一种水下机械手的液压关节制造技术

本发明专利技术涉及一种水下机械手的液压关节，由输出螺杆、缸体、空心螺杆、固定螺母和推力轴承组成，输出螺杆两端通过推力轴承与缸体连接，固定螺母通过螺纹紧固或过盈配合，与缸体装配成一个整体；输出螺杆插入空心螺杆的中间空心部分，空心螺杆和输出螺杆构成第一级螺旋副，空心螺杆和固定螺母构成第二级螺旋副；通过这两级螺旋副，将进油口的液压油压力转换成扭矩输出，并通过调整进油口和出油口的油压差，即可实现输出螺杆的正向旋转和反向旋转，从而实现大角度摆动运动。本发明专利技术通过独特的螺旋结构和高精密的加工，可以保证内部泄露很小；在不外加控制的前提下，可以长时间保持转角的稳定；液压关节的绝大部分材料由耐海水不锈钢制成，耐腐蚀性好，可以长期在水下进行作业。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种水下机械手的液压关节，由输出螺杆、缸体、空心螺杆、固定螺母和推力轴承组成，输出螺杆两端通过推力轴承与缸体连接，固定螺母通过螺纹紧固或过盈配合，与缸体装配成一个整体；输出螺杆插入空心螺杆的中间空心部分，空心螺杆和输出螺杆构成第一级螺旋副，空心螺杆和固定螺母构成第二级螺旋副；通过这两级螺旋副，将进油口的液压油压力转换成扭矩输出，并通过调整进油口和出油口的油压差，即可实现输出螺杆的正向旋转和反向旋转，从而实现大角度摆动运动。本专利技术通过独特的螺旋结构和高精密的加工，可以保证内部泄露很小；在不外加控制的前提下，可以长时间保持转角的稳定；液压关节的绝大部分材料由耐海水不锈钢制成，耐腐蚀性好，可以长期在水下进行作业。【专利说明】一种水下机械手的液压关节
本专利技术涉及一种液压关节，特别涉及一种水下机械手的液压关节。
技术介绍
海洋中蕴藏着丰富的资源，人类开发和利用海洋的速度正在逐渐加快，所涉及的海洋工程日益增多。目前在海洋油气勘探开发等领域，多数水下作业具有压力高、负载重等特点，液压驱动具有负载能力强，负载/自重比高、通过压力补偿器可实现全海深作业等优点，所以液压驱动的具有作业能力的水下机器人在海洋工程领域得到了广泛的应用。水下机器人的作业能力主要是靠搭载于其上的水下机械手来完成的。水下机械手由于作业环境的特殊性，与陆地上的应用有很大区别，对水下机械手的液压关节要求具有耐高压、耐腐蚀、结构紧凑、密封可靠等要求，研制出性能稳定、结构紧凑的水下机械手的液压关节，已成为函待解决的问题。为了有效地进行多样的水下作业，水下机械手一般应具有多个自由度并外加一个末端执行器，在这多个自由度中，液压关节的转动自由度一般是必不可少的。液压关节主要用于调整末端执行器的位姿，以便末端执行器能以合适的角度来执行任务。在这种情况下，液压关节不需要连续转动，180°或360°等有限角度的摆动范围就能满足调整夹持器位姿的需求；液压关节需要具备良好的低速转动性能，以利于转角的调整；并应能长时间保持转角位置的稳定。水下机械手工作于海水环境下，现有的驱动关节为:叶片式摆动马达和齿轮齿条式摆动缸。叶片式摆动马达由于结构上的缺陷，存在较大的内部泄露。它用于液压关节需要通过伺服控制来实时补偿，维持液压关节转角的稳定，否则，在内部泄露的影响下，转角无法长时间保持稳定。这无疑会增加液压系统和控制系统的复杂程度。齿轮齿条式摆动缸充分利用做直线往复运动的液压缸的密封性较好，内部泄露小的特点，采用齿轮齿条传动，由液压缸来推动齿条运动，进而带动齿轮转动的方式将直线运动转化为转动。它能长时间保持转角的稳定，制造和维护成本很低，但由于要横向布置液压缸，导致摆动缸横向方向上的尺寸很大，会影响水下机械手的运动。液压关节一方面要保证定位功能和安装方便，另一方面又要尽量地简化液压系统，降低制造成本和维护成本。因此，必须要提供一种简单可靠、便于安装以及具备转角保持功能的液压关节结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有液压关节的不足，而提出了一种水下机械手的液压关节。本专利技术提出的水下机械手的液压关节，由输出螺杆、缸体、空心螺杆、固定螺母和推力轴承组成，输出螺杆插入缸体内，其两端通过推力轴承与缸体连接，固定螺母通过螺纹紧固或过盈配合，与缸体装配成一个整体；空心螺杆位于缸体内，将缸体分为两个腔体，所述一个腔体设有进油口，另一个腔体设有出油口，输出螺杆插入空心螺杆的中间空心部分，空心螺杆和输出螺杆采用螺纹连接，构成第一级螺旋副，空心螺杆插入缸体内，空心螺杆和固定螺母采用螺纹连接，构成第二级螺旋副；通过这两级螺旋副，将进油口的液压油压力转换成扭矩输出，并通过调整进油口和出油口的油压差，即可实现输出螺杆的正向旋转和反向旋转，从而实现大角度摆动运动。本专利技术中，所述空心螺杆和缸体连接处一端设有螺杆密封圈，另一端设有缸体密封圈。本专利技术中，空心螺杆由于既和输出螺杆形成螺旋副，也和固定螺母形成螺旋副，则在空心螺杆的外圆面加工外螺旋，也在其内圆面加工内螺旋。空心螺杆既做直线运动也做旋转运动，运动频繁，为提高其耐磨性，内螺旋部分可使用青铜材料，外螺旋部分使用高强钢保证其强度，青铜和高强钢可通过螺纹紧固或过盈配合装配成一个整体。本专利技术具有如下几大优点: (1)通过独特的螺旋结构和高精密的加工，可以保证内部泄露很小； (2)在不外加控制的前提下，可以长时间保持转角的稳定； (3)液压关节的绝大部分材料由耐海水不锈钢制成，耐腐蚀性好，可以长期在水下进行作业。【专利附图】【附图说明】图1为水下机械手的液压关节的剖视图。图中标号:1为输出螺杆、2为推力轴承、3为固定螺母、4为空心螺杆、5为缸体、6为螺杆密封圈、7为缸体密封圈。【具体实施方式】下面结合附图和具体的实施例来对本专利技术作进一步的阐述。实施例1:如图1所示，所述装置由输出螺杆1、推力轴承2、固定螺母3、空心螺杆4、缸体5、螺杆密封圈6和缸体密封圈7组成。所述材料大部分由耐海水不锈钢材料制成。输出螺杆I的两端通过推力轴承2与缸体5连接。固定螺母3通过螺纹紧固或过盈配合，与缸体5装配成一个整体。空心螺杆4和输出螺杆I构成第一级螺旋副，空心螺杆4和固定螺母3构成第二级螺旋副。通过这两级螺旋副，将进油口的液压油压力转换成扭矩输出，并通过调整进油口和出油口的油压差，即可实现输出螺杆的正向旋转和反向旋转，从而实现大角度摆动运动。本专利技术的工作过程具体如下: 在缸体5内部，由空心螺杆4及螺杆密封圈6和缸体密封圈7分成前后独立的两腔。当缸体5的Pl为进油口，P2为出油口时，即油缸左腔的压力大于右腔的压力时，空心螺杆4被推动向右运动，由于空心螺杆4与固定螺母3的啮合作用，空心螺杆4既作轴向直线运动，也做逆时针旋转运动。同时空心螺杆4与输出螺杆I也是一级螺旋副啮合(螺旋方向与空心螺杆和固定螺母的螺旋副相反)，空心螺杆4的旋转运动传递给了输出螺杆1，同时空心螺杆4的向右轴向运动也带动输出螺杆I作逆时针旋转运动，通过两级螺旋副的放大作用，只要较小的工作行程，就可以得到较大的输出旋转角度。反之，当液压油右腔压力大于左腔压力时，输出螺杆I的运行方向相反。如此，控制液压油进出油口压力差，将可以输出螺杆I的旋转方向，从而满足水下机械手液压关节对转动自由度的要求。上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本专利技术给出的一种水下机械手的液压关节，可以长期在水下作业，具有可靠性高、定位精确、耐腐蚀性好，具有较强的实用性和较高的经济性。【权利要求】1.一种水下机械手的液压关节，由输出螺杆、缸体、空心螺杆、固定螺母和推力轴承组成，其特征在于输出螺杆插入缸体内，其两端通过推力轴承与缸体连接，固定螺母通过螺纹紧固或过盈配合，与缸体装配成一个整体；空心螺杆位于缸体内，将缸体分为两个腔体，所述一个腔体设有进油口，另一个腔体设有出油口，输出螺杆插入空心螺杆的中间空心部分，空心螺杆和输出螺杆采用螺纹连接，构成第一级螺旋副，空心螺杆插入缸体内，空心螺杆和固定螺母采用螺纹连接，构成第二级螺旋副；通过这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下机械手的液压关节，由输出螺杆、缸体、空心螺杆、固定螺母和推力轴承组成，其特征在于输出螺杆插入缸体内，其两端通过推力轴承与缸体连接，固定螺母通过螺纹紧固或过盈配合，与缸体装配成一个整体；空心螺杆位于缸体内，将缸体分为两个腔体，所述一个腔体设有进油口，另一个腔体设有出油口，输出螺杆插入空心螺杆的中间空心部分，空心螺杆和输出螺杆采用螺纹连接，构成第一级螺旋副，空心螺杆插入缸体内，空心螺杆和固定螺母采用螺纹连接，构成第二级螺旋副；通过这两级螺旋副，将进油口的液压油压力转换成扭矩输出，并通过调整进油口和出油口的油压差，即可实现输出螺杆的正向旋转和反向旋转，从而实现大角度摆动运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卞永明，蒋佳，李安虎，刘广军，方晓骏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31