CN207554724U - 短型水下电动直线缸机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水下机器人工程，具体地说是一种短型水下电动直线缸机构，电机位于A舱内，梯形丝杠螺杆、梯形丝杠螺母和推杆位于B舱内，并与电机并排设置，电机驱动器位于C舱内、驱动电机工作；梯形丝杠螺杆转动安装在缸体内，一端由B舱穿出、通过齿轮副与电机的输出端相连，另一端***推杆内、并与梯形丝杠螺母螺纹连接，推杆的一端与梯形丝杠螺母相连，另一端由缸体穿出；电机通过齿轮副带动梯形丝杠螺杆旋转，梯形丝杠螺杆与梯形丝杠螺母形成梯形丝杠副、将梯形丝杠螺杆的旋转运动转化为梯形丝杠螺母的直线运动，进而带动推杆输出直线运动。本实用新型具有结构紧凑、功能齐全、故障率低、充油进行压力补偿可全海深工作等优点。

Description

短型水下电动直线缸机构

技术领域

本实用新型涉及水下机器人工程，具体地说是一种短型水下电动直线缸机构，可应用于水下机械手等水下装备的研制。

背景技术

电机驱动具有体积重量小、功耗低、控制精度高，通过压力补偿器可实现全海深作业等优点，因此电机驱动装置在的水下机器人工程领域具有广阔的应用前景。

由于处于深海的特殊环境，水下驱动装置要求具有耐高压、耐腐蚀、结构紧凑、密封可靠等要求；针对水下机械手要求结构紧凑需求，研制出性能可靠、轴向长度较小的的水下电动直线缸具有重大意义。

实用新型内容

为了满足深海特殊环境对水下驱动装置的要求，本实用新型的目的在于提供一种短型水下电动直线缸结构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括缸体及分别容置于该缸体内的齿轮副、电机、梯形丝杠螺杆、梯形丝杠螺母、电机驱动器和推杆，其中缸体内设有A舱、B舱及C舱，所述电机位于A舱内，所述梯形丝杠螺杆、梯形丝杠螺母和推杆位于B舱内，并与电机并排设置，所述电机驱动器位于C舱内、驱动电机工作；所述梯形丝杠螺杆转动安装在缸体内，一端由所述B舱穿出、通过齿轮副与电机的输出端相连，另一端***推杆内、并与所述梯形丝杠螺母螺纹连接，所述推杆的一端与该梯形丝杠螺母相连，另一端由所述缸体穿出；所述电机通过齿轮副带动梯形丝杠螺杆旋转，该梯形丝杠螺杆与梯形丝杠螺母形成梯形丝杠副、将梯形丝杠螺杆的旋转运动转化为梯形丝杠螺母的直线运动，进而带动所述推杆输出直线运动；

其中：所述缸体上安装有为缸体提供压力补偿油和走线通道的充油走线接头，该充油走线接头与缸体内的所述A舱、B舱及C舱相连通；所述推杆的一端沿圆周方向均布有多个供压力补偿油通过的通油孔，该推杆一端两侧的B舱通过各所述通油孔相连通，实现所述B舱内部填充压力补偿油；

所述推杆一端的外表面与B舱的内壁之间设有导向带，该推杆的一端通过所述导向带与B舱的内壁滑动接触；

所述缸体包括后端盖、齿轮副固定件、电机梯形丝杠螺杆固定件及主壳体，该后端盖、齿轮副固定件、电机梯形丝杠螺杆固定件和主壳体之间依次密封连接、形成所述缸体；所述齿轮副位于后端盖与齿轮副固定件之间，该齿轮副通过滑动轴承分别与后端盖及齿轮副固定件连接；

所述主壳体为一端开口的中空结构，开口端与所述电机梯形丝杠螺杆固定件密封连接，该电机梯形丝杠螺杆固定件与主壳体围成的内部空间分成所述A舱、B舱及C舱；

所述后端盖与齿轮副固定件之间、齿轮副固定件与电机梯形丝杠螺杆固定件之间、电机梯形丝杠螺杆固定件与主壳体之间分别装有静密封圈，与外界分隔；

所述齿轮副包括两个相互啮合传动的带有齿轮的齿轮轴，其中一个带有齿轮的齿轮轴与所述电机的输出端相连，另一个带有齿轮的齿轮轴与所述梯形丝杠螺杆的一端相连；每个所述带有齿轮的齿轮轴的两端分别与后端盖上的滑动轴承内圈和齿轮副固定件上的滑动轴承内圈配合连接；

所述梯形丝杠螺杆通过推力球轴承和挡圈安装在电机梯形丝杠螺杆固定件上，在该电机梯形丝杠螺杆固定件轴向的两侧均设有推力球轴承，靠近所述梯形丝杠螺母一侧的推力球轴承通过电机梯形丝杠螺杆固定件和梯形丝杠螺杆上的轴肩定位，另一侧的推力球轴承通过安装在所述梯形丝杠螺杆上的挡圈顶紧定位；

所述主壳体与电机梯形丝杠螺杆固定件接触的一侧开有沟槽，所述电机引向电机驱动器的线由该沟槽通过；

所述缸体上安装有确保直线缸机构在海水中避免腐蚀的牺牲阳极。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.性能稳定：本实用新型中应用了齿轮副，齿轮传动具有传动平稳、传动比精确、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大等优点；本实用新型应用了梯形丝杠副具有自锁能力；本实用新型采用内置电机驱动器，避免了电机驱动器受外界环境的影响，具有更高的可靠性，且减少了走线数目。

2.结构紧凑：本实用新型的电机与直线运动输出端并列放置，大大减少了缸体轴向长度，结构更加紧凑。

3.本实用新型的主壳体上装有充油走线接头，通过充油走线接头可引入补偿油，实施压力补偿，确保在水下高压环境中能够正常工作。

4.本实用新型的主壳体上装有牺牲阳极，防止直线缸机构在海水中腐蚀。

5.调试、维护方便：本实用新型中的缸体分为多段，便于零件的安装和更换。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构剖视图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

其中：1为后端盖，2为齿轮副，3为齿轮副固定件，4为电机梯形丝杠螺杆固定件，5为电机，6为梯形丝杠螺杆，7为梯形丝杠螺母，8为电机驱动器，9为推杆，10为主壳体，11为静密封圈，12为滑动轴承，13为平键，14为挡圈，15为推力球轴承，16为动密封圈，17为充油走线接头，18为牺牲阳极，19为导向带，20为沟槽，21为通油孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1、图2所示，本实用新型包括缸体及分别容置于该缸体内的齿轮副2、电机5、梯形丝杠螺杆6、梯形丝杠螺母7、电机驱动器8和推杆9，其中缸体包括后端盖1、齿轮副固定件3、电机梯形丝杠螺杆固定件4及主壳体10，该后端盖1、齿轮副固定件3、电机梯形丝杠螺杆固定件4和主壳体10通过螺钉依次紧固密封连接、形成缸体，后端盖1与齿轮副固定件3之间、齿轮副固定件3与电机梯形丝杠螺杆固定件4之间、电机梯形丝杠螺杆固定件4与主壳体10之间分别装有静密封圈11，与外界分隔。主壳体10为一端开口的中空结构，开口端与电机梯形丝杠螺杆固定件4密封连接，该电机梯形丝杠螺杆固定件4与主壳体10围成的内部空间分成并排设置的A舱、B舱及C舱。电机5位于A舱内，梯形丝杠螺杆6、梯形丝杠螺母7和推杆9位于B舱内，并与电机5并排设置，电机驱动器8位于C舱内、驱动电机5工作。

齿轮副2位于后端盖1与齿轮副固定件3之间，该齿轮副2通过滑动轴承12分别与后端盖1及齿轮副固定件3连接。齿轮副2包括两个相互啮合传动的带有齿轮的齿轮轴，电机5固定于电机梯形丝杠螺杆固定件4上，输出端与其中一个带有齿轮的齿轮轴通过平键13连接传动，另一个带有齿轮的齿轮轴与梯形丝杠螺杆6的一端通过平键13相连。每个带有齿轮的齿轮轴的两端分别与后端盖1上的滑动轴承12内圈和齿轮副固定件3上的滑动轴承12内圈配合连接。梯形丝杠螺杆6通过推力球轴承15和挡圈14转动安装在电机梯形丝杠螺杆固定件4上，一端由B舱穿出，另一端***推杆9内、并与梯形丝杠螺母7螺纹连接，梯形丝杠螺母7与梯形丝杠螺杆6螺纹配合形成梯形丝杠副，且梯形丝杠副具有自锁能力；电机5输出的旋转运动通过齿轮副2传递到梯形丝杠螺杆6上，梯形丝杠副将旋转运动转化为直线运动。电机梯形丝杠螺杆固定件4轴向的两侧均设有推力球轴承15，靠近梯形丝杠螺母7一侧的推力球轴承15通过电机梯形丝杠螺杆固定件4和梯形丝杠螺杆6上的轴肩定位，另一侧的推力球轴承15通过安装在梯形丝杠螺杆6上的挡圈14顶紧定位。推杆9的一端与梯形丝杠螺母7通过螺钉固定连接，在梯形丝杠螺母7带动下可做直线运动，另一端由主壳体10穿出，并与主壳体10之间装有动密封圈16。电机5、齿轮副2、梯形丝杠螺杆6、梯形丝杠螺母7和推杆9构成了本实用新型的执行机构。

主壳体10上分别安装有充油走线接头17和牺牲阳极18，充油走线接头17为缸体提供补偿油和走线通道，牺牲阳极18保护直线缸在海水中避免腐蚀。充油走线接头17与A舱、B舱及C舱相连通。推杆9的一端沿圆周方向均布有多个供压力补偿油通过的通油孔21，推杆9一端两侧的B舱通过各通油孔21相连通，能够使B舱内部全部填充压力补偿油。通过向A舱、B舱及C舱注入压力补偿油，可平衡主壳体10受到的外界压力。推杆9一端的外表面与B舱的内壁之间设有导向带19，该推杆9的一端通过导向带19与B舱的内壁滑动接触，防止推杆9与B舱内壁干磨。主壳体10与电机梯形丝杠螺杆固定件4接触的接触面上中间部位开有沟槽20，为电机5向驱动器8引线提供通道。

本实用新型的工作原理为：

缸体内置的两个带有齿轮的齿轮轴组成了齿轮副2，梯形丝杠螺杆6和梯形丝杠螺母7组成梯形丝杠副，齿轮副2将电机5输出的旋转运动传递到梯形丝杠螺杆6，梯形丝杠副将旋转运动转化为梯形丝杠螺母7的直线运动，梯形丝杠螺母7带动推杆9做直线运动，推杆9输出直线力和位移。齿轮副2的加入将电机5与梯形丝杠副并列放置，减短了缸体轴向长度，使得结构更加紧凑；同时，本实用新型具有压力补偿功能，并装有牺牲阳极18，且所选驱动元器件均可在115MPa环境下工作。本实用新型在缸体内部充油进行压力补偿下能够在全海深环境中工作。

本实用新型具有结构紧凑，性能可靠、调试方便等优点。本实用新型中的电机5和梯形丝杠副采用并列式结构配置，减少了缸体轴向长度，结构更加紧凑并且内置电机驱动器，减少了走线数目，使其具有更高的可靠性。

Claims (10)

1.一种短型水下电动直线缸机构，其特征在于：包括缸体及分别容置于该缸体内的齿轮副(2)、电机(5)、梯形丝杠螺杆(6)、梯形丝杠螺母(7)、电机驱动器(8)和推杆(9)，其中缸体内设有A舱、B舱及C舱，所述电机(5)位于A舱内，所述梯形丝杠螺杆(6)、梯形丝杠螺母(7)和推杆(9)位于B舱内，并与电机(5)并排设置，所述电机驱动器(8)位于C舱内、驱动电机(5)工作；所述梯形丝杠螺杆(6)转动安装在缸体内，一端由所述B舱穿出、通过齿轮副(2)与电机(5)的输出端相连，另一端***推杆(9)内、并与所述梯形丝杠螺母(7)螺纹连接，所述推杆(9)的一端与该梯形丝杠螺母(7)相连，另一端由所述缸体穿出；所述电机(5)通过齿轮副(2)带动梯形丝杠螺杆(6)旋转，该梯形丝杠螺杆(6)与梯形丝杠螺母(7)形成梯形丝杠副、将梯形丝杠螺杆(6)的旋转运动转化为梯形丝杠螺母(7)的直线运动，进而带动所述推杆(9)输出直线运动。

2.根据权利要求1所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述缸体上安装有为缸体提供压力补偿油和走线通道的充油走线接头(17)，该充油走线接头(17)与缸体内的所述A舱、B舱及C舱相连通；所述推杆(9)的一端沿圆周方向均布有多个供压力补偿油通过的通油孔(21)，该推杆(9)一端两侧的B舱通过各所述通油孔(21)相连通，实现所述B舱内部填充压力补偿油。

3.根据权利要求1所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述推杆(9)一端的外表面与B舱的内壁之间设有导向带(19)，该推杆(9)的一端通过所述导向带(19)与B舱的内壁滑动接触。

4.根据权利要求1所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述缸体包括后端盖(1)、齿轮副固定件(3)、电机梯形丝杠螺杆固定件(4)及主壳体(10)，该后端盖(1)、齿轮副固定件(3)、电机梯形丝杠螺杆固定件(4)和主壳体(10)之间依次密封连接、形成所述缸体；所述齿轮副(2)位于后端盖(1)与齿轮副固定件(3)之间，该齿轮副(2)通过滑动轴承(12)分别与后端盖(1)及齿轮副固定件(3)连接。

5.根据权利要求4所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述主壳体(10)为一端开口的中空结构，开口端与所述电机梯形丝杠螺杆固定件(4)密封连接，该电机梯形丝杠螺杆固定件(4)与主壳体(10)围成的内部空间分成所述A舱、B舱及C舱。

6.根据权利要求4所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述后端盖(1)与齿轮副固定件(3)之间、齿轮副固定件(3)与电机梯形丝杠螺杆固定件(4)之间、电机梯形丝杠螺杆固定件(4)与主壳体(10)之间分别装有静密封圈(11)，与外界分隔。

7.根据权利要求4所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述齿轮副(2)包括两个相互啮合传动的带有齿轮的齿轮轴，其中一个带有齿轮的齿轮轴与所述电机(5)的输出端相连，另一个带有齿轮的齿轮轴与所述梯形丝杠螺杆(6)的一端相连；每个所述带有齿轮的齿轮轴的两端分别与后端盖(1)上的滑动轴承(12)内圈和齿轮副固定件(3)上的滑动轴承(12)内圈配合连接。

8.根据权利要求4所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述梯形丝杠螺杆(6)通过推力球轴承(15)和挡圈(14)安装在电机梯形丝杠螺杆固定件(4)上，在该电机梯形丝杠螺杆固定件(4)轴向的两侧均设有推力球轴承(15)，靠近所述梯形丝杠螺母(7)一侧的推力球轴承(15)通过电机梯形丝杠螺杆固定件(4)和梯形丝杠螺杆(6)上的轴肩定位，另一侧的推力球轴承(15)通过安装在所述梯形丝杠螺杆(6)上的挡圈(14)顶紧定位。

9.根据权利要求4所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述主壳体(10)与电机梯形丝杠螺杆固定件(4)接触的一侧开有沟槽(20)，所述电机(5)引向电机驱动器(8)的线由该沟槽(20)通过。

10.根据权利要求1所述的短型水下电动直线缸机构，其特征在于：所述缸体上安装有确保直线缸机构在海水中避免腐蚀的牺牲阳极(18)。