一种紧凑型电动水密关节的制作方法

本发明涉及水下机器人技术领域，具体涉及一种紧凑型电动水密关节。

背景技术：

水下机器人越来越广泛地应用于水下探测、水下工程作业领域。现有技术中的水下机器人采用液压水下电动执行器(或者液压关节)，而液压设备存在泄露、低效、控制精度低等问题，电动水密关节(电动水下执行器)具有显著的优势，但是，现有技术中存在电动水密关节的集成度不高的缺陷，由此带来搭载能源有限、不能高精度位置控制或输出力不便于控制等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种紧凑型电动水密关节，将伺服电机输出轴和水密关节输出轴进行空间平行布置，通过静密封、动密封和传动链的组合，能够实现电动水密关节的高效紧凑集成。

本发明的技术方案为：一种紧凑型电动水密关节，包括：具有上下两层空腔的壳体、伺服电机、传动链、谐波减速器、旋转变压器和驱动器，令两层空腔分别为空腔a和空腔b，隔开两层空腔的结构件作为中间平台；中间平台上开设通孔a，壳体上开设与通孔a同轴的通孔b，令中间平台上端面和下端面分别朝向空腔a和空腔b，谐波减速器安装在中间平台上端面，谐波减速器的输出端从壳体的通孔b伸出并在二者的连接处动密封，其输入端从中间平台上的通孔a伸入空腔b，伺服电机固定在中间平台上端面，其输出轴从中间平台上另一个通孔伸入空腔b中，伺服电机的输出轴和谐波减速器的输入端之间通过传动链传动；旋转变压器安装在中间平台上端面，其与谐波减速器的输出端之间同步传动，谐波减速器的输出端作为水密关节输出轴，旋转变压器用于检测水密关节的转角；驱动器安装在中间平台上，其与伺服电机输入轴连接，用于驱动伺服电机。

优选地，还包括同步传动带，所述旋转变压器和水密关节输出轴之间通过同步传动带实现二者的同步传动。

优选地，所述壳体与水密关节输出轴连接处设置两个以上密封圈b。

优选地，所述传动链为多级传动链，包括：两级以上齿轮传动或两级以上带传动或一级以上齿轮传动和一级以上带传动的组合传动。

优选地，所述壳体包括：上部壳体、中间壳体和下部壳体，上部壳体和下部壳体均为一端开口的空腔结构，中间壳体为内部设有隔板的框架结构，中间平台为中间壳体的隔板，上部壳体、中间壳体和下部壳体从上往下依次固定连接，相邻壳体之间静密封；所述上部壳体和中间壳体形成所述空腔a，所述中间壳体和下部壳体形成所述空腔b。

优选地，所述中间平台与所述壳体之间可拆卸连接。

有益效果：

(1)本发明将伺服电机输出轴和水密关节输出轴进行空间平行布置，通过静密封、动密封和传动链的组合，能够实现电动水密关节的高效紧凑集成。

(2)本发明通过在谐波减速器的输出端和旋转变压器之间设置同步传动带，实现将水密关节输出轴的运动传导到旋转变压器，相比于现有技术中谐波减速器的输出端和旋转变压器之间同轴布置的方式，一方面避免了旋转变压器的中心孔径对水密关节输出轴的轴径的限制，另一方面也压缩了水密关节在其轴向的尺寸。

(3)本发明的伺服电机的输出轴和谐波减速器的输入端之间通过多级传动链传动，能够实现伺服电机与谐波减速器之间更大减速比的传动，有利于实现伺服电机与谐波减速器的最佳匹配。

附图说明

图1为本发明电动水密关节的主视图的剖视图。

图2为本发明电动水密关节中拆除上部壳体和中部壳体后的俯视图。

其中，1-下部壳体，2-中间壳体，21-密封圈a，22-中间平台，3-上部壳体，31-密封圈b，4-伺服电机，5-多级传动链，6-谐波减速器，61-水密关节输出轴，7-一级传动带，8-旋转变压器，9-驱动器。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供了一种紧凑型电动水密关节，将伺服电机输出轴和水密关节输出轴进行空间平行布置，通过静密封、动密封和传动链的组合，能够实现电动水密关节的高效紧凑集成。

如图1和图2所示，该电动水密关节包括：上部壳体3、中间壳体2、下部壳体1、伺服电机4、多级传动链5、谐波减速器6、旋转变压器8和驱动器9，上部壳体3和下部壳体1均为一端开口的空腔结构，中间壳体2为内部设有隔板的框架结构，其隔板作为中间平台22，上部壳体3、中间壳体2和下部壳体1从上往下依次固定连接，形成密封外壳，上部壳体3和下部壳体1的开口分别朝向中间平台22的两相对面，其中，相邻壳体之间通过密封圈a21实现静密封；上部壳体3和中间壳体2形成空腔a，中间壳体2和下部壳体1形成空腔b。

中间平台22上开设通孔a，上部壳体3上开设与通孔a同轴的通孔b，谐波减速器6安装在中间平台22上端面，谐波减速器6的输入端从通孔a伸入空腔b中，谐波减速器6的输出端(水密关节输出轴61)从上部壳体3上的通孔b伸出空腔a并在谐波减速器6的输出端与上部壳体3的通孔b连接处通过密封圈b31实现动密封；伺服电机4固定在中间平台22上，其输出轴从中间平台22上的另一个通孔伸入空腔b，伺服电机4的输出轴和谐波减速器6的输入端之间通过多级传动链5传动，从而将伺服电机4的输出力矩传导到谐波减速器6的输入端，伺服电机4输入轴与驱动器9相连，驱动器9设置在中间平台22上，用于驱动伺服电机4；旋转变压器8安装在中间平台22上端面，旋转变压器8和水密关节输出轴61之间同步传动，用于检测水密关节的转角；伺服电机4输出轴与水密关节输出轴61呈空间平行布置，有利于大大压缩水密关节沿转轴方向的尺寸，改善水密关节的整体受力状态。

实施例2：

在实施例1的基础上，该电动水密关节还包括：一级传动带7，旋转变压器8和谐波减速器6的输出端之间通过一级传动带7(本实施例中采用同步齿形带的方式)实现二者的同步传动，将水密关节输出轴61的运动传导到旋转变压器8，从而实现水密关节转角的检测。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，在上部壳体3与水密关节输出轴61连接处增加密封圈b31的数量，能够增强上部壳体3与水密关节输出轴61之间动密封的密封强度。

实施例4：

在实施例1或2或3的基础上，多级传动链5的传动方式包括：多级齿轮传动(可以改变齿轮传动的级数从而改变传动效果)或多级带传动或多级齿轮传动和多级带传动的组合传动方式。

实施例5：

在实施例1或2或3或4的基础上，中间平台22与中间壳体2的外周壳体之间可拆卸连接，便于拆卸中间壳体2以及调整中间平台22的位置。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种紧凑型电动水密关节，其特征在于，包括：具有上下两层空腔的壳体、伺服电机(4)、传动链、谐波减速器(6)、旋转变压器(8)和驱动器(9)，令两层空腔分别为空腔a和空腔b，隔开两层空腔的结构件作为中间平台(22)；中间平台(22)上开设通孔a，壳体上开设与通孔a同轴的通孔b，令中间平台(22)上端面和下端面分别朝向空腔a和空腔b，谐波减速器(6)安装在中间平台(22)上端面，谐波减速器(6)的输出端从壳体的通孔b伸出并在二者的连接处动密封，其输入端从中间平台(22)上的通孔a伸入空腔b，伺服电机(4)固定在中间平台(22)上端面，其输出轴从中间平台(22)上另一个通孔伸入空腔b中，伺服电机(4)的输出轴和谐波减速器(6)的输入端之间通过传动链传动；旋转变压器(8)安装在中间平台(22)上端面，其与谐波减速器(6)的输出端之间同步传动，谐波减速器(6)的输出端作为水密关节输出轴(61)，旋转变压器(8)用于检测水密关节的转角；驱动器(9)安装在中间平台(22)上，其与伺服电机(4)输入轴连接，用于驱动伺服电机(4)。

2.如权利要求1所述的紧凑型电动水密关节，其特征在于，还包括同步传动带，所述旋转变压器(8)和水密关节输出轴(61)之间通过同步传动带实现二者的同步传动。

3.如权利要求1或2所述的紧凑型电动水密关节，其特征在于，所述壳体与水密关节输出轴(61)连接处设置两个以上密封圈b(31)。

4.如权利要求1或2所述的紧凑型电动水密关节，其特征在于，所述传动链为多级传动链(5)，包括：两级以上齿轮传动或两级以上带传动或一级以上齿轮传动和一级以上带传动的组合传动。

5.如权利要求1所述的紧凑型电动水密关节，其特征在于，所述壳体包括：上部壳体(3)、中间壳体(2)和下部壳体(1)，上部壳体(3)和下部壳体(1)均为一端开口的空腔结构，中间壳体(2)为内部设有隔板的框架结构，中间平台(22)为中间壳体(2)的隔板，上部壳体(3)、中间壳体(2)和下部壳体(1)从上往下依次固定连接，相邻壳体之间静密封；所述上部壳体(3)和中间壳体(2)形成所述空腔a，所述中间壳体(2)和下部壳体(1)形成所述空腔b。

6.如权利要求1所述的紧凑型电动水密关节，其特征在于，所述中间平台(22)与所述壳体之间可拆卸连接。

技术总结
本发明公开了一种紧凑型电动水密关节，包括：具有空腔A和空腔B的壳体、伺服电机、传动链、谐波减速器和旋转变压器，中间平台隔开两层空腔；中间平台上开设通孔A，壳体上开设与通孔A同轴的通孔B，谐波减速器安装在中间平台上端面，谐波减速器的输出端从壳体的通孔B伸出并在二者的连接处动密封，其输入端从中间平台上的通孔A伸入空腔B，伺服电机固定在中间平台上，其输出轴从中间平台上另一个通孔伸入空腔B中，伺服电机的输出轴和谐波减速器的输入端之间通过传动链传动；旋转变压器安装在中间平台上端面，其与谐波减速器的输出端之间同步传动，谐波减速器的输出端作为水密关节输出轴，旋转变压器用于检测水密关节的转角。

技术研发人员：马哲松;王心亮;刘智;魏伟;郑超;唐平鹏;张辉意;胡旭;钱家昌;陈虹
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一九研究所
技术研发日：2019.12.09
技术公布日：2020.04.28