一种用于水下机械手的抗倾覆底座制造技术

本发明专利技术提供一种用于水下机械手的抗倾覆底座，主要由底板、支撑腿连杆机构、支撑腿驱动部分、底座回转驱动部分、不锈钢转盘轴承等组成，底座支撑腿可以自动张开和收缩，虽然体积小，但是具备较大的抗倾覆力矩，而且便于吊装和运输；电机电压为直流27V，地面供电设备配有漏电保护装置，可以有效保证水下作业的安全性；采用磁耦合方式将电机密封在空腔内，将电机输出轴的动密封问题转换为电机的静密封问题，使水下密封性能更加可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于水下机械手的抗倾覆底座，属于水下机械手

技术介绍
随着各种水下作业和水下娱乐项目的开展，水下机械手的应用领域逐渐增多。可以使用水下机械手对水下物品进行搬运，还可以用在码头等船舶停靠的地点在水下对船体进行清洁；在水下游乐项目领域也会用到水下机械手，水下机械手经过浮力配平之后，机械手末端连接经过浮力配平的人员，可以在水下模拟太空失重环境，给游玩者真实的太空失重体验。如果机械手在工作过程中存在较大的倾覆力矩，当机械手末端作用力到达倾覆临界点时，水下机械手将会倾倒并带来一系列问题，不但损坏自身部件并且对运输的物品、作业对象、水下体验模拟失重的人员等造成危害。所以为了克服机械手较大的倾覆力矩，底座结构的合理设计成为了一个重要环节。一般用于水下搬运、水下船体清洗、水下模拟失重环境等方面的机械手，伸距比较长，有时伸距需要达到数十米，伸距的增长带来了较大的倾覆力矩。而且，某些水下机械手随着作业空间的改变需要调整机械手底座的位置，或者在特殊的水下作业环境中不允许打地脚螺栓进行底座的固定。所以在机械手底座的初期设计阶段，就要充分考虑底座在较大倾覆力矩条件下的稳定性。底座直流电机和控制箱还需要满足水下的密封可靠性。水下底座电机控制部分还要符合水下供电安全规范，配置漏电保护装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种用于水下机械手的抗倾覆底座，是可以在水下地面较为平整条件下，通过改变底座支撑腿的伸出和收缩状态，保证扩展机械手在工作受力过程中不会倾覆的装置。本专利技术的目的是这样实现的：包括通过螺栓连接的下支撑板和上支撑板、通过转轴与下支撑板连接的圆盘、对称铰接在圆盘上的六个支撑腿、设置在上支撑板上的支撑腿驱动部分和底座回转驱动结构以及底座传动机构，且支撑腿驱动部分、底座回转驱动结构以及底座传动机构的外部设置有底座外壳，每个支撑腿包括与圆盘铰接的连杆、与连杆端部铰接的L型工字钢腿部和设置在L型工字钢腿部的端部上的水平调节脚，每个L型工字钢腿部的短杆的中间位置通过立柱与下支撑板连接，所述圆盘上设置有齿形结构，支撑腿驱动部分的输出轴的端部穿过上支撑板且与传动轴固连，传动轴上安装有小齿轮，小齿轮与所述齿形结构啮合，所述底座传动机构包括安装在上支撑板上的框架、安装在框架上的轴、安装在轴下段的蜗轮和安装在轴上段的直齿轮、与底座回转驱动部分的外转子连接的连接盘，连接盘的中心位置固连有蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合，直齿轮与底座外壳内设置的不锈钢转盘轴承的内齿圈啮合，所述不锈钢转盘轴承上端固连有底座扩展法兰盘，水下机械手设置在底座扩展法兰盘上。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述支撑腿驱动部分包括电机外壳、设置在电机外壳内的电机密封壳、与电机密封壳端部通过第一密封连接件连接的第一导磁密封罩、安装在电机密封壳内的力矩电机、与力矩电机输出端连接的谐波减速器、与谐波减速器连接的第一内转子、与第一导磁密封罩端部连接的外转子回转轴、与外转子回转轴端部连接的输出轴、设置在外转子回转轴上的第一外转子，第一外转子的内表面、第一内转子的外表面均设置有耦合磁块，且所述第一外转子位于第一导磁密封罩外部，所述输出轴的端部通过连接法兰固定，且连接法兰与电机外壳固连后安装在上支撑板上。2.所述底座回转驱动部分包括安装在上支撑板上的带座外壳、与带座外壳连接的第二密封罩连接件、与第二密封罩端部连接的第二导磁密封罩、安装在带座外壳内的直流伺服电机、与直流伺服电机输出端连接的谐波减速器、与谐波减速器输出端连接的第二内转子、与导磁密封罩端部连接的外转子轴、设置在外转子轴上的第二外转子，第二外转子的内表面、第二内转子的外表面均设置有耦合磁块，且所述第二外转子位于第二导磁密封罩外部，第二内转子位于第二导磁密封罩内，所述第二外转子的端部设置有与连接盘连接的盘状结构。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在抗倾覆力矩机械手底座的设计中，带可伸出和收缩支撑腿的底座支撑是一种可靠有效的方法。底座可以同步伸出六个支撑腿，通过增大底座和水下地面的接触面积达到抗倾覆力矩的目的。底座支撑腿采用一个圆盘和六个连杆联动形式，从而达到只使用一个电机就可以同步驱动六个支撑腿的伸缩。底座扩展机械手连接部分对外提供一个回转自由度。相对其他方法而言，该机械手底座支撑方案能有效的克服较大的倾覆力矩，底座在支撑腿收缩状态下易于运输和吊装，底座支撑腿张开角度可控，可以适应各种工作环境下不同的倾覆力矩。本专利技术专利中抗倾覆机械手底座可以在水下自动完成支撑腿的伸出、收缩动作，方便操作，有效达到了稳定支撑作用。在驱动电机输出轴的扭矩传递过程中，如果采用传统的联轴器接触式传递方式，驱动电机需要增加动密封环节，以保证电机及其驱动电路模块与海水隔绝。电机主轴由于旋转运动，与机壳之间必然存在间隙，随着电机工作时间的增长，密封件的磨损必然影响动密封环节的可靠性能，而且，随着水深的变化压力也就会随之变化，水深越深处越容易发生漏水现象。为了避免上述传统联轴器扭矩传递方式中出现海水泄漏的问题，驱动电机输出轴的扭矩选择磁耦合方式传递。这种非接触式联接方式，只需要驱动电机与主动磁路以静密封方式与海水隔绝即可，驱动电机带动主动磁路旋转，通过磁耦合方式透过密封壳体将扭矩传递给从动磁路，从而实现电机的长时间、大水深防水。对比传统联轴器扭矩传递方式，磁耦合传递方式主要有以下优点：1)通过磁耦合，将动密封转化为静密封，密封性能更容易保证，可以实现零泄漏；2)磁耦合方式结构简单，联接紧凑，安装拆卸方便，体积小；3)由于除电机主轴外的转动部件不需密封，因此可以充分利用水润滑，无需添加其他润滑介质，无污染；4)由于主、从动件相互之间没有接触，不存在刚性联接，从而避免了振动或突变的传递；5)磁耦合驱动过程中，如果负载超出磁力扭矩，可以实现过载保护，防止烧坏驱动电机。附图说明图1是本专利技术的一种用于水下机械手的抗倾覆底座爆炸图；图2是本专利技术的底座支撑腿收缩图；图3是本专利技术的底座支撑腿张开图；图4是本专利技术的支撑腿驱动部分磁耦合密封结构图；图5是本专利技术的底座回转驱动部分磁耦合密封结构图；图6是本专利技术的底座传动结构图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。结合图水下机械手抗倾覆底座由水平调节脚1、工字钢腿部2、陶瓷推力轴承3、上支撑板4、水下控制箱5、底座回转驱动结构6、底座外壳7、不锈钢转盘轴承8、底座扩展法兰盘9、底座传动机构10、传动机构框架11、支撑腿驱动部分12、传动轴13、小齿轮14、圆盘陶瓷推力轴承15、下支承板16、圆盘17、连杆18组成。下支承板16上表面均匀设置若干个等高的支撑块，支撑块上边开设螺纹孔，上支撑板4通过螺栓与支撑块的螺纹孔进行固定，所以在两块板之间就会形成一个空腔，用于布置控制支撑腿展开和收缩的连杆机构。上支撑板4和下支承板16支撑腿驱动部分12与上支撑板4法兰连接，传动轴13将动力传输到小齿轮14，传动轴13通过轴肩与下支承板16上的孔限位，传动轴两头分别采用键连接的形式连接支撑腿驱动部分12和小齿轮14。小齿轮14通过与圆盘17上的直齿啮合，使圆盘可以往复摆动一定的角度。圆盘17上六个销轴分别连接连杆18，连杆另一端以销轴形式连接工字钢腿部2，工字钢腿部2的较短臂中间有一立柱，立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水下机械手的抗倾覆底座，其特征在于：包括通过螺栓连接的下支撑板和上支撑板、通过转轴与下支撑板连接的圆盘、对称铰接在圆盘上的六个支撑腿、设置在上支撑板上的支撑腿驱动部分和底座回转驱动结构以及底座传动机构，且支撑腿驱动部分、底座回转驱动结构以及底座传动机构的外部设置有底座外壳，每个支撑腿包括与圆盘铰接的连杆、与连杆端部铰接的L型工字钢腿部和设置在L型工字钢腿部的端部上的水平调节脚，每个L型工字钢腿部的短杆的中间位置通过立柱与下支撑板连接，所述圆盘上设置有齿形结构，支撑腿驱动部分的输出轴的端部穿过上支撑板且与传动轴固连，传动轴上安装有小齿轮，小齿轮与所述齿形结构啮合，所述底座传动机构包括安装在上支撑板上的框架、安装在框架上的轴、安装在轴下段的蜗轮和安装在轴上段的直齿轮、与底座回转驱动部分的外转子连接的连接盘，连接盘的中心位置固连有蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合，直齿轮与底座外壳内设置的不锈钢转盘轴承的内齿圈啮合，所述不锈钢转盘轴承上端固连有底座扩展法兰盘，水下机械手设置在底座扩展法兰盘上。

【技术特征摘要】
1.一种用于水下机械手的抗倾覆底座，其特征在于：包括通过螺栓连接的下支撑板和上支撑板、通过转轴与下支撑板连接的圆盘、对称铰接在圆盘上的六个支撑腿、设置在上支撑板上的支撑腿驱动部分和底座回转驱动结构以及底座传动机构，且支撑腿驱动部分、底座回转驱动结构以及底座传动机构的外部设置有底座外壳，每个支撑腿包括与圆盘铰接的连杆、与连杆端部铰接的L型工字钢腿部和设置在L型工字钢腿部的端部上的水平调节脚，每个L型工字钢腿部的短杆的中间位置通过立柱与下支撑板连接，所述圆盘上设置有齿形结构，支撑腿驱动部分的输出轴的端部穿过上支撑板且与传动轴固连，传动轴上安装有小齿轮，小齿轮与所述齿形结构啮合，所述底座传动机构包括安装在上支撑板上的框架、安装在框架上的轴、安装在轴下段的蜗轮和安装在轴上段的直齿轮、与底座回转驱动部分的外转子连接的连接盘，连接盘的中心位置固连有蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合，直齿轮与底座外壳内设置的不锈钢转盘轴承的内齿圈啮合，所述不锈钢转盘轴承上端固连有底座扩展法兰盘，水下机械手设置在底座扩展法兰盘上。2.根据权利要求1所述的一种用于水下机械手的抗倾覆底座，其特征在于：所述支撑腿驱动部分包括电机外壳、设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茁，蔡明智，张波，王涛，谢敏燕，李文琦，傅质彬，王大欢，邢泽阳，周剑琦，王程，兰荻，形家轩，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23