CN104653740B - 一种数控液压驱动机构 - Google Patents

Abstract

由活塞杆座组件及油缸组件和伺服电动机往复拖动滑阀的控制阀组件构成机械领域中的一种液压驱动机构。油缸通过伺服电动机往复拖动控制阀中的滑阀做往复位移时，活塞左右腔在液压油驱动下油缸随动位移。油缸前端如果连接齿条或钢丝绳，可通过齿轮或转轮驱动机械臂或机器人关节旋转摆动。如果连接吸气活塞装置，可构成吸盘。体发明在于伺服电动机实施液压随动控制，可实现数控。具有液压驱动响应快，灵敏度高，随动性好，油路简单等特点。在机器人上应用，仿生性能好，并且还具有装机容量小及易实现控制等优点。

Description

一种数控液压驱动机构

技术领域

本发明属于机械领域中的一种液压驱动装置，由于液压驱动控制是由伺服电动机实施控制，可实现数控，可驱动机械臂及机器人各关节回转摆动。

背景技术

在国家专利文献中检索，例如专利号：200710068603，申请日：2007.05.14，公开(公告)日：2007.11.21，公开(公告)号：101074691，申请(专利权)人：宁波华液机器制造有限公司，发明人：毕晴春、翁振涛、凌俊杰，名称：随动液压伺服油缸，该发明所描述的油缸体的腔体内设有活塞与之相连的活塞杆，活塞一侧为有杆腔，另一侧的腔体为无杆腔，活塞内设有阀腔和流道，阀腔内设有可移动的阀芯和控制阀口，阀芯的一端连接操纵杆，流道的一端与控制阀口相通，另一端进油孔与有杆腔相通，回油口与控制阀口相通，在于液压伺服系统的控制装置与执行装置合二为一，设计成一个液压伺服装置。再如申请号：20131006413，申请人：2013.02.28，公开(公告)日：2013.06.26，公开(公告)号：CN103174699A；申请(专利权)人：韶关市伟光液压油缸有限公司，发明人：陈伟光、王京兴，名称：一种伺服液压油缸，该发明所描述的缸体外表面上设有与缸体内腔相通的第一泄油孔、第一注油孔，活塞置于缸体内腔且能做轴向往复运动，将缸体内腔分隔成独立的两部分，活塞杆固定活塞上，其两端分别穿出缸体两端，一对导向套设在缸体两端且套穿在活塞杆上，设有第二注油孔及第二泄油孔，第二注油孔与第一注油孔相通，第二泄油孔与第一泄油孔相通，导向套的内壁与活塞杆外表面之间形成封油面，第一密封件设在活塞杆的外表面与导向套内壁之间，封油面将第一密封件与缸体内腔隔开，该发明能有效的减少活塞杆与导向套间的磨损，又能够实现稳定的密封，使寿命较长的优点。综合两项相近专利技术权利要求，其技术与本发明技术在结构上和用途方面都有所不同，并且都不涉及数控权项。

发明内容

本发明在于液压随动驱动实现数控，并且有液压驱动响应快，灵敏度及随动精度高，油路简单，如果在机器人各关节的旋转摆动方面应用，有仿生效果好等特点。

附图说明

图1是本发明结构图：由活塞杆座组件1和油缸组件2及伺服电动机往复拖动滑阀的控制阀组件3构成。活塞杆座组件1中支座支承活塞杆球头部位内侧是凹形球面，对应侧是由螺钉固定的凹形球面压盖。油缸组件2中油缸内装有带有活塞活塞杆，右端是用螺钉连接固定的带有与活塞右腔相通高压进油孔D4密封盖，左端是用螺钉连接固定的带有与活塞左腔相通油道D1油缸连接盖，活塞杆右支承端为球面球头。伺服电动机往复拖动滑阀的控制阀组件3中阀体[3-1]设有高压进油孔D2和低压出油孔D3、阀体[3-1]内装有滑阀[3-2]、滑阀定中滑套[3-3]、滑阀定中滑动杆[3-4]、滑阀定中弹簧[3-5]、滑阀定中弹簧调节螺母[3-6]、滑阀右端装有滑阀齿条连接座[3-7]、齿条[3-8]、齿轮[3-9]、齿轮齿条连接座[3-10]、伺服电动机[3-11]、伺服电动机座[3-12]构成。在阀体[3-1]内孔中两端有滑阀[3-2]一定的滑动空间用端盖封当。伺服电动机支座[3-12]同活塞杆座组件1对应固定在液压驱动的转臂内。阀体[3-1]对应滑阀[3-2]在内孔圆周面上设有左、中间、右三个环形槽，左环形槽为高压输入环形槽与阀体[3-1]油孔[D2]对应相通，中间环形槽为高压输出环形槽与油缸连接盖油道D1对应相通，右环形槽为低压回油环形槽与阀体[3-1]油孔D3对应相通，滑阀[3-2]对应阀体[3-1]左、中间、右环形槽在外径圆周面设有一个环形槽，当滑阀[3-2]定中时外径环形槽将阀体[3-1]中间环形槽封闭。当伺服电动机[3-11]通过齿轮[3-9]、齿条[3-8]拖动滑阀[3-2]向右位移时，外径环形槽逐渐的使阀体[3-1]中间环形槽同右环形槽相通，油缸活塞左腔液压油经油道D1和油孔D3卸压流向油箱，油缸活塞右腔在高压油驱动下阀体[3-1]同油缸随着右移，当滑阀[3-2]停止位移时，阀体[3-1]右移时，在定中弹簧[3-5]定中而使阀体[3-1]中间环形槽封闭，阀体[3-1]同油缸停止向右位移。当通过伺服电动机[3-11]拖动滑阀[3-2]向左位移时，外径环形槽逐渐的使阀体[3-1]中间环形槽同左环形槽相通，通过油孔D2、油道D1及进油孔D4油缸活塞左右腔都输入高压油，活塞右腔有活塞杆占有容积，根据容积比，阀体[3-1]同油缸随着滑阀[3-2]左移也左移。当滑阀[3-2]终止左位移定中后油缸左右腔输入的高压油封闭，阀体[3-1]同油缸终止左位移。伺服电动机实施可编程控制，各油缸驱动可实现数控。滑阀定中弹簧调节螺母[3-6]其用途要通过调节使滑阀[3-2]处于最佳定中性。阀体[3-1]左环形槽右侧面同右环形槽左侧面轴向尺寸大于或等于滑阀[3-2]外环形槽轴向宽度尺寸，该尺寸环节决定着液压驱动响应速度及灵敏度，尺寸越接近响应速度越快，灵敏度越高。图2所示图1中齿条4由单面牙齿设计成双面牙齿驱动构成的机械手结构图。图3所示图1中齿条4设计成活塞驱动构成的机械领域中广泛应用的吸盘结构图。图4所示图1中齿条4设计成钢丝绳驱动通过转轮及转轮轴转动构成的人手指各关节旋转摆动结构图。图5所示由图1描述的结构及工作原理构成的机械臂或机器人臂的三个关节旋转摆动的第一种结构图，图6所示为第二种结构图，图7所示为第三种结构图，图8所示为第四种结构图。图9所示本发明驱动油缸油路及工作原理图，从油泵、蓄能器输出一根高压油管和输入油箱的一根低压回油管，两根油管可随意分配给各液压驱动油缸，就象人的动脉血管和静脉血管分配和收回各器官血液一样，有极好的仿生功能，要比常规油站、分配阀、各种作用的控制阀分配给各油缸、油管路的形式相比较，油路简单，易控制，仅控制伺服电动机的正反转及转动速度即可，可实现数控，并且具有装机容量小及易实现控制等优点。

具体实施方式

本发明如果在油缸左端连接齿条4往复位移时，因支承座A中齿轮轴C不转动，通过啮合关系，转臂B绕着齿轮轴C回转摆动，这一机构可应用在机械臂或机器人的各臂各方向的回转摆动的液压驱动。如图5、6、7、8所示，也可在钩机大小臂及钩斗上应用。齿条4两面有牙齿可构成机械手，如图2所示。齿条4换成钢丝绳，可构成图4所示，当液压驱动时，手指各关节在钢丝绳拉动下向内回转，五指可握紧物件，当放下物件后，失去液压驱动钢丝绳放松，手指前端内的弹簧涨力作用下手指各关节伸直。五指液压驱动装置完全可设置在小臂内，大大简化了当前机器人手指各关节采用伺服电动驱动的复杂结构，而且液压驱动的五指握力远远大于伺服电动机驱动的握力。齿条4改为活塞装置，可构成如图3所示的机械领域中常用的吸盘。油缸活塞左腔容积设计为右腔的两倍，那么油缸左右腔实现等效工作，要应用在汽车转向系统或轮船尾舵系统中，并且利用卫星定位功能及配置相应的监控系统等可实现在行驶的路线或航线上远程摇控。另外，由于液压驱动装置都装在各臂内腔中，容易封闭，可设计出水下机械臂，水下钩机及水下机器人等，可实施江、河、湖、海敷设水、汽、油管线，电、光缆等开沟和回填作业。

Claims (4)

1.一种数控液压驱动机构，特征在于，由活塞杆座组件(1)和油缸组件(2)及由伺服电动机往复拖动其滑阀的控制阀组件(3)构成，活塞杆座组件(1)中支座支承活塞杆球头部位内侧是凹形球面，对应侧是用螺钉固定的凹形球面压盖，油缸组件(2)中油缸内装有带有活塞的活塞杆，油缸组件(2)中的油缸右端是用螺钉连接固定和带有与活塞右腔相通的高压进油孔D4的密封盖，油缸组件(2)中的油缸左端是用螺钉连接固定的带有与活塞左腔相通的油道D1的油缸连接盖，活塞杆右支承端为球面球头，由伺服电动机往复拖动其滑阀的控制阀组件(3)由同左端连接盖连接的并设有高压进油孔D2和低压出油孔D3的阀体(3-1)、滑阀(3-2)、滑阀定中滑套(3-3)、滑阀定中滑动杆(3-4)、滑阀定中弹簧(3-5)、滑阀定中弹簧调节螺母(3-6)、滑阀右端装有滑阀齿条连接座(3-7)、齿条(3-8)、齿轮(3-9)、齿轮齿条连接座(3-10)、伺服电动机(3-11)、伺服电动机支座(3-12)构成，阀体(3-1)内装有滑阀(3-2)，在阀体(3-1)内孔中两端有滑阀(3-2)一定的滑动空间并用端盖封挡，伺服电动机支座(3-12)同活塞杆座组件(1)对应固定在液压驱动转臂内，阀体(3-1)对应滑阀(3-2)在内孔圆周面上设有左、中间、右三个环形槽，左环形槽为高压输入环形槽与阀体(3-1)高压进油孔D2对应相通，中间环形槽为高压输出环形槽与油缸左端连接盖油道D1对应相通，右环形槽为低压回油环形槽与阀体(3-1)低压回油孔D3对应相通，滑阀(3-2)对应阀体(3-1)中间环形槽在外径圆周面设有一个外径环形槽，当滑阀(3-2)定中时外径环形槽将阀体(3-1)中间环形槽封闭，当伺服电动机(3-11)通过齿轮(3-9)、齿条(3-8)拖动滑阀(3-2)向右位移时，外径环形槽逐渐的使阀体(3-1)中间环形槽同右环形槽相通，油缸活塞左腔液压油经油道D1、低压回油孔D3卸压流回油箱，油缸活塞右腔在高压油驱动下阀体(3-1)同油缸随着右移，当滑阀(3-2)停止位移时，阀体(3-1)右移时在滑阀定中弹簧(3-5)定中而使阀体(3-1)中间环形槽封闭，阀体(3-1)同油缸停止向右位移，当伺服电动机(3-11)拖动滑阀(3-2)向左位移时，外径环形槽逐渐的使阀体(3-1)中间环形槽同左环形槽相通，通过高压进油孔D2、油道D1及油缸右端密封盖高压进油孔D4使油缸左右腔都输入高压油，活塞右腔有活塞杆占有容积，根据容积比，阀体(3-1)同油缸随着滑阀(3-2)左移也左移，当滑阀(3-2)终止左位移定中后，油缸左右腔输入的高压油封闭，阀体(3-1)同油缸终止左位移，伺服电动机实施可编程控制，油缸驱动可实现数控，在油缸左端连接的转臂齿条(4)，往复位移时，支承座中齿轮轴C不转动，通过啮合关系，转臂绕着齿轮轴和支承座相对回转摆动。

2.根据权利要求1所述一种数控液压驱动机构，特征在于转臂齿条(4)两面有牙齿构成机械手。

3.根据权利要求1所述一种数控液压驱动机构，特征在于将转臂齿条(4)换成钢丝绳，构成的驱动方法，使手指各关节在钢丝绳拉动下向内回转，无液压驱动时钢丝绳放松，手指前端内的弹簧涨力作用下手指各关节伸直。

4.根据权利要求1所述一种数控液压驱动机构，特征在于将转臂齿条(4)改为活塞装置，构成机械领域中常用的吸盘。