[发明专利]一种用于深海机械手的水压摆动缸机构

说明书

本发明公开了一种用于深海机械手的水压摆动缸机构，属于水下作业工具技术领域，包括壳体、前端盖、后端盖、活塞、活塞杆和输出轴；活塞将壳体内分为第一工作腔和第二工作腔；活塞杆与活塞相连接；输出轴的一端安装于后端盖，其输出端依次穿过活塞杆和前端盖并与前臂外壳连接，输出轴外表面与活塞杆内表面相啮合形成螺旋副，向第一工作腔与第二工作腔内通入不同压强的海水并作用于活塞的两个表面形成压力差以驱动活塞轴向移动，活塞驱动活塞杆沿轴向移动，在螺旋副的啮合下活塞杆的轴向移动转化为输出轴的旋转运动，从而带动机械前臂的摆动。本发明具有结构简单紧凑、重量轻，定位精度高，负载能力强，以海水作为工作介质避免环境污染的优点。

技术领域

本发明属于水下作业工具技术领域，更具体地，涉及一种用于深海机械手的水压摆动缸机构。

背景技术

深海机械手是进行深海勘探、科学考察、开发作业的重要装备，机械手可以在水下需要完成不同任务，如对水下钢缆、软缆剪切，清刷、打磨、切割、钻孔及连接件的装卸等作业任务。

在深海环境下的特殊工况下，海水作为液压工作介质具有一定的优越性，如解决油水混合污染问题(液压油与海水混合后会使得液压油性能的退化)、减少液压系统能量损失、液压系统结构简化。在水下作业时，海水液压系统可设置开放式系统，不用设置油箱、冷却系统等。但国内外尚无以海水作为工作介质的机械手及摆动关节。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于深海机械手的水压摆动缸机构，其目的在于通过不同压强海水产生的压力差作用于活塞两面从而驱动活塞杆带动输出轴轴向运动，由此解决传统传动机构因工作介质泄漏造成环境污染的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于深海机械手的水压摆动缸机构，所述摆动机构的一端通过连接机架与机械手连接，摆动机构的另一端与机械前臂的前臂外壳连接，该机构包括壳体、前端盖、后端盖、活塞、活塞杆和输出轴；

所述前端盖与所述后端盖分别设置于所述壳体的两端，并与所述壳体内腔形成工作腔体；

所述活塞设置于所述壳体并将所述工作腔体分为第一工作腔和第二工作腔；所述活塞杆与所述活塞相连接，其一端外表面与所述壳体的内表面相啮合形成花键副；所述输出轴的一端安装于所述后端盖，其输出端依次穿过所述活塞杆和前端盖并与所述前臂外壳连接，所述输出轴外表面与所述活塞杆内表面相啮合形成螺旋副；

工作时，向所述第一工作腔与第二工作腔内通入不同压强的海水并作用于所述活塞的两个表面形成压力差以驱动所述活塞轴向移动，所述活塞驱动所述活塞杆沿轴向移动，在螺旋副的啮合作用下使所述活塞杆的轴向移动转化为所述输出轴的旋转运动，从而带动机械前臂的摆动。

进一步地，本发明采用活塞的往复运动、多头螺旋的啮合运动及花键副的导向运动相结合，将活塞的轴向位移转化为输出轴的旋转运动，实现液压缸由直线运动到旋转运动的转换，采用花键副提供定位、导向运动。由于螺旋副的加工精度差，加工困难，产生的转角误差大，花键副的加工精度高，定位准确，产生的转角误差小，用两者结合的转角误差明显低于两级螺旋副的转角误差。花键副的机械效率较高，螺旋副的机械效率较低，采用两者结合的机械效率明显高于两级螺旋副的结构。

优选地，所述输出轴的输出端设有外花键，与所述前臂外壳的内花键连接传动。

优选地，所述壳体的内腔与所述输出轴在所述前端盖处形成润滑腔，所述花键副与所述螺旋副位于所述润滑腔内。进一步地，润滑腔内具有两种重要的摩擦副：螺旋副以及花键副，可以采用单独润滑，减少摩擦磨损，提高工作效率。