CN201530468U - 一种水下作业系统集成驱动关节 - Google Patents

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唐国元
黄道敏
徐筱龙
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中�雄�
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Abstract

一种水下作业系统集成驱动关节，在壳体内设有电机定子和转子，电机转子连接谐波减速器；壳体的两端分别接有前端盖和后端盖，前端盖上设有与谐波减速器连接的输出轴，输出轴在电机转子的驱动下转动，后端盖上设有用于通入电缆的水密接插件。壳体内充满润滑油，在后端盖上设有筒状结构伸入壳体内部，筒状结构内设有一平衡活塞，该活塞根据外压变化而在筒状结构内滑动，从而调节壳体内油压保持内外压力平衡实现均压密封。本实用新型集成驱动关节采用密封结构，结构紧凑、重量轻，在用于深海作业系统的设计过程中，只需要将其集成到需要驱动的机械结构上即可，有利于水下作业系统设计的模块化和标准化。

Description

一种水下作业系统集成驱动关节
技术领域
本实用新型涉及水下作业工作，特别是涉及一种水下作业系统集成驱动关节，可用于水下机械手、水下机器人、水下工程机械及其它水下装备。
背景技术
水下作业系统是水下机器人、水下工程机械等水下装备在水下工作时常常会使用的重要系统，比如水下机械手即是一种重要的水下作业系统。目前，水下液压机械手及用于浅海的水下电驱动机械手技术已较成熟，但用于深海的水下电驱动机械手技术尚未成熟，其主要原因在于深海环境下机械手结构的复杂性降低了机械手本身的作业能力，并且使水下机械手的设计、制造变得复杂。
水下作业系统的驱动关节是驱动机械运动的重要部件，能将外界提供的电能转换成机械能，并对输出力矩进行放大，从而为水下作业系统的作业提供动力。一直以来，为了实现转速降低和力矩的放大，通常在电机的输出轴安装减速器，减速器输出轴的输出力矩作为机械手臂的驱动力矩。这样做的问题在于：
1.从电机内部到作业系统的各个连接环节均要考虑密封，有的密封面为静密封，有的密封面为动密封，且随着工作深度的增加，其密封结构也变得更加复杂，这样就使得水下作业系统的结构设计变得很复杂，也不利于机械效率的提高。
2.对于深海水下作业系统来说，对其组成元件进行功能化分解，并对其各组成部分进行独立设计，有利于深海水下作业系统的设计、组成和维护的模块化。而不进行这种分解设计，则不利于模块化、标准化设计，对于深海水下作业系统的维护也是不利的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种水下作业系统集成驱动关节，功能独立，密封设计，在用于深海作业系统时，只需将其集成到作业系统上即可，有利于深海作业系统设计的模块化和标准化。
一种水下作业系统集成驱动关节，包括一集成驱动关节壳体，在集成驱动关节壳体内设有电机定子、位于其内部的电机转子和与电机转子相接的谐波减速器；集成驱动关节壳体的两端分别接有前端盖和后端盖，前端盖上设有与谐波减速器连接的输出轴，输出轴在电机转子的带动下转动；后端盖上设有用于通入电缆的水密接插件；所述集成驱动关节壳体内充满润滑油，后端盖上设有一伸入关节壳体内的筒状结构，筒状结构内设有一活塞，该活塞能根据外界水压变化而在筒状结构内滑动，从而调节壳体内的油压保持内外压力平衡实现均压密封。
本实用新型的技术效果体现在：本实用新型集成驱动关节设计为均压密封结构，其均压密封结构设计巧妙，整个集成驱动关节结构紧凑、重量轻。水下作业系统其他机械部分(如机械手臂)则可以采用能直接工作于海水中的元件，从而不需要密封，因此能大大简化水下作业系统的结构；同时，关节的集成化也有利于深海作业系统设计的模块化和标准化，在深海作业系统的设计过程中，只需要根据作业系统的作业能力需求对集成驱动关节进行选型，然后将标准的集成驱动关节集成到深海作业系统上即可；控制方便、控制精度高；连接可靠、装拆方便；表面硬度大和抗海水腐蚀能力强；安装灵活、方便；可应用于水下机器人和水下工程机械。
附图说明
图1是水下作业系统集成驱动关节结构图。
具体实施方式
水下作业系统集成驱动关节装置的结构如图1所示。
集成驱动关节后端盖14用螺钉固联在集成驱动关节壳体10上，水密接插件16固定于后端盖14上，电缆通过水密接插件16进入到集成驱动关节内部，为集成驱动关节电机提供电能，后端盖14与集成驱动关节壳体10间用螺钉11联结并以密封圈12实现静密封即密封面无相对运动。电机定子17安装于壳体10内部并以隔圈18固定。滚动轴承13安装于后端盖14的向内伸出的筒装结构的外壁，滚动轴承22安装于集成驱动关节壳体10中部向内伸出的安装支撑板上，电机转子15则支撑在滚动轴承13和滚动轴承22上。电机转子15的输出轴联结谐波减速器9的波发生器，并在电机转子15上用轴用弹簧挡圈24限位谐波减速器9。在输出轴6的台阶面上安装滚动轴承25，电机转子15的轴端用滚动轴承25支撑。谐波减速器的一个钢轮以螺钉8固联安装于集成驱动关节壳体10中部向内伸出的安装支撑板上，谐波减速器9的输出钢轮则与集成驱动关节的输出轴6以螺钉7固联安装在一起。当电机转子15转动时，通过谐波减速器9降低其转速并放大扭矩并通过输出轴6输出，输出轴6上安装有点位器5的电滑环，用于检测轴的转动位置，电位器5的电刷则安装于安装座23上。前端盖1以螺钉安装于集成驱动关节壳体10上，滚动轴承4安装于前端盖内，并用于支撑输出轴6，前端盖1与集成驱动关节壳体10间用密封圈2实现静密封，输出轴6与前端盖1间以密封圈3实现动密封即密封面有相对转动。在后端盖14上的筒状结构伸入到集成驱动关节内部，筒状结构内设有一平衡活塞19，活塞19与筒状结构内壁间用O型密封圈20密封，活塞19可以根据外压变化而在筒状结构内滑动，从而可以保持内外压力平衡，并实现整个结构的均压密封，筒状结构的端部安装有一弹簧卡圈21，用于对活塞19的运动进行限位。
整个集成驱动关节为均压密封式结构；多数零部件采用铝合金制造，表面进行硬质阳极氧化处理，提高了装置外壳的表面硬度、耐磨性、抗腐蚀能力。以上措施使整个机械系统具有重量轻，体积小，作业能力强，耐海水腐蚀的特点。

Claims (3)

1.一种水下作业系统集成驱动关节，包括一集成驱动关节壳体，在集成驱动关节壳体内设有电机定子、位于其内部的电机转子和与电机转子相接的谐波减速器；集成驱动关节壳体的两端分别接有前端盖和后端盖，前端盖上设有与谐波减速器连接的输出轴，输出轴在电机转子的带动下转动；后端盖上设有用于通入电缆的水密接插件；所述集成驱动关节壳体内充满润滑油，后端盖上设有一伸入关节壳体内的筒状结构，筒状结构内设有一活塞，该活塞能根据外界水压变化而在筒状结构内滑动，从而调节壳体内的油压保持内外压力平衡实现均压密封。
2.根据权利要求1所述的水下作业系统集成驱动关节，其特征在于，所述集成驱动关节壳体与前端盖和后端盖相接处分别采用密封圈实现静密封。
3.根据权利要求1或2所述的水下作业系统集成驱动关节，其特征在于，所述前端盖与输出轴间采用密封圈实现动密封。
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