CN111605686A - 一种rov与工具库机械对接锁紧机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种ROV与工具库机械对接锁紧机构，包括对接头机构和对接座两部分，对接头机构依靠其端部的锁紧锥头与对接座的喇叭形导向口，完成导向，***到对接座中，锁紧锥头整体呈圆锥形结构，位于其上部的圆周侧面上，沿周向均匀设有至少三个凸起的扇叶部，对接座中设有与所述扇叶部配合的定位部；对接头机构上的驱动件通过传动件与锁紧锥头连接，驱动锁紧锥头轴向伸入对接座中，使扇叶部与定位部自动定位配合锁紧。本发明具备导向功能，在ROV运动误差范围内完成对接；具备机械自锁功能，在ROV停机或故障时避免液压泄漏等原因造成锁紧不可靠，造成工具库在水中脱落；自动定位精度高，为电、液连接器的对接提供很好的对接条件。
Description
技术领域
本发明涉及ROV与工具库机械对接技术领域，尤其是一种ROV与工具库机械对接锁紧机构。
背景技术
作业级ROV本体具备航行运动、摄像观察等功能，再配置机械手和作业工具，可完全替代潜水员，在大深度、恶劣海况环境中，完成观察、轻作业、重作业任务等。为进一步扩展作业级ROV作业能力，往往需要配置作业工具库。作业工具库搭载于ROV下方，内部存放作业工具。目前，作业工具库通常采用螺栓连接方式，只能依靠陆上人工操作，无法实现ROV在水下自动更换工具库，因此需要ROV与工具库的水下对接机构。
作业工具库作为ROV作业能力扩展模块，需要可靠的机械自锁功能，现有技术中通常采用的液压锁紧结构，在ROV停机后由于泄漏原因导致锁紧不可靠，此外ROV与工具库需要电、液连接器的对接，为满足电、液连接器对接精度要求，需要机械对接时具备更高的对接精度。现有的可用于ROV与工具库机械对接锁紧机构无法满足这些要求。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种ROV与工具库机械对接锁紧机构，提高锁紧可靠性，满足电、液连接器对接精度要求。
本发明所采用的技术方案如下：
一种ROV与工具库机械对接锁紧机构，包括对接头机构和对接座两部分，对接头机构依靠其端部的锁紧锥头与对接座的喇叭形导向口，完成导向，***到对接座中，锁紧锥头整体呈圆锥形结构，位于其上部的圆周侧面上，沿周向均匀设有至少三个凸起的扇叶部，对接座中设有与所述扇叶部配合的定位部；对接头机构上的驱动件通过传动件与锁紧锥头连接，驱动锁紧锥头轴向伸入对接座中，使扇叶部与定位部自动定位相互配合锁紧。
其进一步技术方案为：
所述扇叶部的具体结构：沿圆周方向延伸的外侧面呈螺旋式沿周向延伸的圆弧形结构，两端沿轴向延伸的轴向端面分别呈梯形结构，且扇叶部的厚度沿螺旋延伸方向逐渐增大；所述外侧面底部和锁紧锥头的圆锥曲面圆滑过渡成一体，形成楔形结构。
对接座整体呈法兰管结构，其内设有导向孔，所述导向孔内圆面呈喇叭口形状，在导向孔内圆面上设有至少三个沿径向延伸的定位块，所述定位块沿轴向的纵截面呈楔形结构，沿径向的横截面成环形结构，所述定位块和扇叶部在轴向上卡接配合，三个定位块呈中心对称分布。
导向孔槽口边缘沿圆周方向设有至少三个凸缘，凸缘呈外凸弧形状向圆心方向沿径向延伸，凸缘位于定位块下部，两者对应设置，凸缘的外凸弧面与所述扇叶部的外侧面在径向上抵接配合。
对接座上端的法兰端面上，设有第一螺栓安装孔。
对接头机构的结构还包括：分别作为所述驱动件、传动件的摆动油缸、与摆动油缸输出端通过联轴器连接的回转轴，所述回转轴另一端与所述锁紧锥头连接；所述回转轴安装于一基座内的轴线中心孔中，回转轴为阶梯轴，回转轴上部轴肩部分通过止推垫片安装于轴线中心孔的台阶上，回转轴下部通过安装回转轴承与轴线中心孔配合，回转轴底端通过螺栓与锁紧锥头连接，锁紧锥头顶部端面圆周一圈设有安装所述螺栓的第二螺栓安装孔，第二螺栓安装孔的内圈设有与回转轴底端配合用于传递旋转扭矩的方形键槽。
位于轴线中心孔上部的基座内，形成有直径增大的内孔，内孔底部端面上连接有与回转轴顶面配合的压盖，压盖中部形成容纳所述联轴器的通孔。
压盖的通孔内通过法兰轴承与回转轴配合，限制回转轴轴向窜动。
摆动油缸底部通过连接柱安装于基座的顶端面上。
所述对接头安装在ROV底部，对接口安装与工具库顶部。
本发明的有益效果如下：
本发明ROV与工具库机械对接锁紧机构结构紧凑，可靠性高。ROV与工具库机械对接锁紧机构可以在水下完成ROV与工具库的对接与锁紧。具备导向功能，可在ROV运动误差范围内完成对接；具备机械自锁功能，在ROV停机或故障时不会由于液压泄漏等原因造成锁紧不可靠，造成工具库在水中脱落；具备较高的自动定位精度，为电、液连接器的对接提供很好的对接条件。
附图说明
图1为本发明对接头机构和对接座对接前状态的结构示意图。
图2为本发明对接头机构的结构示意图。
图3为本发明锁紧锥头的结构示意图。
图4为图3的俯视图。
图5为本发明对接座的结构示意图。
图6为对接座的俯视图。
图7为图6中B-B截面剖视图。
图8为本发明对接头机构和对接座对接后状态的结构示意图。
图9为本发明对接头机构和对接座对接后相互配合的结构示意图。
其中：1、摆动油缸；2、联轴器；3、连接柱；4、压盖；5、法兰轴承；6、止推垫片；7、基座；8、回转轴承；9、回转轴；10、锁紧锥头；11、对接头机构；12、对接座；101、扇叶部；102、第二螺栓安装孔；103、方形键槽；121、定位块；122、凸缘；123、第一螺栓安装孔；1011、外侧面；1012、轴向端面。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的ROV与工具库机械对接锁紧机构，包括对接头机构11和对接座12两部分，对接头机构11依靠其端部的锁紧锥头10与对接座12的喇叭形导向口，完成导向，***到对接座12中，锁紧锥头10整体呈圆锥形结构，位于其上部的圆周侧面上，沿周向均匀设有至少三个凸起的扇叶部101，对接座12中设有与扇叶部101配合的定位部；对接头机构11上的驱动件通过传动件与锁紧锥头10连接，驱动锁紧锥头10轴向伸入对接座12中，使扇叶部101与定位部自动定位相互配合锁紧。
如图3和图4所示，扇叶部101的具体结构：沿圆周方向延伸的外侧面1011呈螺旋式沿周向延伸的圆弧形结构，两端沿轴向延伸的轴向端面1012分别呈梯形结构，且扇叶部101的厚度沿螺旋延伸方向逐渐增大；外侧面1011底部和锁紧锥头10的圆锥曲面圆滑过渡成一体，形成楔形结构。
如图5-图7所示，对接座12整体呈法兰管结构，其内设有导向孔，导向孔内圆面呈喇叭口形状，在导向孔内圆面上设有至少三个沿径向延伸的定位块121，定位块121沿轴向的纵截面呈楔形结构，沿径向的横截面成环形结构，定位块121和扇叶部101在轴向相互卡接配合，三个定位块121呈中心对称分布。
导向孔槽口边缘沿圆周方向设有至少三个凸缘122，凸缘122呈外凸弧形状向圆心方向沿径向延伸，凸缘122位于定位块121下部，两者对应设置，凸缘122的外凸弧面与扇叶部101的外侧面1011在径向相互抵接配合。
对接座12上端的法兰端面上，设有第一螺栓安装孔123，法兰端面用于与锁紧机构基座7对接面配合，定位和锁紧。
如图2-图4所示，对接头机构11的结构还包括：分别作为驱动件、传动件的摆动油缸1、与摆动油缸1输出端通过联轴器2连接的回转轴9，回转轴9另一端与锁紧锥头10连接；回转轴9安装于一基座7内的轴线中心孔中，回转轴9为阶梯轴，回转轴9上部轴肩部分通过止推垫片6安装于轴线中心孔的台阶上，回转轴9下部通过安装回转轴承8与轴线中心孔配合，回转轴9底端通过螺栓与锁紧锥头10连接，锁紧锥头10顶部端面圆周一圈设有安装螺栓的第二螺栓安装孔102，第二螺栓安装孔102的内圈设有与回转轴9底端配合用于传递旋转扭矩的方形键槽103。
位于轴线中心孔上部的基座7内，形成有直径增大的内孔，内孔底部端面上连接有与回转轴9顶面配合的压盖4，压盖4中部形成容纳联轴器2的通孔。
压盖4的通孔内通过法兰轴承5与回转轴9配合，限制回转轴9轴向窜动。
摆动油缸1底部通过连接柱3安装于基座7的顶端面上。
本发明的设计原理：
对接头安装在ROV底部，对接口安装与工具库顶部。
工作时，对接头机构11竖直向下***对接座12并进行锁紧。对接头机构11对接依靠端部的锁紧锥头10与对接座的喇叭形导向口完成导向，***到对接座中。
锁紧动作由机构端部锁紧锥头10周向的三个扇叶部101与对接座12内部的三个楔形结构定位块121相互作用产生轴向力，配合基座7的锁紧平面，完成对对接座的锁紧。楔形角度小于摩擦角，具备自锁功能。
基座7法兰下端面与对接座对接平面相互配合，完成轴向Z、以及绕水平X、Y轴的旋转方向的定位，在锁紧锥头10旋转锁紧过程中，其径向凸轮结构(外侧面1011沿周向延伸呈圆弧形结构，且扇叶部101的厚度沿螺旋延伸方向逐渐增大)与对接口座12内定位凸缘相互配合，完成水平X、Y方向的定位，两组对接锁紧机构即可完成Z轴转向的定位，从而完成精确定位。
上述过程中锁紧锥头10周向的三个扇叶部101在轴向上呈楔形结构，可与对接座12内部的三个定位块121上的楔形结构相互作用完成旋转锁紧，三个扇叶部101在横截面上是凸轮结构(外侧面1011沿周向延伸呈圆弧形结构，且扇叶部101的厚度沿螺旋延伸方向逐渐增大)，可与三个凸缘122相互配合自动定位。
锁紧锥头10由四个螺栓安装于回转轴9端面，并通过回转轴9端面的方键配合传递扭矩。回转轴9安装于基座轴线中心孔，回转轴9为阶梯轴，轴肩通过止推垫片6安装于基座7内孔中，主要承受轴向的锁紧力，回转轴9下部分通过安装回转轴承8与基座7内孔配合，保证回转轴9的转动精度，回转轴9上部分安装有与压盖4配合，压盖4通过螺栓安装与基座7上方最大的内孔下端面，并通过法兰轴承5与回转轴9配合，限制回转轴9轴向窜动。回转轴9上端通过联轴器2与摆动油缸1连接，由摆动油缸1为其提供扭力。摆动油缸1安装于连接柱3上，连接柱3安装于基座7上端面。
锁紧锥头10结构主要功能是导向、定位和锁紧。锁紧锥头10总体为圆锥形结构，下端小，上端大，可以顺利***到对接座12中。锁紧锥头10圆周有三个扇叶形结构，呈中心对称分布，在竖直方向上呈楔形，楔形面可与对接座12楔形面配合，用于轴向锁紧，且楔形角度小于摩擦角，可自锁；在水平方向为凸轮形，凸轮面与对接座12定位凸缘配合，用于径向定位。锁紧锥头10中部有4个轴向的螺栓安装孔，用于安装到回转轴上，顶部端面有方形键槽，用于传递旋转扭矩。
对接座12总体呈为法兰管结构。内孔(导向孔)为喇叭口形状，起导向作用；在导向孔圆周壁具有三个楔形结构定位块121，呈中心对称分布，用于与锁紧锥头10上扇叶部101楔形结构配合完成锁紧；在导向孔圆周三个楔形结构定位块121的下面(更靠近导向孔的槽口边缘处)三个定位凸缘122，用于水平方向定位。对接座12上端面为法兰结构，有六个螺栓安装孔，法兰端面用于与锁紧机构基座7对接面配合，定位和锁紧。
本发明的工作过程：
如图1和图8，分别为对接锁紧机构锁紧前和锁紧后的状态。
工作时，对接头机构11竖直向下***到对接座12中，到位后，摆动油缸1驱动回转轴9旋转，进而带动锁紧锥头10旋转，其圆周的凸轮结构和楔形结构分别与对接座12内孔圆周壁的定位凸缘122和楔形结构定位块121相互作用，完成定位和锁紧。锁紧锥头10凸轮结构与对接座12内孔圆周壁的定位凸缘相互作用，完成定位，锁紧锥头10楔形锁紧结构与对接座12楔形锁紧结构相互作用，完成锁紧。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：包括对接头机构(11)和对接座(12)两部分，对接头机构(11)依靠其端部的锁紧锥头(10)与对接座(12)的喇叭形导向口，完成导向，***到对接座(12)中，锁紧锥头(10)整体呈圆锥形结构，位于其上部的圆周侧面上，沿周向均匀设有至少三个凸起的扇叶部(101)，对接座(12)中设有与所述扇叶部(101)配合的定位部；对接头机构(11)上的驱动件通过传动件与锁紧锥头(10)连接，驱动锁紧锥头(10)轴向伸入对接座(12)中，使扇叶部(101)与定位部自动定位相互配合锁紧。
2.如权利要求1所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：所述扇叶部(101)的具体结构：沿圆周方向延伸的外侧面(1011)呈螺旋式沿周向延伸的圆弧形结构，两端沿轴向延伸的轴向端面(1012)分别呈梯形结构，且扇叶部(101)的厚度沿螺旋延伸方向逐渐增大；所述外侧面(1011)底部和锁紧锥头(10)的圆锥曲面圆滑过渡成一体，形成楔形结构。
3.如权利要求2所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：对接座(12)整体呈法兰管结构，其内设有导向孔，所述导向孔内圆面呈喇叭口形状，在导向孔内圆面上设有至少三个沿径向延伸的定位块(121)，所述定位块(121)沿轴向的纵截面呈楔形结构，沿径向的横截面成环形结构，所述定位块(121)和扇叶部(101)在轴向上卡接配合，三个定位块(121)呈中心对称分布。
4.如权利要求3所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：导向孔槽口边缘沿圆周方向设有至少三个凸缘(122)，凸缘(122)呈外凸弧形状向圆心方向沿径向延伸，凸缘(122)位于定位块(121)下部，两者对应设置，凸缘(122)的外凸弧面与所述扇叶部(101)的外侧面(1011)在径向上抵接配合。
5.如权利要求3所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：对接座(12)上端的法兰端面上，设有第一螺栓安装孔(123)。
6.如权利要求1所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：对接头机构(11)的结构还包括：分别作为所述驱动件、传动件的摆动油缸(1)、与摆动油缸(1)输出端通过联轴器(2)连接的回转轴(9)，所述回转轴(9)另一端与所述锁紧锥头(10)连接；
所述回转轴(9)安装于一基座(7)内的轴线中心孔中，回转轴(9)为阶梯轴，回转轴(9)上部轴肩部分通过止推垫片(6)安装于轴线中心孔的台阶上，回转轴(9)下部通过安装回转轴承(8)与轴线中心孔配合，回转轴(9)底端通过螺栓与锁紧锥头(10)连接，锁紧锥头(10)顶部端面圆周一圈设有安装所述螺栓的第二螺栓安装孔(102)，第二螺栓安装孔(102)的内圈设有与回转轴(9)底端配合用于传递旋转扭矩的方形键槽(103)。
7.如权利要求6所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：位于轴线中心孔上部的基座(7)内，形成有直径增大的内孔，内孔底部端面上连接有与回转轴(9)顶面配合的压盖(4)，压盖(4)中部形成容纳所述联轴器(2)的通孔。
8.如权利要求7所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：压盖(4)的通孔内通过法兰轴承(5)与回转轴(9)配合，限制回转轴(9)轴向窜动。
9.如权利要求6所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：摆动油缸(1)底部通过连接柱(3)安装于基座(7)的顶端面上。
10.如权利要求1所述的ROV与工具库机械对接锁紧机构，其特征在于：所述对接头安装在ROV底部，对接口安装与工具库顶部。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200901 |
|
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