CN109080593A - 电动机械手摇一体化支腿 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动机械手摇一体化支腿，主要包括底座、撑腿、一体化伺服电机、减速器、齿轮传动箱、手摇机构。所述底座为支腿的底部支撑结构；所述撑腿固定安装在所述底座上，内置螺纹副推杆，上部安装有螺纹副螺母；所述一体化伺服电机为支腿实现伸收的驱动器；所述减速器与一体化伺服电机连接；所述齿轮传动箱安装在所述减速器与所述撑腿的上部，内置多级齿轮传动机构，实现螺纹副螺母在撑腿里上下直线运动；所述手摇机构设置在所述齿轮传动箱的高速端，内置锥齿轮传动机构，与所述齿轮传动机构配合运动，实现支腿的机械伸收。本发明为一体化伺服电机电动驱动和机械手摇一体化支腿，承载能力大，电动手摇切换方便，满足多种工况环境要求。

Description

电动机械手摇一体化支腿

技术领域

本发明涉及一种车体支腿，特别是涉及一种电动机械手摇一体化支腿。

背景技术

车载平台、通讯车和各种工程车辆往往需要在完全水平的状态下工作。一般通过在车载平台、通讯车和各种工程车辆上安装四个支撑腿，四个支撑腿的支撑点连接形成矩形，将平台或车辆固定在某一个位置后，通过调整各个支撑腿，实现平台或车辆的水平调整。

现有的调平支腿包括机电式调平支腿、机电液调平支腿。机电式调平支腿采用电机驱动四个支撑腿实现车载工作平台的调平，其单腿的承载能力只有10吨，如若增大单腿的承载能力，只能通过增大电机的驱动能力，此时需要的电机尺寸及体积均会相应地增大，成本也大大提高，系统维护和维修也相应变得繁琐。机电液调平支腿虽能够解决采用机电装置时单个支撑腿的承载能力较小的问题，但增加液压装置后成本大大提高，为避免单纯采用液压装置时易漏油、稳定性不高、调平精度低、维护繁琐的问题，需与机电装置保持协调配合，才能保证支腿调平。

因此亟需提供一种新型的调平支腿来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电动机械手摇一体化支腿，既能够解决采用机电装置时单个支撑腿的承载能力较小的问题，又能够在失电情况下应急采用人工手动实现支腿伸收运动。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电动机械手摇一体化支腿，主要包括：

底座，为支腿的底部支撑结构；

撑腿，固定安装在所述底座上，内置螺纹副推杆，上部安装有螺纹副螺母；

一体化伺服电机，为支腿实现伸收的驱动器；

减速器，与所述一体化伺服电机连接；

齿轮传动箱，安装在所述减速器与所述撑腿的上部，内置多级齿轮传动机构，实现螺纹副螺母在撑腿里上下直线运动；

手摇机构，设置在所述齿轮传动箱的高速端，内置锥齿轮传动机构，与所述齿轮传动机构配合运动，实现支腿的机械伸收。

在本发明一个较佳实施例中，所述撑腿还包括滚动轴承、套筒；

所述推杆包括外设有螺纹副的副杆、套设在副杆外的衬套，所述衬套的外周上套设有套筒，所述螺纹副螺母套设在副杆的上部，所述副杆的上端部穿过齿轮传动箱作为一级齿轮传动机构的齿轮轴，所述副杆的下端部设有球形端头，底座上设有球形槽，球形端头置于球形槽内；

所述滚动轴承包括角接触球轴承、推力球轴承，套筒与副杆的上端部通过推力球轴承相连接，所述角接触球轴承套设于副杆的外周面、位于螺纹副螺母与推力球轴承之间。所述滚动轴承不仅作为推杆上端部的定位方式，而且能够承接推杆转动的轴向负荷和径向负荷。

进一步的，所述推杆、滚动轴承设于套筒之中，副杆下端部的球形端头伸出套筒的下端口之外；所述套筒、推杆、螺纹副螺母、滚动轴承具有相同的轴线。

进一步的，所述套筒的上端面通过过渡盖与齿轮传动箱固定连接，可以确保推杆精准轴向定位，同时方便拆装维修。

更进一步的，所述撑腿还包括上接近开关、下接近开关，上接近开关安装在套筒的上端部，下接近开关安装在套筒的下端部，作为撑腿上下直线运动的硬件限位保护。

在本发明一个较佳实施例中，所述齿轮传动箱包括箱体，箱体的上部设有上盖板，箱体内设有一级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构、锥齿轮传动机构，锥齿轮传动机构、减速器的输出轴、二级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构依次传动配合运动；

所述一级齿轮传动机构主要包括第一齿轮，第一齿轮以撑腿的推杆上端部为第一齿轮轴；

所述二级传动机构主要包括第二齿轮、第二齿轮轴，第二齿轮以第二齿轮轴为转轴；

所述锥齿轮传动机构主要包括锥齿轮、锥齿轮轴，锥齿轮以锥齿轮轴为转轴。

进一步的，所述第一齿轮轴的上端部安装有深沟球轴承，深沟球轴承的外周面与第一齿轮轴的外周面、上盖板的内周面相配合，第一齿轮轴的顶部安装有第一轴承压盖；

所述第二齿轮轴的上端部与下端部均安装有深沟球轴承，深沟球轴承的外周面与第二齿轮轴的外周面、上盖板的内周面相配合，第二齿轮轴的顶部安装有第二轴承压盖；

所述减速器的输出轴的上端部安装有两级角接触球轴承，两级角接触球轴承的外周面与减速器输出轴的外周面、上盖板的内周面相配合，减速器输出轴的顶部安装有轴承压板，轴承压板的上部安装有第三轴承压盖；

所述锥齿轮轴的外周面也安装有两级角接触球轴承。

在本发明一个较佳实施例中，所述手摇机构包括三个输入端，分别设置在齿轮传动箱高速端的前侧、左侧、右侧，在每个输入端设置有轴承套、第四轴承压盖、密封盖，轴承套套设在锥齿轮传动机构的外周面与齿轮传动箱箱体之间，第四轴承压盖安装在轴承套顶部，密封盖设于第四轴承压盖端部，平常不使用时，每个输入端均用密封盖密封保护。

在本发明一个较佳实施例中，所述底座包括底板、压板，底板和压板之间通过螺钉固定连接，以保证底座的强度。

本发明的有益效果是：

(1)本发明为一体化伺服电机电动驱动和机械手摇一体化支腿，承载能力大，自锁性能好，驱动方式灵活，电动手摇切换方便，满足多种工况环境要求，既能够解决采用机电装置时单个支撑腿的承载能力较小的问题，又能够在失电情况或纯电动控制失灵情况下应急采用人工手动实现支腿伸收运动；

(2)本发明采用高度成熟的一体化伺服电机电动驱动机械手摇支腿，系统的驱动力大，负载能力强，单个支撑腿的动态承载能力达到15吨，静态负载达到30吨，结构紧凑，适合在重型移动平台上运用；

(3)支腿支持机械手摇功能，可保证该产品在电动无法工作的情况下，仍能通过应急操作实现支腿伸收，使产品能够及时可靠工作，具有较强的实用性；齿轮传动箱高速端设置手摇机构，手摇方向可根据用户需要调整。当失电情况下紧急收腿时，通过人力驱动手摇机构，经三级齿轮传动机构转换，带动梯形螺纹副推杆运动，推动螺纹副螺母在撑腿里上下直线运动，最终实现支腿推杆的伸收；

(4)本发明主要应用于大载荷车载设备以及野外作业用大型特种工程平台的机电自动调平系统中，具有调平精度高、智能化程度高、速度快、操作方式多样化、承载能力强、稳定性好、传动效率高、适用于恶劣环境、操作使用方便、机动性好、易于维护等优点。

附图说明

图1是本发明电动机械手摇一体化支腿一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

附图中各部件的标记如下：1、底座，11、球形槽，12、底板，13、压板，14、端盖，2、撑腿，21、推杆，211、副杆，212、衬套，22、螺纹副螺母，23、滚动轴承，231、角接触球轴承，232、推力球轴承，24、套筒，25、上接近开关，26、下接近开关，27、球形端头，28、过渡盖，29、导向键，3、一体化伺服电机，4、减速器，41、输出轴，5、齿轮传动箱，51、箱体，52、上盖板，530、第一齿轮，531，第一轴承压盖，540，第二齿轮，541、第二齿轮轴，542、第二轴承压盖，550，锥齿轮，551、锥齿轮轴，56、深沟球轴承，57、轴承压板，58、第三轴承压盖，59、侧盖板，6、手摇机构，61、轴承套，62、第四轴承压盖，63、密封盖，64、输入端，7、螺钉，8、键。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图3，本发明实施例包括：

一种电动机械手摇一体化支腿，主要包括底座1、撑腿2、一体化伺服电机3、减速器4、齿轮传动箱5、手摇机构6。所述底座1为支腿的底部支撑结构；所述撑腿2固定安装在所述底座1上，内置螺纹副推杆21，上部安装有螺纹副螺母22；所述一体化伺服电机3为支腿实现伸收的驱动器；所述减速器4与所述一体化伺服电机3连接；所述齿轮传动箱5安装在所述减速器4与所述撑腿2的上部，内置多级齿轮传动机构，实现螺纹副螺母22在撑腿2里上下直线运动；所述手摇机构6设置在所述齿轮传动箱5的高速端，内置锥齿轮传动机构，与所述齿轮传动机构配合运动，实现支腿的机械伸收。

下面对支腿的各结构进行具体描述：

所述撑腿2还包括滚动轴承23、套筒24、上接近开关25、下接近开关26。所述推杆21、滚动轴承23设于套筒24之中，上接近开关25安装在套筒24外的上端部，下接近开关26安装在套筒24外的下端部，作为撑腿2上下直线运动的硬件限位保护。所述套筒24、推杆21、螺纹副螺母22、滚动轴承23具有相同的轴线。

具体的，所述推杆21包括外设有螺纹副的副杆211、套设在副杆211外的衬套212，所述衬套212的外周上套设有套筒24，所述螺纹副螺母22套设在副杆211的上部，作为推杆21的滑动轴承定位方式。优选的，所述螺纹副选择梯形螺纹副，增大强度。所述副杆211的上端部穿过齿轮传动箱5作为一级齿轮传动机构的齿轮轴，所述副杆211的下端部设有球形端头26，球形端头26伸出套筒24的下端口之外；底座1上设有球形槽11，球形端头26置于球形槽11内。所述底座1包括底板12、压板13，底板12和压板13之间通过螺钉7固定连接，以保证底座1的强度。通过压板13将球形端头26固定在球形槽11内，在压板13上套设有端盖14。

所述滚动轴承23包括角接触球轴承231、推力球轴承232，作为推杆21上端部的定位方式。所述推杆21通过螺纹副螺母22及滚动轴承23形成组合式的定位方式，确保其能够上下直线移动。套筒24与副杆211的上端部通过推力球轴承232相连接，能够承接推杆21转动的轴向负荷；所述角接触球轴承231套设于副杆211的外周面、位于螺纹副螺母22与推力球轴承232之间，通过套筒24内表面的台阶结构定位，能够承接推杆21转动的径向负荷。

所述套筒24的上端面通过过渡盖28与齿轮传动箱5螺钉7连接，保证可靠连接，确保推杆精准轴向定位，同时方便拆装维修，下端面通过导向键29与衬套212相连接。

所述齿轮传动箱5包括箱体51，箱体51的上部设有上盖板52，箱体51的侧面设有侧盖板59，箱体51内设有一级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构、锥齿轮传动机构，锥齿轮传动机构、减速器4的输出轴41、二级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构依次传动配合运动。

所述一级齿轮传动机构主要包括第一齿轮530，第一齿轮530以撑腿2的推杆21上端部为第一齿轮轴；所述二级传动机构主要包括第二齿轮540、第二齿轮轴541，第二齿轮540以第二齿轮轴541为转轴；所述锥齿轮传动机构主要包括锥齿轮550、锥齿轮轴551，锥齿轮550以锥齿轮轴551为转轴。

进一步的，所述第一齿轮轴的上端部安装有深沟球轴承56，用于承接第一齿轮传动机构的径向负荷，深沟球轴承56的外周面与第一齿轮轴的外周面、上盖板52的内周面相配合，第一齿轮轴的顶部安装有第一轴承压盖531。在螺纹副螺母22的外周面与衬套212的内周面之间设置有键8，第一齿轮530的内周面与第一齿轮轴的外周面之间也设置有键8，能够将第一齿轮530承受的转矩有效地传递到第一齿轮轴上。所述第二齿轮轴541的上端部与下端部均安装有深沟球轴承56，用于承接第二齿轮传动机构的径向负荷，深沟球轴承56的外周面与第二齿轮轴541的外周面、上盖板52的内周面相配合，第二齿轮轴541的顶部安装有第二轴承压盖542。第二齿轮540的内周面与第二齿轮轴541的外周面之间设置有键8，能够将第二齿轮540承受的转矩有效地传递到第二齿轮轴541上。所述减速器4的输出轴41的上端部安装有两级角接触球轴承231，用于承接减速器4输出轴41的径向负荷，两级角接触球轴承231的外周面与减速器4输出轴41的外周面、上盖板52的内周面相配合，减速器4输出轴41的顶部安装有轴承压板57，轴承压板57的上部安装有第三轴承压盖58。所述锥齿轮轴551的外周面也安装有两级角接触球轴承231，用于承接锥齿轮传动机构的径向负荷。

结合图3，所述手摇机构6包括三个输入端64，分别设置在齿轮传动箱5高速端的前侧、左侧、右侧，在每个输入端64设置有轴承套61、第四轴承压盖62、密封盖63。轴承套61套设在锥齿轮轴551外周面的角接触球轴承231外周面与齿轮传动箱5箱体51之间，第四轴承压盖62与轴承套61顶部通过螺钉7连接，密封盖63设于第四轴承压盖62端部，平常不使用时，每个输入端64均用密封盖63密封保护。使用时，根据用户需要的手摇方向，在其中一个输入端64装入手柄进行机械手摇。

该支腿采用高度成熟的一体化伺服电机3，它内置智能伺服驱动，具有紧凑的体积，宽泛的功率范围和集成完善的伺服控制功能，对使用环境有着很高的耐受性，且省去了对驱动器安装布置的空间环境要求，减少了冗长复杂的动力和反馈电缆，对该支腿的经济性、易维护性、电磁兼容性均有重大的提升。它还具有很好的控制特性与精度，可以对速度、位置及受力做多重约束的精确控制，为实时自动调平提供保证。

正常工作过程中，支腿上下运动于一段“软行程限位”的保护之间，这一软行程可根据实际调校操作，设置为略小于结构设计的极限机械行程，通过设置在车载平台主控制器的控制程序实现。当支腿运动至该“软限位”位置时，控制程序会保护性地将电机运动停下来，以免支腿运动触及机械限位部件(即上接近开关25、下接近开关26)，可以作为第一级行程保护，通过对电机内编码器数据监测，有效防止电机堵转或结构部件变形甚至损坏。

该支腿还设置了“极限负载保护”，通过实时监测伺服电机的扭矩反馈信号来实现，工艺上，该极限扭矩的设定值应小于伺服电机本身的过载报警阈值。当电机因某种原因出现这种程度的过载时，控制程序会保护性地将电机运动停下来，以免引起意外的后果。

正常使用该支腿时，由一体化伺服电机3驱动机械手摇支腿，系统的驱动力大，负载能力强，结构紧凑，适合在重型移动平台上运用；支腿支持机械手摇功能，可保证该产品在电动无法工作的情况下，仍能通过应急操作实现支腿伸收，使产品能够及时可靠工作，具有较强的实用性。齿轮传动箱5高速端设置手摇机构6，手摇方向可根据用户需要调整。当失电情况下紧急收腿时，通过人力驱动手摇机构6，经三级齿轮传动机构转换，带动梯形螺纹副推杆21运动，推动螺纹副螺母22在撑腿2里上下直线运动，最终实现支腿推杆的伸收。

本发明为一体化伺服电机3电动驱动和机械手摇一体化支腿，承载能力大，自锁性能好，驱动方式灵活，电动手摇切换方便，满足多种工况环境要求，其主要技术指标如下：

(1)单腿动态负载15吨，静态负载30吨；

(2)最大行程：450mm；

(3)具备机械手摇功能，手动操作力小于15kg；

(4)掉电可长期精确锁定；

(5)环境工作温度：-40℃～+50℃；存贮温度：-45℃～+60℃。

本发明既能够解决采用机电装置时单个支撑腿的承载能力较小的问题，又能够在失电情况或纯电动控制失灵情况下应急采用人工手动实现支腿伸收运动。主要应用于大载荷车载设备以及野外作业用大型特种工程平台的机电自动调平系统中，具有调平精度高、智能化程度高、速度快、操作方式多样化、承载能力强、稳定性好、传动效率高、适用于恶劣环境、操作使用方便、机动性好、易于维护等优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，主要包括：

底座，为支腿的底部支撑结构；

撑腿，固定安装在所述底座上，内置螺纹副推杆，上部安装有螺纹副螺母；

一体化伺服电机，为支腿实现伸收的驱动器；

减速器，与所述一体化伺服电机连接；

齿轮传动箱，安装在所述减速器与所述撑腿的上部，内置多级齿轮传动机构，实现螺纹副螺母在撑腿里上下直线运动；

手摇机构，设置在所述齿轮传动箱的高速端，内置锥齿轮传动机构，与所述齿轮传动机构配合运动，实现支腿的机械伸收。

2.根据权利要求1所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述撑腿还包括滚动轴承、套筒；

所述推杆包括外设有螺纹副的副杆、套设在副杆外的衬套，所述衬套的外周上套设有套筒，所述螺纹副螺母套设在副杆的上部，所述副杆的上端部穿过齿轮传动箱作为一级齿轮传动机构的齿轮轴，所述副杆的下端部设有球形端头，底座上设有球形槽，球形端头置于球形槽内；

所述滚动轴承包括角接触球轴承、推力球轴承，套筒与副杆的上端部通过推力球轴承相连接，所述角接触球轴承套设于副杆的外周面、位于螺纹副螺母与推力球轴承之间。

3.根据权利要求2所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述推杆、滚动轴承设于套筒之中，副杆下端部的球形端头伸出套筒的下端口之外；所述套筒、推杆、螺纹副螺母、滚动轴承具有相同的轴线。

4.根据权利要求2所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述套筒的上端面通过过渡盖与齿轮传动箱固定连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述撑腿还包括上接近开关、下接近开关，上接近开关安装在套筒的上端部，下接近开关安装在套筒的下端部。

6.根据权利要求1所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述齿轮传动箱包括箱体，箱体的上部设有上盖板，箱体内设有一级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构、锥齿轮传动机构，锥齿轮传动机构、减速器的输出轴、二级齿轮传动机构、二级齿轮传动机构依次传动配合运动；

所述一级齿轮传动机构主要包括第一齿轮，第一齿轮以撑腿的推杆上端部为第一齿轮轴；

所述二级传动机构主要包括第二齿轮、第二齿轮轴，第二齿轮以第二齿轮轴为转轴；

所述锥齿轮传动机构主要包括锥齿轮、锥齿轮轴，锥齿轮以锥齿轮轴为转轴。

7.根据权利要求6所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述第一齿轮轴的上端部安装有深沟球轴承，深沟球轴承的外周面与第一齿轮轴的外周面、上盖板的内周面相配合，第一齿轮轴的顶部安装有第一轴承压盖；

所述第二齿轮轴的上端部与下端部均安装有深沟球轴承，深沟球轴承的外周面与第二齿轮轴的外周面、上盖板的内周面相配合，第二齿轮轴的顶部安装有第二轴承压盖；

所述减速器的输出轴的上端部安装有两级角接触球轴承，两级角接触球轴承的外周面与减速器输出轴的外周面、上盖板的内周面相配合，减速器输出轴的顶部安装有轴承压板，轴承压板的上部安装有第三轴承压盖；

所述锥齿轮轴的外周面也安装有两级角接触球轴承。

8.根据权利要求1所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述手摇机构包括三个输入端，分别设置在齿轮传动箱高速端的前侧、左侧、右侧，在每个输入端设置有轴承套、第四轴承压盖、密封盖，轴承套套设在锥齿轮传动机构的外周面与齿轮传动箱箱体之间，第四轴承压盖安装在轴承套顶部，密封盖设于第四轴承压盖端部。

9.根据权利要求1所述的电动机械手摇一体化支腿，其特征在于，所述底座包括底板、压板，底板和压板之间通过螺钉固定连接。