一种重载装运机构的制作方法

本发明涉及机械工程领域和水下机器人领域，特别是一种重载装运机构。

背景技术：

水下机器人凭借其体积小、可控性好、安全性高以及搭载灵活等优点成为海洋领域的研究热点，在军事、科学研究、石油、渔业等领域得到了广泛运用。

随着人类对海洋探索的逐渐深入，对水下机器人的要求也越来越高，水下机器人正在朝着更大、更强发展，大型、超大型水下机器人研发如火如荼。

(超)大型水下机器人，需要配备更大的能源系统，采用目前锂电池组，重量可达吨级；搭载的载荷种类越来越多，体积、重量也越来越大，例如大型侧扫声纳、合成孔径声纳、鱼雷等，重量可达到数百公斤。各种载荷、锂电池组都需要通过地面装运机构运输并安装到水下机器人内部。

目前水下机器人搭载能力都比较低，一般都是几十公斤(少数可以达到约一百公斤)，因此现有地面装运机构装运重量轻，一般为百公斤量级或更小；结构上都采用圆滚轮、方形导轨进行轴向运动，无法满足多个自由度的调节、安装。同时，圆滚轮突出缺点是精度差，刚性低，摩擦阻力大，无法实现人力推进与调节；方形导轨对安装要求很高，且其上的滑块和轨道不易分离，安装维修难度很高。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种重载装运机构，解决了现有机构运载能力低、调节功能差、装载效率低、费时费力的问题。

本发明的技术解决方案是：一种重载装运机构，包括：直线驱动系统i、安装支撑台i、联轴节i、轴承压板i、轴承i、轴承座i、滚珠丝杠i、大直齿轮、工作台、齿轮安装平台、旋转平台、支撑轴承座i、导轨i、交叉滚子轴承、小直齿轮、压紧螺钉、压紧板、旋转驱动系统、旋转驱动安装支架、直线驱动系统ii、安装支撑台ii、联轴节ii、轴承压板ii、轴承座ii、轴承ii、滚珠丝杠ii、支座、底盘、旋转安装支撑平台、滚柱直线轴承、支撑轴承座ii、直线推杆、旋转外平台、定位导向杆、连接耳片、连接销、u形接头、导轨ii；

将导轨i通过螺钉装在旋转平台。在滚珠丝杠i两端装入一对轴承i，并通过轴承压板i和止动环将之安装在轴承座i、支撑轴承座i之间，使得轴承i、轴承座i、滚珠丝杠i、支撑轴承座i紧密连接。轴承压板i安装在左端轴承左侧，与止动环配合将轴承i轴向压紧。使用螺钉将轴承座i、支撑轴承座i安装在旋转平台上。

将直线驱动系统i通过螺钉与安装支撑台i连接，再将其通过螺钉安装在旋转平台。通过联轴节i，使得直线驱动系统i的输出轴与滚珠丝杠i左端输入轴相连，传递动力。

将滚柱直线轴承通过螺钉安装在底盘上。

将导轨ii通过螺钉装在底盘上。在滚珠丝杠ii两端装入一对轴承ii并通过轴承压板ii和止动环将之安装在轴承座ii、支撑轴承座ii之间，使得轴承ii、轴承座ii、滚珠丝杠ii、支撑轴承座ii紧密连接。轴承压板ii安装在左端轴承左侧，与止动环配合将轴承ii轴向压紧。使用螺钉将轴承座ii、支撑轴承座ii安装在底盘上。

将直线驱动系统ii通过螺钉与安装支撑台ii连接，再将其通过螺钉安装在底盘。通过联轴节ii，使得直线驱动系统ii的输出轴与滚珠丝杠ii左端输入轴相连，传递动力。

使用螺钉，将支座安装在滚珠丝杠ii的螺母、导轨ii的滑块上。

通过螺钉，将直线推杆与支座紧密连接。通过直线推杆头部的螺纹，将u形接头与直线推杆连接在一起。将连接耳片与旋转外平台通过螺钉连接在一起，再通过连接销，将连接耳片与u形接头连接在一起，使得旋转外平台、连接耳片、u形接头、直线推杆与支座紧密连接。直线推杆配合连接耳片、连接销和u形接头，使得机构能够做z轴(垂直方向)直线运动以及俯仰运动。

将大直齿轮从上方装入齿轮安装平台上，使用螺钉连接在一起。再将齿轮安装平台通过螺钉与交叉滚子轴承的内圈紧密连接。然后通过螺钉，将交叉滚子轴承的外圈固定在旋转安装支撑平台上。大直齿轮、齿轮安装平台、交叉滚子轴承、旋转安装支撑平台中心轴线重合。

将旋转驱动系统通过螺钉安装在旋转驱动安装支架上。使用压紧螺钉、压紧板将小直齿轮固定在旋转驱动系统的伸出轴上。然后再将旋转驱动安装支架通过螺钉，与旋转安装支撑平台紧密相连。所述小直齿轮与大直齿轮啮合形成齿轮组进行传动，使得机构可以实现±360°运动。

通过螺钉，使得上述连接后的旋转平台与齿轮安装平台紧密连接。

将工作台通过螺钉与滚珠丝杠i的螺母、导轨i的方形滑块紧密连接在一起。

将定位导向杆从右侧安装在上述连接后的底盘前端。

所述小直齿轮与大直齿轮啮合形成齿轮组进行传动，使得机构可以实现±360°运动。

所述直线推杆配合连接耳片、连接销和u形接头，使得机构能够做z轴(垂直方向)直线运动以及俯仰运动。

所述大直齿轮、齿轮安装平台、交叉滚子轴承、旋转安装支撑平台中心轴线重合。

所述滚珠丝杠i、轴承座i、支撑轴承座i之间装入一对轴承i采用面对面方式安装。

所述滚珠丝杠ii、轴承座ii、支撑轴承座ii之间装入一对轴承ii采用面对面方式安装。

所述底盘是u形结构

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明可以实现机构x、y、z轴直线位移运动，调节范围大(x轴调节范围±200毫米、y轴调节范围±80毫米、z轴10毫米)，调节精度高(x、y、z轴调节精度都为0.1毫米)，不再需要人工搬运重物进行微调，调节灵活、方便，可以满足多种载荷大范围安装要求，大大提高了安装效率；

(2)本发明采用一体化电动推杆作为垂直方向调节用，安装、调节、维修方便、灵活，配合连接耳片、连接销和u形接头，使得机构能够做±2.5°的俯仰运动，可满足多种任务需求，大大提高了安装效率；

(3)本发明采用精密直齿轮组进行回转运动，调节灵活、精度高；并采用交叉滚子轴承作为旋转支撑，承载力高，可满足多种任务需求，有效提高了安装效率；

(4)本发明采用滚柱直线轴承作为运动导向与支撑部件，配合圆形轨道，整个机构刚性好，运载能力强(≥2吨)，摩擦阻力非常小，可以实现人工轻松拖曳，大大提高了运输效率。同时，滚柱直线轴承有有良好的自调心功能，而且可以和轨道轻松分离，使得整个机构可以轻松跨越厘米量级的间隙，进入水下机器人内部，方便安装，大大提高了安装效率；

(5)本发明采用将导轨ii、滚珠丝杠ii等放在u型底盘的最低处，并且将旋转部分放在四个直线推杆之间，有效降低了机构的高度，方便机构进出水下机器人，增大调节范围，可满足多种任务需求。

附图说明

图1为本发明重载装运机构结构示意图；

图2为本发明重载装运机构前视图；

图3为本发明重载装运机构俯视图；

图4为本发明重载装运机构侧视图；

图5为本发明重载装运机构在轨道上的示意图。

具体实施方式

本发明克服现有技术的不足，提供了一种重载装运机构，解决了现有机构运载能力低、调节功能差、装载效率低、费时费力的问题一种重载装运机构，包括直线驱动系统i、安装支撑台i、联轴节i、轴承压板i、轴承组i、轴承座i、滚珠丝杠i、大直齿轮、工作台、齿轮安装平台、旋转平台、支撑轴承座i、导轨、交叉滚子轴承、小直齿轮、压紧螺钉、压紧板、旋转驱动系统、旋转驱动安装支架、直线驱动系统ii、安装支撑台ii、联轴节ii、轴承压板ii、轴承座ii、轴承组ii、滚珠丝杠ii、支座、底盘、旋转安装支撑平台、滚柱直线轴承、支撑轴承座ii、直线推杆、旋转外平台、定位导向杆、连接耳片、连接销、u形接头、导轨ii，可以实现机构x、y、z轴直线位移运动、俯仰运动以及回转运动，运载能力强，可达到吨级，且运动灵活、方便，大大提高了装载效率。下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种重载装运机构，如图1所示为本发明重载装运机构结构示意图，如图2所示为本发明重载装运机构前视图，如图3所示为本发明重载装运机构俯视图，如图4所示为本发明重载装运机构侧视图，如图5所示为本发明重载装运机构在轨道上的示意图，包括：直线驱动系统i1、安装支撑台i2、联轴节i3、轴承压板i4、轴承i5、轴承座i6、滚珠丝杠i7、大直齿轮8、工作台9、齿轮安装平台10、旋转平台11、支撑轴承座i12、导轨i13、交叉滚子轴承14、小直齿轮15、压紧螺钉16、压紧板17、旋转驱动系统18、旋转驱动安装支架19、直线驱动系统ii20、安装支撑台ii21、联轴节ii22、轴承压板ii23、轴承座ii24、轴承ii25、滚珠丝杠ii26、支座27、底盘28、旋转安装支撑平台29、滚柱直线轴承30、支撑轴承座ii31、直线推杆32、旋转外平台33、定位导向杆34、连接耳片35、连接销36、u形接头37、导轨ii38。

将导轨i13通过螺钉装在旋转平台11。在滚珠丝杠i7两端装入一对轴承i5，并通过轴承压板i4和止动环将之安装在轴承座i6、支撑轴承座i12之间，使得轴承i5、轴承座i6、滚珠丝杠i7、支撑轴承座i12紧密连接。轴承压板i4安装在左端轴承左侧，与止动环配合将轴承i5轴向压紧。使用螺钉将轴承座i6、支撑轴承座i12安装在旋转平台11上。

将直线驱动系统i1通过螺钉与安装支撑台i2连接，再将其通过螺钉安装在旋转平台11。通过联轴节i3，使得直线驱动系统i1的输出轴与滚珠丝杠i7左端输入轴相连，传递动力。

将滚柱直线轴承30通过螺钉安装在底盘28上。

将导轨ii38通过螺钉装在底盘28上。在滚珠丝杠ii26两端装入一对轴承ii25，并通过轴承压板ii23和止动环将之安装在轴承座ii24、支撑轴承座ii31之间，使得轴承ii25、轴承座ii24、滚珠丝杠ii26、支撑轴承座ii31紧密连接。轴承压板ii23安装在左端轴承左侧，与止动环配合将轴承ii25轴向压紧。使用螺钉将轴承座ii24、支撑轴承座ii31安装在底盘28上。

将直线驱动系统ii20通过螺钉与安装支撑台ii21连接，再将其通过螺钉安装在底盘28。通过联轴节ii22，使得直线驱动系统ii20的输出轴与滚珠丝杠ii26左端输入轴相连，传递动力。

使用螺钉，将支座27安装在滚珠丝杠ii26的螺母、导轨ii38的滑块上。

通过螺钉，将直线推杆32与支座27紧密连接。通过直线推杆32头部的螺纹，将u形接头37与直线推杆32连接在一起。将连接耳片35与旋转外平台33通过螺钉连接在一起，再通过连接销36，将连接耳片35与u形接头37连接在一起，使得旋转外平台33、连接耳片35、u形接头37、直线推杆32与支座27紧密连接。直线推杆32配合连接耳片35、连接销36和u形接头37，使得机构能够做z轴垂直方向直线运动以及俯仰运动。

将大直齿轮8从上方装入齿轮安装平台10上，使用螺钉连接在一起。再将齿轮安装平台10通过螺钉与交叉滚子轴承14的内圈紧密连接。然后通过螺钉，将交叉滚子轴承14的外圈固定在旋转安装支撑平台29上。大直齿轮8、齿轮安装平台10、交叉滚子轴承14、旋转安装支撑平台29中心轴线重合。

将旋转驱动系统18通过螺钉安装在旋转驱动安装支架19上。使用压紧螺钉16、压紧板17将小直齿轮15固定在旋转驱动系统18的伸出轴上。然后再将旋转驱动安装支架19通过螺钉，与旋转安装支撑平台29紧密相连。所述小直齿轮15与大直齿轮8啮合形成齿轮组进行传动，使得机构可以实现±360°运动。

通过螺钉，使得上述连接后的旋转平台11与齿轮安装平台10紧密连接。

将工作台9通过螺钉与滚珠丝杠i7的螺母、导轨i13的方形滑块紧密连接在一起。将定位导向杆34从右侧安装在上述连接后的底盘28前端。小直齿轮15与大直齿轮8啮合形成齿轮组进行传动，使得机构可以实现±360°运动。直线推杆32配合连接耳片35、连接销36和u形接头37，使得机构能够做z轴垂直方向直线运动以及俯仰运动。大直齿轮8、齿轮安装平台10、交叉滚子轴承14、旋转安装支撑平台29中心轴线重合。滚珠丝杠i7、轴承座i6、支撑轴承座i12之间装入一对轴承i5采用面对面方式安装。滚珠丝杠ii26、轴承座ii24、支撑轴承座ii31之间装入一对轴承ii25采用面对面方式安装。底盘28是u形结构。

本发明可以实现机构x、y、z轴直线位移运动，调节范围大(x轴调节范围±200毫米、y轴调节范围±60毫米、z轴20毫米)，调节精度高(x、y、z轴调节精度都为0.1毫米)，不再需要人工搬运重物进行微调，调节灵活、方便，可以满足多种载荷大范围安装要求，大大提高了安装效率。

本发明采用一体化电动直线推杆32作为垂直方向调节用，安装、调节、维修方便、灵活，配合连接耳片35、连接销36、u形接头37，使得机构能够做±2.5°的俯仰运动，可满足多种任务需求，大大提高了安装效率。

本发明采用精密直齿轮组(小直齿轮15+大直齿轮8)进行回转运动，调节灵活、精度高；并采用交叉滚子轴承14作为旋转支撑，承载力高，可满足多种任务需求，有效提高了安装效率。

本发明采用滚柱直线轴承30作为运动导向与支撑部件，配合圆形轨道，整个机构刚性好，运载能力强(≥2吨)，摩擦阻力非常小，可以实现人工轻松拖曳，大大提高了运输效率。同时，滚柱直线轴承30有良好的自调心功能，且可以和轨道轻松分离，使得整个机构可以轻松跨越厘米量级的间隙，进入水下机器人内部，方便载荷安装，大大提高了安装效率。

本发明采用将导轨ii38、滚珠丝杠ii26等放在u型底盘的最低处，并且将旋转部分放在四个直线推杆32之间，有效降低了机构的高度，方便机构进出水下机器人，增大调节范围，可满足多种任务需求。

经过项目试验测试，该发明实施例满足能够(超)大型水下机器人多种载荷(声纳系统、武器系统、电池系统)、最大重量达到2吨的载荷的装运要求。使用中，人工可以操作整个机构的前进并进入水下机器人内部，针对不同任务要求，在大范围内调节、对准载荷，实现载荷的最终装配。以锂电池组装运、安装为例，吨级锂电池组需要安装时间约1.5个小时，采用本发明机构，安装、拆卸相同锂电池组仅需35分钟，大大节约了人力和准备时间，提高了试验效率。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。