连接装置进行连接操作时，首先通过机械手把连接装置的“下连接组件”放置在热室内的更换架上，使锁紧臂2的摆动臂2a同更换架相接触，然后通过机械手抓取“上连接组件”并插入“下连接组件”的套筒6f当中，具体方法是将“上连接组件”中的轴承座1上的固定块1a对准“下连接组件”中套筒6f的L型固定槽6a的开口，然后沿L型固定槽6a将“上连接组件”向下压，此时“下连接组件”受力向下运动，同时摆动臂2a同更换架相互作用使得摆动臂2a以轴5为中心向上摆动，进而带动锁紧臂2向外张开，使锁紧臂2的上端的圆弧状凸起从套筒6f的锁紧槽6b中脱离，同时，连接端11a同锥齿轮13顶部的多边形孔13a相接触并被挤压退入弹簧槽9d中(在本实施例中连接端11a和锥齿轮13顶部的多边形孔13a位置相差90度)；当“上连接组件”到底后，再沿L型固定槽6a将“上连接组件”横向旋转90度，则连接端11a和多边形孔13a完全重合，在弹簧7的作用下，连接端11a插入多边形孔13a中，完成内部传动部件的连接，同时“上连接组件”中轴承座1的外侧的盲槽孔1b和套筒6f上的锁紧槽6b对齐；最后停止下压“上连接组件”，在扭力弹簧4的做应下，锁紧臂2重新夹紧连接体6，锁紧臂2的上端的圆弧状凸起嵌入套筒6f的锁紧槽6b以及与锁紧槽6b对齐的盲槽孔1b内，使得轴承套1无法在套筒6f内转动，至此完成连接装置在热室内的连接过程。

当需要对连接装置进行分离时，首先操作机械手将连接装置放置在更换加上，然后下压“上连接组件”，使锁紧臂2向外张开，然后反向旋转“上连接组件”，最后向上拉出“上连接组件”，就完成了连接装置的分离操作。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (7)

1.一种连接装置，其特征是：包括连接体(6)，设置在所述连接体(6)外侧的锁紧臂(2)，设置在所述连接体(6)中的支承套(12)，设置在所述支承套(12)内的锥齿轮(13)，能够在所述连接体(6)中插拔的轴承座(1)，所述轴承座(1)中穿设有中空的轴套(9)，所述轴套(9)封闭的顶端向上突出于轴承座(1)之外，所述轴套(9)内设有弹簧(7)和传动轴(11)，所述轴套(9)底端设有阻挡所述传动轴(11)脱离的挡圈(10)，所述弹簧(7)将传动轴(11)向所述轴套(9)底端的开口方向挤压，所述传动轴(11)远离弹簧(7)的一端突出于所述轴套(9)底部之外，并能够随所述轴承座(1)在所述连接体(6)中的插拔与所述锥齿轮(13)的顶部连接或脱离，所述轴承座(1)底端设有阻挡所述轴套(9)脱离的端盖(3)，所述轴承座(1)和轴套(9)之间设有轴承(8)；

所述轴套(9)的外围从顶端至底端分布若干个台阶圆，内部为能够依次装入弹簧(7)和传动轴(11)的弹簧槽(9d),所述弹簧槽(9d)底端设有一道限位槽(9e)，所述传动轴(11)能够在所述弹簧槽(9d)中沿限位槽(9e)的限定范围内轴向运动，并能够带动所述轴套(9)一起转动。

2.如权利要求1所述的连接装置，其特征是：所述连接体(6)上部为圆筒型套筒(6f)，下部为一对夹板(6g)，所述套筒(6f)上设置有固定槽(6a)和锁紧槽(6b)，所述套筒(6f)与所述夹板(6g)连接的一端的开口直径小于另一端的内直径，所述夹板(6g)靠近所述套筒(6f)的位置上对称设置有第一轴孔(6c)。

3.如权利要求2所述的连接装置，其特征是：所述锁紧臂(2)的下端夹在所述夹板(6g)外侧，连接有摆动臂(2a)，并开有同第一轴孔(6c)相配合的第二轴孔(2b)，能够通过轴(5)与所述第二轴孔(2b)、第一轴孔(6c)将所述锁紧臂(2)设置在所述夹板(6g)上，所述轴(5)上套有扭力弹簧(4)，能够使所述锁紧臂(2)的上端嵌入所述锁紧槽(6b)，用于限制轴承座(1)在所述连接体(6)中的转动；所述摆动臂(2a)能够带动所述锁紧臂(2)的上端脱离锁紧槽(6b)，用于解除限制轴承座(1)在所述连接体(6)中的转动。

4.如权利要求2所述的连接装置，其特征是：所述支承套(12)为一端为法兰盘的圆筒，通过所述法兰盘安装在所述套筒(6f)靠近所述夹板(6g)的一端的内部，另一端向下突出于所述套筒(6f)之外；所述锥齿轮(13)安装在所述支承套(12)内的一端开有多边形孔(13a)，另一端的锥齿轮部分向下突出于所述支承套(12)之外。

5.如权利要求2或3所述的连接装置，其特征是：所述轴承座(1)为圆筒型，内部为台阶孔结构，顶部通孔(1c)的直径小于底部通孔(1d)的直径；所述轴承座(1)外围设置有固定块(1a)和盲槽孔(1b)，所述固定块(1a)用于与所述套筒(6f)上的固定槽(6a)相连，所述盲槽孔(1b)和套筒(6f)上的锁紧槽(6b)相结合共同用于锁紧臂(2)的插入。

6.如权利要求1或4所述的连接装置，其特征是：所述传动轴(11)上端能够插入所述轴套(9)中的弹簧槽(9d)内；下端的连接端(11a)为多边形柱体，能够插入所述锥齿轮(13)上的多边形孔(13a)中，使得传动轴(11)随锥齿轮(13)一起转动；所述传动轴(11)中部设有限位挡块(11b)，能够与所述轴套(9)底端的限位槽(9e)相配合，限制传动轴(11)在所述轴套(9)内的转动。

7.如权利要求1所述的连接装置，其特征是：所述轴承(8)设在所述轴套(9)外围，并随所述轴套(9)一起装入所述轴承座(1)的底部通孔(1d)中，用于同所述台阶圆及所述底部通孔(1d)相配合，使所述轴套(9)相对于所述轴承座(1)产生转动。

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