CN101927493B

CN101927493B - 水下机械手阀箱结构

Info

Publication number: CN101927493B
Application number: CN2009100871976A
Authority: CN
Inventors: 李志刚; 赵冬岩; 马保家; 王立权; 付剑波; 姚建均; 王才东
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; Harbin Engineering University; Offshore Oil Engineering Co Ltd
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; Harbin Engineering University; Offshore Oil Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: CN101927493A

Abstract

一种水下机械手阀箱结构，数个控制阀及数个控制电路模块板安装在箱体内，箱体内设置有分配器及接线端子，箱体上设有数个油管接头、供油管接头、接压力补偿器接头、回油管接头、电线接口，其中，箱体的底板上设有数个立柱，立柱上安装一控制电路母板；数个控制阀安装在箱体的底板上；数个控制电路模块板安装在控制电路母板上；数个油管接头的内端经油管分别与数个控制阀连接；供油管接头的内端与分配器连接，分配器分别与数个控制阀连接，数个控制阀分别与分配器的回油口连接；电线接口分别与各自的控制电路模块板连接，控制电路模块板分别与各自控制的控制阀连接。本发明使箱体结构更紧凑，提高了水下作业控制的有效性与密封性，使用更安全。

Description

水下机械手阀箱结构

技术领域

本发明涉及水下机器人，尤其涉及一种接受来自远程操作控制指令，供水下机器人使用，且用来控制水下机械手动作的水下机械手阀箱结构，属于机械工程领域。

背景技术

海洋拥有丰富的生物资源、矿物资源和大量的石油、煤和天然气等能源。随着陆地上的资源不断短缺，因此，人类走向海洋是必然趋势。同时，海洋决定了地球各地区的气候，海洋的生态环境是地球的生态环境的晴雨表，因此有必要对海洋的各个部分，包括人无法到达的地方，进行环境监测。

各种水下机器人将是今后人类开发和利用海洋的重要手段之一，在某些环境下，水下机器人能完成大量人类所根本无法完成的工作。

水下机器人主要分为：有缆水下机器人和无缆水下机器人。由于海洋石油工业的兴起导致了有缆水下机器人的迅速发展，并使其成为海洋石油开发必不可少的设备之一。按作业任务来划分，水下机器人可以分为作业型和观察型，作业型水下机器人基本上都是远程遥控潜水器，是当前海洋探索研究最主要的工具之一。

远程遥控潜水器，一般包括：

(1)本体框架，是远程遥控潜水器的结构基础，用于搭载远程遥控潜水器上面的各种设备；

(2)水下机械手，远程遥控潜水器一般配备有1-2只机械手，自由度数目3-7个，用于完成水下通用作业任务所需；

(3)摄像机、照相机等观通设备；

(4)适应各种具体水下作业需要的作业及采样工具等。

水下机械手的研制和开发一直是水下机器人研究开发中的一项重要内容，通常把机械手视为远程遥控潜水器上作业系统的心脏。水下机械手要求具有重量轻、体积小、结构紧凑、操纵灵活、运动范围大等特点。

而上述水下机械手的各种关键控制电路模块板及控制阀都分别安装电控箱及阀箱中。用以接受来自远程操作控制指令，控制水下机械手的动作。

现有的水下机械手阀箱主要包括：两个箱体，控制电路模块板安装在电控箱内，液压阀、电磁阀、伺服阀、锁紧阀等控制阀安装在阀箱内。控制电路模块板的输出端经电缆与阀箱相连，安装在阀箱内的控制阀接受来自电控箱内控制电路的指令，控制液压油路的导通与关闭，驱动水下机械手各关节上的作动器，从而达到驱动并控制水下机械手实现各种动作的目的。

现有的水下机械手阀箱由于控制阀及其控制电路模块板分别安装在阀箱及电控箱两个箱体内，虽然便于安装和检修，但结构不紧凑，增大了水下机械手系统的体积和重量；且由于电控箱与阀箱连接电缆暴露在水下环境中，容易损坏；同时，也增加了对箱体水密性的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种改进的水下机械手阀箱结构，可以有效减少阀箱体积和重量，使箱体结构更紧凑，减少了暴露在水下环境中的连接电缆，提高了水下作业控制的有效性和密封性，使用更安全；同时，阀箱内设置了分配器，由分配器进行流量的统一分配，从而大大减少阀箱的管路接头，有利于检查油路，使水下作业更简便。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

一种水下机械手阀箱结构，包括：箱体、数个控制阀及数个控制电路模块板，其特征在于：数个控制阀及数个控制电路模块板安装在该箱体内，箱体内设置有分配器及接线端子，箱体上设有数个供与作动器连接的油管接头、供与液压源的供油路连接的供油管接头、供与安装在远程遥控潜水器本体的压力补偿器连接的接压力补偿器接头、供与液压源的回油路连接的回油管接头、供与电源连接的电源接口及供与安装在水下机械手各关节的传感器信号连接的电线接口，其中，

箱体的底板上间隔一定距离设有数个立柱，立柱上安装一控制电路母板将箱体内部分为上下两层结构；

数个控制阀安装在箱体的底板上；

数个控制电路模块板通过设在控制电路母板上的数个立柱安装在控制电路母板上；

数个油管接头的内端经油管分别与数个控制阀的其中两个端口连接；

供油管接头的内端经油管与分配器连接，经分配器流量分配后分别与数个控制阀的其中一端口相连接，数个控制阀的另一端口分别经油管与分配器的回油口连接；

电线接口的内端经接线端子分别与各自的控制电路模块板连接，控制电路模块板的输出端分别与各自控制的控制阀连接。

所述数个控制阀连接出来的油管管路的安装呈对称形式并排分布。

所述控制阀为电磁换向阀及伺服阀。

所述电磁换向阀及伺服阀为三位四通阀。

所述数个控制电路模块板分别为数个控制阀的控制电路模块板。

所述数个油管接头呈对称形式并排安装在箱体的两侧。

所述接线端子安装在控制电路母板上。

本发明的有益效果是：

1、减少阀箱的体积和重量，使箱体结构更紧凑，减少了暴露在水下环境中的连接电缆，提高了水下作业控制的有效性与密封性，使用更安全。

2、阀箱内设置了分配器，分别与供油管路以及回油管路相连，进行流量的统一分配，从而大大减少阀箱的管路接头。

3、控制阀的安装及控制阀经油管连接出来的管路呈对称分布，便于安装和识别有利于检查油路，使水下作业更简便。

附图说明：

图1为本发明结构的主视图。

图2为本发明结构的俯视图。

图3为本发明结构控制连接示意图。

图中主要标号说明：

1箱体、2电磁换向阀、3控制电路模块板、4伺服阀、5控制电路模块板、6立柱、7螺母、8母板、9油管接头、10接线端子、11分配器、12供油管接头、13压力补偿器接头、14回油管接头、15电源接口、16电线接口。

具体实施方式

参阅图1-图3所示，本发明包括：箱体1、数个控制阀及数个控制电路模块板，数个控制阀及数个控制电路模块板安装在该箱体1内，箱体1内设置有分配器及接线端子10，箱体1上设有数个供与作动器连接的油管接头9、供与液压源17的供油路连接的供油管接头12、供与安装在远程遥控潜水器本体的压力补偿器连接的压力补偿器接头13、供与液压源的回油路连接的回油管接头14、供与电源连接的电源接口15及供与安装在水下机械手各关节的传感器信号连接的电线接口16。其中，箱体1采用灰铸铁(HT250)材料制成，表面作防腐蚀处理。底部设有底板，上部设有罩体，通过螺钉连接方式将底板及罩体连接为一体，构成箱体1结构。箱体1的底板上间隔一定距离设有数个立柱6，立柱6上设有螺纹，立柱6上安装一控制电路母板8，并用螺母8紧固，将箱体1内部分为上下两层结构；

数个控制阀安装在箱体1的底板上；本实施例：控制阀为电磁换向阀2及伺服阀4。其中，电磁换向阀2为一个，采用三位四通电磁换向阀，也可以根据需要安装2个以上，安装在箱体1内底板的一侧。

伺服阀4为6个，采用三位四通的伺服阀，并呈对称形式并排安装在底板上。

数个控制电路模块板通过设在控制电路母板8上的数个立柱安装在控制电路母板8上；立柱上设有螺纹，数个控制电路模块板采用螺母8紧固在立柱上。

本实施例：控制电路模块板为7个，分别为电磁换向阀2的控制电路模块板3及伺服阀4的控制电路模块板5。

数个油管接头9的内端经油管分别与数个电磁换向阀2和数个伺服阀4的其中两个端口即：A和B口连接；本实施例：油管接头9为14个，呈对称形式并排安装在箱体1的两侧。

供油管接头12的内端经油管与分配器11连接，经分配器11流量分配后分别与电磁换向阀2和伺服阀4的其中一端口：P口相连接，电磁换向阀2和伺服阀4的另一端口：T口经油管分别与分配器11的回油口连接；并在分配器11内汇聚成一路回油路流回至油源油箱。

电线接口[16]的内端经接线端子10分别与各自的控制电路模块板连接；控制电路模块板的输出端分别与各自控制的控制阀连接。本实施例：电磁换向阀2的控制电路模块板3的输出端与电磁换向阀2连接，伺服阀4的控制电路模块板5的输出端与伺服阀4连接，用以将控制信号给电磁换向阀2及伺服阀4。

所述数个电磁换向阀2、数个伺服阀4经油管连接出来的管路的安装呈对称分布。

所述接线端子10安装在控制电路母板8上。

本发明的工作过程与原理：

如图3所示，使用时，供油管接头12的外端与液压源的供油路连接，回油管接头14与液压源的回油路连接。供油管接头12的内端经油管与分配器11连接，经分配器11流量分配后分别与电磁换向阀2和伺服阀4的其中一端口：P口相连接，电磁换向阀2和伺服阀4的另一端口：T口经油管分别与分配器11的回油口连接；并在分配器11内汇聚成一路回油路流回至油源油箱。数个油管接头9分别与电磁换向阀2和伺服阀4的A和B口连接，外端供与作动器连接(作动器是安装在水下机械手结构内部，用于驱动水下机械手各关节动作的液压执行元件，包括液压缸及液压马达等)。压力补偿器接头13与安装在远程遥控潜水器本体的压力补偿器相连接，对阀箱进行压力补偿，以抵抗外部水的压力。电源接口15与电源连接，为控制电路模块板和电磁换向阀2及伺服阀4提供电源。电磁换向阀2的控制电路模块板3及伺服阀4控制电路模块板5与远程操作控制电路相连接。电线接口16与安装在水下机械手各关节的传感器信号连接，电线接口16的内端经接线端子10与各自的控制电路模块板连接，为位置闭环控制提供反馈信号。经过控制电路的计算，产生控制信号给电磁换向阀2及伺服阀4，驱动各自的作动器。

电磁换向阀2、伺服阀4、电磁换向阀2的控制电路模块板3、伺服阀4的控制电路模块板5、作动器、8控制电路母板、油管接头9、接线端子10、分配器11、供油管接头12、压力补偿器接头13、回油管接头14为已知的市售产品及标准件，未作说明的技术为现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种水下机械手阀箱结构，包括：箱体、数个控制阀及数个控制电路模块板，其特征在于：数个控制阀及数个控制电路模块板安装在该箱体内，箱体内设置有分配器及接线端子，箱体上设有数个供与作动器连接的油管接头、供与液压源的供油路连接的供油管接头、供与安装在远程遥控潜水器本体的压力补偿器连接的接压力补偿器接头、供与液压源的回油路连接的回油管接头、供与电源连接的电源接口及供与安装在水下机械手各关节的传感器信号连接的电线接口，其中，

数个控制阀安装在箱体的底板上；

2.根据权利要求1所述的水下机械手阀箱结构，其特征在于：所述数个控制阀连接出来的油管管路的安装呈对称形式并排分布。

3.根据权利要求1或2所述的水下机械手阀箱结构，其特征在于：所述控制阀为电磁换向阀及伺服阀。

4.根据权利要求3所述的水下机械手阀箱结构，其特征在于：所述电磁换向阀及伺服阀为三位四通阀。

5.根据权利要求1所述的水下机械手阀箱结构，其特征在于：所述数个控制电路模块板分别为数个控制阀的控制电路模块板。

6.根据权利要求1所述的水下机械手阀箱结构，其特征在于：所述数个油管接头呈对称形式并排安装在箱体的两侧。

7.根据权利要求1所述的水下机械手阀箱结构，其特征在于：所述接线端子安装在控制电路母板上。