用于水下对接轴类零件的液压锁紧装置及其锁紧方法与流程

本发明涉及的是一种水下对接液压锁紧装置。

背景技术：

自治式水下机器人（简称auv）在深海探测、水下施工等领域发挥着重要的作用，但是由于其自身携带的能源有限，难以在水下长时间地连续工作，通常需要打捞上岸进行充电。而水下对接液压锁紧装置能够与auv进行对接，继而进行充电和数据交换，延长auv的作业时间。由于海洋中海流方向时常变化，为保证auv和对接装置的对接成功率，需调整对接装置开口方向使其与海流方向保持一致，在完成角度调整后需要对对接装置的转轴进行锁紧使其角度位置固定。因此轴类零件锁紧装置对于调整对接装置开口方向以及提高对接成功率具有十分重要的作用。

轴类零件是机械装备中常见的部件，很多大型机械设备通常需要通过旋转来改变自身位置从而实现相应的功能，因此这些设备会包含能够自由旋转的轴。在设备完成旋转达到相应的角度位置之后，通常需要相关装置对其轴类零件进行锁紧，以使其位置固定。针对包含有大直径竖直放置的轴类零件的机械设备，需要使用较大的力进行锁紧，此外，由于轴类零件外表面呈圆形，相对于矩形部件更容易发生锁紧装置与轴类零件虚接触的现象。因此，研制专门应用于不同直径轴类零件的锁紧装置，对于相关机械设备实现轴类零件位置固定具有重要的意义。

目前，适用于大直径竖直放置的轴类零件锁紧的装置很少。申请号为cn201410730024.2，名称为“轴座液压推进机构”的专利文件是通过顶杆压迫弹簧片的形式对轴座进行锁紧；专利号为zl201310594149.2，名称为“锁紧装置”的专利文件是通过固定住锁紧螺母实现将轴承锁紧的目的；专利号为zl201480001472.7，名称为“锁紧装置”的专利文件是通过装置中心两侧的弹性夹持部实现对导管的锁紧。以上专利的技术方式和应用对象均与本专利不同。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于不同直径轴类零件的一种轴类零件锁紧装置，锁紧装置通过若干个液压推进机构对轴类零件进行锁紧，压力传感器对每个液压推进机构的锁紧力进行检测，确保对轴类零件的精确锁紧。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于水下对接轴类零件的液压锁紧装置，包括支架机构、液压油装置、液压推进机构、角度检测装置、压力检测装置以及上位机，其中，

所述支架机构包括上部轴套、连接耳、连接架和连接盘，轴类零件外壁通过轴承与上部轴套旋转支撑连接，上部轴套的外壁上连接连接耳，连接耳与连接架的一端连接，连接架另一端固定连接所述连接盘后支撑于水底，连接盘的中央为轴类零件，连接盘的盘周上绕轴类零件的周向均匀设置若干所述液压推进机构，若干液压推进机构能够将所述轴类零件锁紧或松开；

每个液压推进机构均通过电磁换向阀与液压油装置连接；

所述液压推进机构包括：液压马达、齿轮传动机构、丝杠螺母副以及锁紧块；其中，液压马达的传动轴通过齿轮传动机构与丝杠螺母副传动连接，丝杠螺母副上的螺母副与锁紧块固定连接；

所述角度检测装置设置在上部平台上，用于实时检测轴类零件所在的角度位置；

所述压力检测装置设置于每个液压推进机构的液压回路中；

所述下位机与所述液压油装置、电磁换向阀、角度检测装置以及压力检测装置控制连接。

所述液压推进机构包括四个，四个液压推进机构在连接盘上相互间呈90°角布置。

所述锁紧块包括：两个夹爪、连接在两个夹爪之间的平板以及过渡圆柱块，每个夹爪与平板之间均呈135°角，平板通过螺栓与过渡圆柱块相连，过渡圆柱块嵌设在丝杠螺母副的螺母副内。

所述齿轮传动机构外部设有齿轮盒，液压马达和丝杠螺母副分布在所述齿轮盒两侧并通过螺栓与齿轮盒相连；液压马达的传动轴穿过齿轮盒与齿轮传动机构中的主动齿轮通过键相连，齿轮传动机构中的从动齿轮与丝杠通过键相连，齿轮盒上开有用于与连接盘螺栓连接的螺纹孔。

所述连接盘包括圆盘及底盘，圆盘通过连接架固定连接在水下对接装置的最底部，圆盘上通过螺栓紧固件连接所述底盘。

所述底盘包括上底盘和下底盘，上底盘与下底盘之间通过螺栓进行连接，下底盘上设有螺栓连接孔。

所述角度检测装置为电子罗盘。

所述压力检测装置为压力传感器。

本发明还公开了一种基于所述用于水下对接轴类零件的液压锁紧装置的锁紧方法，包括以下几个步骤：

第一步、上部平台带动轴类零件旋转，角度检测装置对轴类零件调整角度进行实时检测，并将检测信号发送给下位机；

第二步、当下位机检测到轴类零件完成角度调整后需要对轴类零件进行锁紧使其角度位置固定时，下位机发送指令给液压油装置，液压油装置将液压油注入到液压管路中，同时，电磁换向阀开启，连接盘上的若干液压推进机构同时对轴类零件进行锁紧；

第三步、当完成锁紧后，液压推进机构中的液压马达停止转动，压力检测装置检测每个液压推进机构的液压回路中的工作压力，将压力信号传输给下位机，下位机上显示有每个锁紧块的锁紧力，方便操作者读取，如果某个液压推进机构发生虚接触现象或者锁紧力不足，则其显示的锁紧力值会比较小，此时通过下位机控制电磁换向阀对锁紧块的位置进行微调，确保对轴类零件的精确锁紧。

本发明技术方案的优点主要体现在：

1、本装置中的液压推进机构通过齿轮传动机构、丝杠螺母副两个机构进行减速，使锁紧块以较低的速度进行锁紧，既可以使液压系统精确调整锁紧块的位置，又增大了锁紧块对轴类零件的锁紧力，可满足大型轴类零件对锁紧力的要求；

2、本装置的锁紧块拆装十分方便，针对不同直径的轴类零件，只需更换锁紧块即可实现锁紧，扩大了锁紧装置的应用范围，满足了不同直径轴类零件的锁紧要求；

3、本锁紧装置的多个液压推进机构在同一水平面内绕轴类零件周向均匀布置，多个液压推进机构同时运动，使四个锁紧块上的共8个夹爪对轴类零件进行锁紧，克服了单一机构容易与轴类零件发生虚接触或打滑现象的难题；

4、该装置的多个液压推进机构液压回路上均有压力传感器对液压推进机构的锁紧力进行检测、控制，避免发生虚接触或锁紧力不足的现象，确保对轴类零件的精确锁紧。

附图说明

图1是锁紧装置的俯视图；

图2是锁紧装置的主视图；

图3是单个液压推进机构的剖视图；

图4是压力传感器的位置示意图及液压原理图；

图5是轴类零件示意图及电子罗盘位置图；

图6是下位机控制电路原理图。

其中，1为锁紧块；2为过渡圆柱块；3为丝杠螺母副；4为主动齿轮；5为被动齿轮；（6，11，12，13）为齿轮盒；7为液压马达；8为上底盘；9为下底盘；10为安装座；14为15为螺母副；16为套筒；17为丝杠；18为过滤器；19为电机；20为柱塞泵；21为单向阀；22为电磁换向阀；23为压力传感器；24为溢流阀；25为油箱；26为圆盘；27为轴类零件；28为平台；29为电子罗盘。

具体实施方式

下面结合具体实施例以及说明书附图对本发明的技术方案做更详细的描述。

如图5所示，所示，轴类零件27的上方与平台28相连，电子罗盘29安装在轴类零件的顶端，通过电缆将平台28的角度信号实时发送到下位机。

轴类零件27的底部是自由旋转的，坐落在圆盘26上。底盘通过螺栓紧固件固定在圆盘26上。

底盘上表面沿盘周对称设置4个液压推进机构，每个液压推进机构包括锁紧块1、过渡圆柱块2、丝杠螺母副3、主动齿轮4、被动齿轮5、齿轮盒6、液压马达7。

锁紧块1通过螺栓与过渡圆柱块2相连，过渡圆柱块2嵌在螺母副15内并通过定位销钉固定，从而使锁紧块1固定在螺母副15前端，液压马达7和丝杠螺母副3分布在齿轮盒6两侧并通过螺栓与齿轮盒6相连，液压马达7与主动齿轮4通过键相连，丝杠17与被动齿轮5同样通过键相连，丝杠17外侧是套筒16，套筒16与齿轮盒6通过螺栓进行连接，丝杠17、螺母副15、套筒16共同构成丝杠螺母副3。

作为本发明技术方案的进一步限定，所述底盘包括上底盘8和下底盘9，上底盘8,与下底盘9通过螺栓进行连接，下底盘9开有通孔，通过螺栓连接件与圆盘26相连接。

液压推进机构的齿轮盒6上开有螺纹孔，齿轮盒6外侧是安装座10，齿轮盒6、安装座10通过螺栓连接固定在锁紧装置的上底盘8上。

压力传感器23通过螺纹连接直接安装在4个液压回路之中，当需要对轴类零件进行锁紧时，电机19带动柱塞泵20将液压油从油箱25经过滤器18注入到液压管路中，单向阀21防止液压油回流，溢流阀24的作用是设定系统的最大工作压力。

本发明公开了一种基于所述用于水下对接轴类零件的液压锁紧装置的锁紧方法，包括以下几个步骤：

第一步、上部平台带动轴类零件旋转，角度检测装置对轴类零件调整角度进行实时检测，并将检测信号发送给下位机；

第二步、当下位机检测到轴类零件完成角度调整后需要对轴类零件进行锁紧使其角度位置固定时，下位机发送指令给液压油装置，液压油装置将液压油注入到液压管路中，同时，电磁换向阀开启，连接盘上的若干液压推进机构同时对轴类零件进行锁紧；

第三步、当完成锁紧后，液压推进机构中的液压马达停止转动，压力检测装置检测每个液压推进机构的液压回路中的工作压力，将压力信号传输给下位机，下位机上显示有每个锁紧块的锁紧力，方便操作者读取，如果某个液压推进机构发生虚接触现象或者锁紧力不足，则其显示的锁紧力值会比较小，此时通过下位机控制电磁换向阀对锁紧块的位置进行微调，确保对轴类零件的精确锁紧。