一种用于应急工程装备属具自动快换的柔性对接机构

1.本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种用于应急工程装备属具自动快换的柔性对接机构。


背景技术：

2.长期以来，现有的救援装备或挖掘机主机装置通过快换装置更换属具时，或需操作人员手动连通液压油管路，或通过刚性连接结构导通液压油管路。就手动的导通方式而言，对灾害现场的操作人员具有较大的安全隐患或者在需要频繁更换属具的工程施工中效率较低；就刚性连接导通方式而言，因快插接头在导通的过程中不允许对制造和对接过程产生的误差进行柔性补偿，所以快插接头在实际使用中往往容易出现对接卡死、密封圈顶坏、使用寿命短等情况。
3.专利号为cn201911141622.5和cn201910984119.x的发明专利分别公开了一种多自由度自动定心装置、液压快换装置及救援装备和挖掘机用具有油路自动对接系统的快速连接器，其都采用弹簧加限位卡槽或浮动孔的结构对快插接头的对接进行一定的柔性补偿，但其所采用的限位卡槽或浮动孔结构对于快插接头对接自由度的限制较多，只能实现6自由度中的一个方向的柔性移动，即只能实现单自由度的柔性补偿。
4.因此，为解决工程装备属具快速切换油路快插接头需要柔性对接且需要实现全自由度柔性补偿对接的现实需求，需要设计一种工程装备属具用的具有全自由度柔性补偿的液压油路快插接头柔性对接机构，以实现救援装备或工程装备主机装置与属具间的可靠对接，同时提高快插接头的使用寿命，减少维护成本，提升工程装置作业能力。


技术实现要素：

5.本发明提供一种用于应急工程装备属具自动快换的柔性对接机构，所述用于工程装备属具自动快换的柔性对接机构包括安装主体，安装板，圆柱弹簧，弹簧导柱，碟形弹簧片组，碟簧安装筒，底塞，帽盖，圆头活塞杆，内活塞，限位销，快插母接头，弹性卡簧，泄露油口；
6.所述安装主体上开设有油管通孔、圆柱弹簧安装孔、安装筒孔；
7.圆柱弹簧通过弹簧导柱分别与安装主体和安装板连接；
8.碟簧安装筒为圆柱腔体结构，碟簧安装筒通过安装筒孔固定在安装主体；
9.碟簧安装筒内设有内活塞和碟形弹簧片组，底塞设置在碟簧安装筒内腔尾部段限制碟形弹簧片组的位移；
10.内活塞为圆柱凸台结构，其凸台外表面与圆头活塞杆圆球头部相配合形成运动高副，可配合圆柱弹簧实现空间内6个自由度的全自由度全方位运动而不受限制；
11.碟簧安装筒头部与帽盖相连接，圆头活塞杆头部为突出圆球形状，穿过帽盖，圆球突出部分与帽盖头部圆孔进行限位，尾部段与安装板上的安装孔相连接；
12.安装板上还设有泄露油口及快插母接头，快插母接头通过自身阶梯轴状和弹性卡
簧与安装板相连。
13.更进一步地，所述安装筒孔还包括定位口，所述碟簧安装筒头部设有带外螺纹的圆形凸台结构、底部设有矩形凸台结构；所述碟簧安装筒的底部的矩形凸台结构与定位口实现定位配合安装。
14.更进一步地，所述碟簧安装筒的内腔尾部段设有内螺纹，所述底塞为圆柱结构，其外表面设有外螺纹，所述底塞的外螺纹与所述碟簧安装筒的内腔尾部段的内螺纹相互配合限制碟形弹簧片组的位移；
15.所述底塞底面设有安装孔，方便底塞的安装与取下。
16.更进一步地，所述碟簧安装筒头部与帽盖相连接，其中帽盖为圆柱腔体结构，头部开有圆孔，所述圆孔比活塞杆头部略小但比活塞杆杆部略大，以方便圆头活塞杆穿过并且限制安装板在对接时绕x、y、z轴三个方向的最大柔性转动角度。
17.更进一步地，所述帽盖内腔壁尾部段设有内螺纹，与碟簧安装筒头部设有的螺纹相配合，所述帽盖与碟簧安装筒尾部的底塞两者通过螺纹调节相互配合可对碟形弹簧片组施加不同的预紧力，进而控制该柔性对接机构沿z轴方向的最大柔性补偿位移。
18.更进一步地，所述安装主体两个侧壁分别开设有限位销孔，所述安装板两侧设有圆形限位孔，安装主体两侧与两侧圆形限位孔相对应的位置处设有限位销孔以及安装有相应的圆柱形限位销。
19.更进一步地，所述安装板上对称设有连接圆头活塞杆的螺纹孔，其上还设有定位孔，用于和工程装备上油路块的定位销相配合。
20.本发明达到的有益效果是：
21.本发明中的技术方案，通过内活塞凸台外表面与圆头活塞杆圆球头部相配合形成的运动高副和圆柱弹簧相互配合可实现空间内全自由度运动而不受限制，但同时又采用碟形弹簧片组、圆柱形限位销、圆形限位孔以及帽盖上圆孔和活塞杆的配合对各个方向自由度运动的最大位移进行限制，即在保证全自由度补偿的前提下对各方向自由度的最大补偿量又进行了约束。
22.本发明中碟簧安装腔体与安装主体采用分离式设计，具有安装方便、制造工艺简单、制造成本低的特点。
23.本发明中碟簧安装筒头部与尾部的双螺纹与帽盖和底塞相互配合可实现碟形弹簧片组不同预紧力的调节，进而控制该柔性对接机构沿z轴方向的最大柔性补偿位移，实现快插接头对接时不同柔性补偿位移的调节。
24.本发明解决工程装备属具快速切换油路快插接头需要柔性对接且需要实现全自由度柔性补偿对接的现实需求，设计一种工程装备属具用的具有全自由度柔性补偿的液压油路快插接头柔性对接机构，以实现救援装备或工程装备主机装置与属具间的可靠对接，同时提高快插接头的使用寿命，减少维护成本，提升工程装置作业能力。
附图说明
25.图1是根据本技术的一个实施例的工程装备与属具开始对接示意图；
26.图2是根据本技术的一个实施例的柔性对接机构安装位置示意图；
27.图3是根据本技术的一个实施例的安装主体结构示意图；
28.图4是根据本技术的一个实施例的柔性对接机构结构图；
29.图5是根据本技术的一个实施例的柔性对接机构结构爆炸图；
30.图6是根据本技术的一个实施例的工程装备与属具通过柔性对接机构对接完成的示意图；
31.其中，100-工程装备，101-油路块，200-柔性对接机构，201-安装主体，202-弹簧安装孔，203-定位口，204-安装筒孔，205-油管通孔，206-限位销孔，207-碟簧安装筒，208-底塞，209-内活塞，210-碟形弹簧片组，211-帽盖，212-圆头活塞杆，213-泄露油口，214-快插母接头，215-弹性卡簧，216-安装板，217-弹簧导柱，218-圆柱弹簧，219-限位销，220-限位孔，221-定位销孔，300-属具。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明的技术方案进行更详细的说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
33.如图1至图4所示，本实施例提供了一种用于应急工程装备属具自动快换的柔性对接机构一种用于应急工程装备属具自动快换的柔性对接机构，包括：安装主体201，安装板216，圆柱弹簧218，弹簧导柱217，碟形弹簧片组210，碟簧安装筒207，底塞208，帽盖211，圆头活塞杆212，内活塞209，限位销219，快插母接头214，弹性卡簧215，泄露油口213。柔性对接机构200用于实现工程装备100与属具300的自动快换和柔性对接。
34.如图1和图2所示，该柔性对接机构200固定安装在属具300的基座上，与属具300对接的工程装备100上具有与柔性对接机构200相配合对接的油路块101。
35.如图1、图2和图3所示，在一种实施例中，安装主体201是一体成型的具有一个正面板及相连的两个侧壁，正面板对侧为开口；安装主体201与属具300基座上平面连接为一体。安装主体201的正面板上开有油管通孔205、圆柱弹簧安装孔202、安装筒孔204，两个侧壁分别开设有限位销孔206。油管通孔205用于快插母接头214的油管穿过与布线安排；安装筒孔204还包括定位口203，安装筒孔204用于碟簧安装筒207的安装。
36.如图4所示，圆柱弹簧218通过弹簧导柱217和螺栓一方面与安装主体201上的圆柱弹簧安装孔202相连接、另一方面与正面板对侧的安装板216相连接，提供沿x、y、z轴三方向的平动及绕x、y、z轴三个方向的转动，即空间内6个自由度的全自由度运动。
37.如图4和图5所示，碟簧安装筒207为圆柱腔体结构，其头部设有带外螺纹的圆形凸台结构、底部设有矩形凸台结构。碟簧安装筒207与安装主体201为分离式设计，碟簧安装筒207通穿过安装主体201底部的安装筒孔204并靠其尾部的矩形凸台结构与安装主体201上的定位口203实现定位配合安装，具有制造工艺简单、制造成本低的特点。
38.碟簧安装筒207内设有内活塞209和碟形弹簧片组210，其内腔尾部段设有内螺纹，与底塞208的外螺纹相互配合限制碟形弹簧片组210的位移。其中，底塞208为圆柱结构，其外表面设有外螺纹，底面设有安装孔，方便底塞208的安装与取下。
39.内活塞209为圆柱凸台结构，其凸台外表面与圆头活塞杆212圆球头部相配合形成运动高副，可配合圆柱弹簧218实现空间内6个自由度的全自由度全方位运动而不受限制。内活塞209在力的作用下在腔体内移动压缩碟形弹簧片组210。选用的碟形弹簧片组210相比圆柱弹簧218刚度更大能承受更大的对接力，故其能限制安装板216及其上所安装的快插
母接头沿-z轴方向的最大位移，同时防止工程装备100与属具300对接过程的对接力过大而损坏圆柱弹簧218以及实现安装板216的复位。
40.碟簧安装筒207外螺纹头部与帽盖211相连接，其中帽盖211为圆柱腔体结构，头部开有圆孔，圆孔直径小于活塞杆212头部直径，且大于活塞杆212杆部直径；帽盖211的圆孔直径与活塞杆212的杆部直径均采用预设尺寸的设定，以方便圆头活塞杆212穿过并且限制安装板216在对接时绕x、y、z轴三个方向的最大柔性转动角度，防止对接时安装板216无限度地绕轴转动。
41.帽盖211内腔壁尾部段设有内螺纹，与碟簧安装筒207头部设有的螺纹相配合。帽盖211与碟簧安装筒207尾部的底塞208两者通过螺纹调节相互配合可对碟形弹簧片组210施加不同的预紧力，进而控制该柔性对接机构200沿z轴方向的最大柔性补偿位移，实现快插接头对接时不同柔性补偿位移的调节。
42.圆头活塞杆212头部为突出圆球形状，穿过帽盖211，圆球突出部分与帽盖211头部圆孔进行限位，尾部段设有螺纹，通过螺纹与安装板216上的安装孔相连接。
43.安装板216上对称设有连接圆头活塞杆212的螺纹孔，其上还设有两个定位销孔221，两个定位销孔221沿安装板216对角线对称设置，定位销孔221用于对接上油路块101的定位销一侧对接侧设有倒角，方便和工程装备100上油路块101上的定位销相配合，对角设置的两个定位销孔221可实现属具300上快插母接头214和工程装备100上的快插公接头对接时的“预对正”。同时，安装板216上还设有泄露油口213及快插母接头214，快插母接头214通过自身阶梯轴状和弹性卡簧215与安装板216相连。
44.安装板216两侧设有圆形限位孔220，安装主体201两侧与两侧圆形限位孔220相对应的位置处设有限位销孔206以及安装有相应的圆柱形限位销219。安装板216上的圆形限位孔220配合碟形弹簧片组210能一同限制安装板216对接时沿-z方向平动的最大位移，同时在复位时又能限制其沿 z轴方向平动的最大位移；并且圆形限位孔220还能限制安装板216沿
±
x轴和
±
y轴方向平动的最大位移。与此同时，由于安装板216上的限位销220孔采用圆形结构，所以在工程装备100上的油路块101和安装板216对接的过程中圆柱弹簧218在空间内的运动又不会被限制，即保证了安装板216在不超过最大位移范围内的空间全方位的自由度不受限制，进而实现了快插接头对接过程的全自由度柔性补偿对接。
45.工程装备100与属具300通过柔性对接机构200对接完成后的示意图如图6所示。
46.本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变换或更改的设计，都落入本发明保护的范围。