CN102935641A - 一种用于水下液压机械手的伺服阀箱 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下机器人工程领域，具体地说是一种用于水下液压机械手的伺服阀箱，包括密封安装的伺服阀箱盖及伺服阀箱体，伺服阀箱体的两侧壁上设有多个锁阀，各锁阀分别与机械手各关节液压执行器连通，伺服阀箱体一端端面上分别设有进、回油管接头，另一端端面上分别设有水密接插件和补偿油管接头；在伺服阀箱盖罩着的伺服阀箱体的上表面上，设有控制器及多个伺服阀，每个伺服阀分别与控制器的输入端电连接，控制器的输出端由伺服阀箱体穿出、接至机械手的关节位置传感器；多个伺服阀通过液压油路并联于进油管接头及回油管接头之间，每个伺服阀均与一个锁阀相连通，在伺服阀箱盖上设有排气阀。本发明具有结构紧凑、故障率低、安全可靠等优点。

Description

一种用于水下液压机械手的伺服阀箱

技术领域

本发明属于水下机器人工程领域，具体地说是一种用于水下液压机械手的伺服阀箱，可用于辅助控制液压机械手进行海洋开发和取样。

背景技术

在恶劣的海洋作业环境中，机械手要承受很高的潜水压力，而且随着作业水深的不同而变化，还会受到不同程度波涌和暗流的冲击。由于液压机械手系统能实现对环境压力的自动平衡补偿，同时重量功率比和重量扭矩比小，单位能量密度大，运用不同变量泵组合，能在较大范围内实现与外界作业特性匹配。因此，以液压源驱动的多关节机械手已成为深海作业型水下工作站、ROV(遥控水下机器人)、载人潜水器等深海调查装备的主要作业工具。然而，要始终保持液压机械手良好的作业性能，如何配置和保护机械手的液压系统和电控系统就显得尤为重要。一方面系统结构要紧凑，减少外部管线的配置，降低水下系统出现故障的可能性；另一方面要确保系统能适应不同的工作水深，避免因海水渗透而导致电子设备损坏的事故。

发明内容

为了使液压机械手系统更好地适应不同的作业水深，有效抵抗外界环境的干扰，始终保持良好的作业性能，本发明的目的在于提供一种用于水下液压机械手的伺服阀箱。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括伺服阀箱盖及伺服阀箱体，伺服阀箱盖密封安装在伺服阀箱体上；所述伺服阀箱体的两侧壁上设有多个锁阀，各锁阀分别与机械手各关节液压执行器连通，伺服阀箱体一端端面上分别设有进油管接头及回油管接头，另一端端面上分别设有水密接插件和补偿油管接头；在伺服阀箱盖罩着的伺服阀箱体的上表面上，设有控制器及多个伺服阀，每个伺服阀分别与控制器的输入端电连接，控制器的输出端由伺服阀箱体穿出、接至机械手的关节位置传感器；所述多个伺服阀通过液压油路并联于进油管接头及回油管接头之间，每个伺服阀均与一个锁阀相连通，在伺服阀箱盖上设有排气阀。

其中：所述伺服阀的数量与锁阀的数量相同，与机械手各关节液压执行器形成独立的走油通道；所述锁阀的两侧分别安装有与机械手各关节液压执行器连通的可调向直角管接头；所述进油管接头和回油管接头与伺服阀相连通的液压油路以及伺服阀与锁阀相连通的液压油路分别通过伺服阀箱体内的工艺孔实现；工艺孔通过密封螺钉封堵；所述伺服阀箱体的上表面上，在控制器的周围设有多个盲孔；在伺服阀箱体的两侧壁上还设有多个走线接头；控制器通过周围布置的盲孔，经走线接头将信号线引向机械手的关节位置传感器，又通过水密接插件与外界进行信息交互；补偿油管接头通过盲孔与伺服阀箱盖和伺服阀箱体之间的密封空间相通，将补偿油引入所述密封空间内；所述伺服阀箱体的上表面上设有环形密封槽，该环形密封槽内容置有O形密封圈，伺服阀箱盖和伺服阀箱体通过所述O形密封圈密封结合。

本发明的优点与积极效果为：

1.结构紧凑。本发明在箱体内通过工艺孔集中配置了机械手液压回路，以及通讯线路；整个布局紧凑合理，极大节省了因布置管线需要的额外空间。

2.故障率低。本发明采用箱体内部通油和走线，避免了多管线的交叉缠绕，减少了水下系统出现故障的可能性；

3.安全可靠。本发明盖壳体内充满液压补偿油，不仅能使自身适应不同的工作水深，而且还对箱内液压元件及电子设备进行了有效保护。此外，箱盖与阀箱体结合面采用O形密封圈紧密贴合，有效防止了海水的渗漏；

4.便于推广。本发明的尺寸、功能易扩展，便于适应水下液压机械手关节数目变化，以及实际的作业需要。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1去掉伺服阀箱盖及螺钉后的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为本发明锁阀安装孔位局部视图；

图5为本发明伺服阀安装孔位局部视图；

图6为本发明的液压原理图；

其中：1为伺服阀箱盖，2为伺服阀箱体，3为O形密封圈，4为锁阀，5为可调向直角管接头，6为螺钉，7为排气阀，8为走线接头，9为水密接插件，10为补偿油管接头，11为控制器，12为伺服阀，13为回油管接头，14为进油管接头，15为密封螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括伺服阀箱盖1和伺服阀箱体2。具体连接方式为：

伺服阀箱盖1和伺服阀箱体2由螺钉6固联为一体，在伺服阀箱体2的上表面上设环形密封槽，该环形密封槽内容置有O形密封圈3，伺服阀箱盖1和伺服阀箱体2通过该O形密封圈3将两者的结合面紧密贴合。伺服阀箱盖1的左上侧安装有排气阀7，锁阀4固联在伺服阀箱体2的两侧壁上，与伺服阀箱体2侧壁上开设的对应油口相通，每个锁阀4的两侧分别固联有可调向直角管接头5。

如图2所示，伺服阀箱体2的一端端面(左端面)上分别布置有进油管接头14和回油管接头13，另一端端面(右端面)上配置有水密接插件9和补偿油管接头10；伺服阀箱体2的上表面上布置有多个伺服阀12(本实施例为七个)，每个伺服阀均对应一个外挂于伺服阀箱体2上的锁阀4(即伺服阀的数量与锁阀的数量相同)，与机械手各关节液压执行器形成独立的走油通道。在伺服阀箱盖1罩着的伺服阀箱体2的上表面上设有控制器11，该控制器11为现有技术，在控制器11的周围设有多个盲孔(本实施例设置了六个盲孔，分别为盲孔C～H)。在伺服阀箱体2的两侧壁上还设有多个走线接头8(本实施例为四个)。各个伺服阀12的信号线直接与位于伺服阀12右侧的控制器11相连，由控制器11输出的信号线通过前后分布的盲孔C～D(走线孔)，经伺服阀箱2两侧均布的走线接头8引出，接至机械手的关节位置传感器；外部信号及电源线由穿过水密接插件9，经盲孔G与控制器11相连。进油管接头14和回油管接头13与伺服阀12相连通的液压油路以及伺服阀12与锁阀4相连通的液压油路分别通过伺服阀箱体2内的工艺孔实现，工艺孔通过密封螺钉15封堵。

如图3～5所示，伺服阀箱体2一端端同上开设总进油口P′和总回油口R′，两油口处在距伺服阀箱体2上表面不同的深度层次；进油口P′外接有进油管接头14，回油口R′外接有回油管接头13；进油口P′和回油口R′分别通过伺服阀箱体2内的工艺孔与各伺服阀12上的油孔P和R连通；伺服阀12的两个负载油口A和B，流经伺服阀箱体2两侧壁上开设的孔A′和B′后，直接与安装在侧壁上的锁阀4上的对应油孔连通。锁阀4两端的可调向直角管接头5将液压油直接引向机械手各关节液压执行器(液压缸或液压马达)，进而形成多条并联的液压回路。

伺服阀箱体2内部实现图6中虚线框部分液压集成回路。如图4～6所示，伺服阀箱体2外侧的总进油口P′和总回油口R′，液压油通过伺服阀箱体2内的工艺孔与机械手各关节液压执行器连通。每个伺服阀12外接两个负载油口A和B，实现对机械手各关节液压执行器的往返或正反转控制。补偿油直接通过补偿管接头10经盲孔H引入伺服阀箱盖1和伺服阀箱体2之间的密封空间，这样除了补偿工作油液因本身弹性变形、温度及下潜深度而产生的油液体积变化外，更主要的是平衡内外压力，使系统内压等于工作水深外压或稍大于外压，实现对环境压力的自动平衡补偿，保持系统的稳定。

本发明的工作原理：

本发明为用于辅助控制液压机械手进行海洋开发和取样的伺服阀箱。总进油口P′和总回油口R′经伺服阀箱体2内的工艺孔与各伺服阀12的油路连通，而伺服阀12上的负载油口与侧壁上的锁阀4相连，进而形成多条并联的液压回路，分别控制机械手各关节液压执行器；伺服阀箱体2的右端面单独配置补偿油管接头，能将补偿油直接引入伺服阀箱盖1和伺服阀箱体2之间的密封空间，实现了对环境压力的自动平衡补偿，使伺服阀箱内压等于工作水深外压或稍大于外压，从而避免海水渗漏，保持系统的稳定。此外，阀箱内控制器通过水密接插件及走线接头传输信号，能时刻保持与外界信息交互。具体为：

首先，打开伺服阀箱盖1，检查箱内电控系统线路布置，接着将锁阀4两端的可调向直角管接头5与机械手各关节对应的液压执行器用软管相连，确保油路通畅。

然后，将伺服阀箱体2外侧的进油管接头14和回油管接头13经软管与载体液压站相连。接着液压站上电，检查液压系统是否漏油，机械手运动有无异常。

最后，若整个系统无异常情况，则安装好伺服阀箱盖1，由补偿油管接头10处引入补偿油，不断按动排气阀7，直至有油从排气阀7溢出，表明伺服阀箱盖1内已充满液压油，接着就能下水工作。

综上所述，伺服阀箱将机械手的液压和电控系统集成在一个独立的水下密封体内。在实际的工作过程中，伺服阀箱盖1内充满液压补偿油，不仅可以使伺服阀箱适应不同的水深，而且还对箱内液压元件及电子设备进行了有效保护。这样既增强整个水下系统的稳定性，也有效抵制了外界的干扰，为机械手的水下作业提供了可靠的保障。

Claims (9)

1.一种用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：包括伺服阀箱盖(1)及伺服阀箱体(2)，伺服阀箱盖(1)密封安装在伺服阀箱体(2)上；所述伺服阀箱体(2)的两侧壁上设有多个锁阀(4)，各锁阀(4)分别与机械手各关节液压执行器连通，伺服阀箱体(2)一端端面上分别设有进油管接头(14)及回油管接头(13)，另一端端面上分别设有水密接插件(9)和补偿油管接头(10)；在伺服阀箱盖(1)罩着的伺服阀箱体(2)的上表面上，设有控制器(11)及多个伺服阀(12)，每个伺服阀(12)分别与控制器(11)的输入端电连接，控制器(11)的输出端由伺服阀箱体(2)穿出、接至机械手的关节位置传感器；所述多个伺服阀(12)通过液压油路并联于进油管接头(14)及回油管接头(13)之间，每个伺服阀(12)均与一个锁阀(4)相连通，在伺服阀箱盖(1)上设有排气阀(7)。

2.按权利要求1所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述伺服阀(12)的数量与锁阀(4)的数量相同，与机械手各关节液压执行器形成独立的走油通道。

3.按权利要求1或2所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述锁阀(4)的两侧分别安装有与机械手各关节液压执行器连通的可调向直角管接头(5)。

4.按权利要求1所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述进油管接头(14)和回油管接头(13)与伺服阀(12)相连通的液压油路以及伺服阀(12)与锁阀(4)相连通的液压油路分别通过伺服阀箱体(2)内的工艺孔实现。

5.按权利要求4所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述工艺孔通过密封螺钉(15)封堵。

6.按权利要求1所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述伺服阀箱体(2)的上表面上，在控制器(11)的周围设有多个盲孔；在伺服阀箱体(2)的两侧壁上还设有多个走线接头(8)。

7.按权利要求6所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述控制器(11)通过周围布置的盲孔，经走线接头(8)将信号线引向机械手的关节位置传感器，又通过水密接插件(9)与外界进行信息交互。

8.按权利要求6所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述补偿油管接头(10)通过盲孔与伺服阀箱盖(1)和伺服阀箱体(2)之间的密封空间相通，将补偿油引入所述密封空间内。

9.按权利要求1所述用于水下液压机械手的伺服阀箱，其特征在于：所述伺服阀箱体(2)的上表面上设有环形密封槽，该环形密封槽内容置有O形密封圈(3)，伺服阀箱盖(1)和伺服阀箱体(2)通过所述O形密封圈(3)密封结合。

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