專利名稱：一種水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水下作業(yè)工作，特別是涉及一種水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)，可
用于水下機械手、水下機器人、水下工程機械及其它水下裝備。
背景技術：
水下作業(yè)系統(tǒng)是水下機器人、水下工程機械等水下裝備在水下工作時常常會使用 的重要系統(tǒng)，比如水下機械手即是一種重要的水下作業(yè)系統(tǒng)。目前，水下液壓機械手及用于 淺海的水下電驅動機械手技術已較成熟，但用于深海的水下電驅動機械手技術尚未成熟， 其主要原因在于深海環(huán)境下機械手結構的復雜性降低了機械手本身的作業(yè)能力，并且使水 下機械手的設計、制造變得復雜。 水下作業(yè)系統(tǒng)的驅動關節(jié)是驅動機械運動的重要部件，能將外界提供的電能轉換 成機械能，并對輸出力矩進行放大，從而為水下作業(yè)系統(tǒng)的作業(yè)提供動力。 一直以來，為了 實現(xiàn)轉速降低和力矩的放大，通常在電機的輸出軸安裝減速器，減速器輸出軸的輸出力矩 作為機械手臂的驅動力矩。這樣做的問題在于 1.從電機內部到作業(yè)系統(tǒng)的各個連接環(huán)節(jié)均要考慮密封，有的密封面為靜密封， 有的密封面為動密封，且隨著工作深度的增加，其密封結構也變得更加復雜，這樣就使得水 下作業(yè)系統(tǒng)的結構設計變得很復雜，也不利于機械效率的提高。 2.對于深海水下作業(yè)系統(tǒng)來說，對其組成元件進行功能化分解，并對其各組成部 分進行獨立設計，有利于深海水下作業(yè)系統(tǒng)的設計、組成和維護的模塊化。而不進行這種分 解設計，則不利于模塊化、標準化設計，對于深海水下作業(yè)系統(tǒng)的維護也是不利的。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)，功能獨立，密封設 計，在用于深海作業(yè)系統(tǒng)時，只需將其集成到作業(yè)系統(tǒng)上即可，有利于深海作業(yè)系統(tǒng)設計的 模塊化和標準化。 —種水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)，包括一集成驅動關節(jié)殼體，在集成驅動關節(jié)殼 體內設有電機定子、位于其內部的電機轉子和與電機轉子相接的諧波減速器；集成驅動關 節(jié)殼體的兩端分別接有前端蓋和后端蓋，前端蓋上設有與諧波減速器連接的輸出軸，輸出 軸在電機轉子的帶動下轉動；后端蓋上設有用于通入電纜的水密接插件；所述集成驅動關 節(jié)殼體內充滿潤滑油，后端蓋上設有一伸入關節(jié)殼體內的筒狀結構，筒狀結構內設有一活 塞，該活塞能根據外界水壓變化而在筒狀結構內滑動，從而調節(jié)殼體內的油壓保持內外壓 力平衡實現(xiàn)均壓密封。 本實用新型的技術效果體現(xiàn)在本實用新型集成驅動關節(jié)設計為均壓密封結構， 其均壓密封結構設計巧妙，整個集成驅動關節(jié)結構緊湊、重量輕。水下作業(yè)系統(tǒng)其他機械部 分(如機械手臂)則可以采用能直接工作于海水中的元件，從而不需要密封，因此能大大 簡化水下作業(yè)系統(tǒng)的結構；同時，關節(jié)的集成化也有利于深海作業(yè)系統(tǒng)設計的模塊化和標準化，在深海作業(yè)系統(tǒng)的設計過程中，只需要根據作業(yè)系統(tǒng)的作業(yè)能力需求對集成驅動關 節(jié)進行選型，然后將標準的集成驅動關節(jié)集成到深海作業(yè)系統(tǒng)上即可；控制方便、控制精度 高；連接可靠、裝拆方便；表面硬度大和抗海水腐蝕能力強；安裝靈活、方便；可應用于水下 機器人和水下工程機械。
圖1是水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)結構圖。
具體實施方式
水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)裝置的結構如圖1所示。 集成驅動關節(jié)后端蓋14用螺釘固聯(lián)在集成驅動關節(jié)殼體10上，水密接插件16固 定于后端蓋14上，電纜通過水密接插件16進入到集成驅動關節(jié)內部，為集成驅動關節(jié)電機 提供電能，后端蓋14與集成驅動關節(jié)殼體10間用螺釘11聯(lián)結并以密封圈12實現(xiàn)靜密封 即密封面無相對運動。電機定子17安裝于殼體10內部并以隔圈18固定。滾動軸承13安 裝于后端蓋14的向內伸出的筒裝結構的外壁，滾動軸承22安裝于集成驅動關節(jié)殼體10中 部向內伸出的安裝支撐板上，電機轉子15則支撐在滾動軸承13和滾動軸承22上。電機轉 子15的輸出軸聯(lián)結諧波減速器9的波發(fā)生器，并在電機轉子15上用軸用彈簧擋圈24限位 諧波減速器9。在輸出軸6的臺階面上安裝滾動軸承25，電機轉子15的軸端用滾動軸承25 支撐。諧波減速器的一個鋼輪以螺釘8固聯(lián)安裝于集成驅動關節(jié)殼體10中部向內伸出的 安裝支撐板上，諧波減速器9的輸出鋼輪則與集成驅動關節(jié)的輸出軸6以螺釘7固聯(lián)安裝 在一起。當電機轉子15轉動時，通過諧波減速器9降低其轉速并放大扭矩并通過輸出軸6 輸出，輸出軸6上安裝有點位器5的電滑環(huán)，用于檢測軸的轉動位置，電位器5的電刷則安 裝于安裝座23上。前端蓋1以螺釘安裝于集成驅動關節(jié)殼體10上，滾動軸承4安裝于前 端蓋內，并用于支撐輸出軸6，前端蓋1與集成驅動關節(jié)殼體10間用密封圈2實現(xiàn)靜密封， 輸出軸6與前端蓋1間以密封圈3實現(xiàn)動密封即密封面有相對轉動。在后端蓋14上的筒 狀結構伸入到集成驅動關節(jié)內部，筒狀結構內設有一平衡活塞19，活塞19與筒狀結構內壁 間用0型密封圈20密封，活塞19可以根據外壓變化而在筒狀結構內滑動，從而可以保持內 外壓力平衡，并實現(xiàn)整個結構的均壓密封，筒狀結構的端部安裝有一彈簧卡圈21，用于對活 塞19的運動進行限位。 整個集成驅動關節(jié)為均壓密封式結構；多數零部件采用鋁合金制造，表面進行硬 質陽極氧化處理，提高了裝置外殼的表面硬度、耐磨性、抗腐蝕能力。以上措施使整個機械 系統(tǒng)具有重量輕，體積小，作業(yè)能力強，耐海水腐蝕的特點。
權利要求一種水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)，包括一集成驅動關節(jié)殼體，在集成驅動關節(jié)殼體內設有電機定子、位于其內部的電機轉子和與電機轉子相接的諧波減速器；集成驅動關節(jié)殼體的兩端分別接有前端蓋和后端蓋，前端蓋上設有與諧波減速器連接的輸出軸，輸出軸在電機轉子的帶動下轉動；后端蓋上設有用于通入電纜的水密接插件；所述集成驅動關節(jié)殼體內充滿潤滑油，后端蓋上設有一伸入關節(jié)殼體內的筒狀結構，筒狀結構內設有一活塞，該活塞能根據外界水壓變化而在筒狀結構內滑動，從而調節(jié)殼體內的油壓保持內外壓力平衡實現(xiàn)均壓密封。
2. 根據權利要求1所述的水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)，其特征在于，所述集成驅動關 節(jié)殼體與前端蓋和后端蓋相接處分別采用密封圈實現(xiàn)靜密封。
3. 根據權利要求1或2所述的水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)，其特征在于，所述前端蓋與 輸出軸間采用密封圈實現(xiàn)動密封。
專利摘要一種水下作業(yè)系統(tǒng)集成驅動關節(jié)，在殼體內設有電機定子和轉子，電機轉子連接諧波減速器；殼體的兩端分別接有前端蓋和后端蓋，前端蓋上設有與諧波減速器連接的輸出軸，輸出軸在電機轉子的驅動下轉動，后端蓋上設有用于通入電纜的水密接插件。殼體內充滿潤滑油，在后端蓋上設有筒狀結構伸入殼體內部，筒狀結構內設有一平衡活塞，該活塞根據外壓變化而在筒狀結構內滑動，從而調節(jié)殼體內油壓保持內外壓力平衡實現(xiàn)均壓密封。本實用新型集成驅動關節(jié)采用密封結構，結構緊湊、重量輕，在用于深海作業(yè)系統(tǒng)的設計過程中，只需要將其集成到需要驅動的機械結構上即可，有利于水下作業(yè)系統(tǒng)設計的模塊化和標準化。
文檔編號B63C11/52GK201530468SQ20092027404
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權日2009年11月24日
發(fā)明者中 雄 , 唐國元, 徐國華, 徐筱龍, 肖治琥, 黃道敏 申請人:華中科技大學