CN105904480A - 一种液压关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压关节，包括中空法兰，可滑动套设于所述中空法兰内的中空活塞杆，以及与所述中空活塞杆连接且安装于所述中空法兰内的转动机构，所述转动机构包括固定套设于所述中空活塞杆的螺母套，与所述螺母套螺纹传动连接的螺杆，套设于中空活塞套内的轴承，以及套设于轴承上且固定安装于所述螺杆一端的安装套。本发明在工作时，中空活塞杆在中空法兰内滑动带动螺母套直线运动，并驱动与螺母套螺纹配合连接的螺杆进行旋转，从而带动与螺杆固定连接的安装套进行转动，实现将直线运动输入转化为旋转运动输出的功能，中空活塞杆的运动距离与所述安装套的旋转角度成正比线性关系，具有结构简单，控制方便和稳定性高的有益效果。

Description

一种液压关节

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，涉及一种工业机器人液压关节，尤其是指一种工业机器人液压转动关节或摆动关节。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，机器人在机械装备、汽车制造、等行业领域被广泛应用。目前，工业机器人的各个运动关节，普遍采用控制精度高的伺服电机带动RV减速机或谐波减速机，对机器臂实施驱动的结构，这种结构形式占据工业机器人将近的四分之一以上的成本，硬件投入资金高，技术难度大，对于控制精度要求不高且动作简单的自动化装置，这种结构形式的机器人投入成本过于昂贵，显得大材小用，造成不必要的浪费。

针对这个问题，有采用直线液压缸驱动曲柄滑块摆动机构，以驱动机械臂动作的结构被设计出来，由于结构采用液压伺服驱动，同样能制造实现性能良好的工业机器人，而且对比伺服电机带动RV减速机或谐波减速机驱动机器臂动作的结构，具有结构更加简单、输出负载能力强和功率比大的优点。但是这种结构却又存在控制输入量与输出量为非线性关系，输出控制难度大，工作稳定性差，使用不方便的缺点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有直线液压缸驱动曲柄滑块摆动机构以驱动机械臂动作的结构，存在控制输入量与输出量为非线性关系而导致输出控制难度大、工作稳定性差和使用不方便的问题，提供一种结构简单，控制方便和稳定性高的液压关节。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种液压关节，包括中空法兰，可滑动套设于所述中空法兰内的中空活塞杆，以及与所述中空活塞杆连接且安装于所述中空法兰内的转动机构，所述转动机构包括固定套设于所述中空活塞杆的螺母套，与所述螺母套螺纹传动连接的螺杆，套设于中空活塞套内的轴承，以及套设于轴承上且固定安装于所述螺杆一端的安装套。

进一步地，所述安装套包括旋转套和输出轴，所述旋转套的一端设有第一轴肩，所述旋转套套设于所述轴承内圈上，且所述第一轴肩顶压所述轴承的一侧面；所述旋转套的另一端通过连接件与所述输出轴固定连接，且所述输出轴顶压所述轴承的另一侧面，所述旋转套与所述螺杆固定连接。

作为一种优选的方案，所述中空活塞杆的外圆周中部设有第二轴肩，位于所述第二轴肩的两侧的中空法兰中开有进油口和出油口，所述第二轴肩与所述中空法兰的内壁密封连接，且所述中空活塞杆的两端与所述中空法兰密封连接，分别形成进油腔和出油腔。

作为一种优选的方案，所述中空活塞杆的外圆周上开有滑槽，所述中空法兰的内壁上设有与所述滑槽位置相对应的凸块，所述凸块可滑动套设于所述滑槽内。

进一步地，所述中空活塞杆的一端通过密封圈与所述中空法兰的内壁密封连接，中空活塞杆的另一端通过密封盖与所述中空法兰的内壁密封连接，所述密封盖通过密封圈与所述中空活塞杆和中空法兰的内壁密封连接，所述密封盖通过连接件固定安装于所述中空法兰上。

作为一种优选的方案，所述轴承设为两个，两个所述轴承相互顶压，形成双轴承连接结构。

作为一种优选的方案，所述螺杆通过滚珠与所述螺母套螺纹传动连接。

作为一种优选的方案，所述旋转套通过连接键与所述螺杆连接。

进一步地，所述进油口和出油口上设有用于外接油管的接头。

作为一种优选的方案，所述中空法兰包括第一缸筒和第二缸筒，所述中空活塞杆套设于所述第二缸筒中，所述轴承套设于所述第一缸筒内。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明在工作时，中空活塞杆在中空法兰内滑动带动螺母套直线运动，并驱动与螺母套螺纹配合连接的螺杆进行旋转，从而带动与螺杆固定连接的安装套进行转动，实现将直线运动输入转化为旋转运动输出的功能，由于中空活塞杆的运动距离与所述安装套的旋转角度成正比线性关系，解决了现有直线液压缸驱动曲柄滑块摆动机构以驱动机械臂动作的结构存在控制输入量与输出量为非线性关系而导致输出控制难度大、工作稳定性差和使用不方便的问题，具有结构简单，控制方便和稳定性高的特点。

2、本发明的凸块在圆周方向起到约束中空活塞在滑动的过程中产生摆动运动的作用，保证中空活塞杆的运动距离与所述安装套的旋转角度成正比线性关系，防止出现输出控制难度大和工作稳定性差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明液压关节的结构示意图；

图2是图1沿A-A方向的剖视图；

图3是本发明液压关节的立体结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1至图3，本实施例涉及液压关节，包括中空法兰1，可滑动套设于所述中空法兰1内的中空活塞杆2，以及与所述中空活塞杆2连接且安装于所述中空法兰1内的转动机构，所述转动机构包括固定套设于所述中空活塞杆2的螺母套31，与所述螺母套31螺纹传动连接的螺杆32，套设于中空活塞套内的轴承33，以及套设于轴承33上且固定安装于所述螺杆32一端的安装套34。所述轴承为角接触球轴承。在工作时，中空活塞杆2在中空法兰1内滑动并带动螺母套31做直线运动，并驱动与螺母套31螺纹配合连接的螺杆32进行旋转，从而带动与螺杆32固定连接的安装套34进行转动，实现将直线运动输入转化为旋转运动输出的功能，由于中空活塞杆2的运动距离与所述安装套34的旋转角度成正比线性关系，解决了现有直线液压缸驱动曲柄滑块摆动机构以驱动机械臂动作的结构存在控制输入量与输出量为非线性关系而导致输出控制难度大、工作稳定性差和使用不方便的问题，具有结构简单，控制方便和稳定性高的特点。

轴承33采用角接触球轴承，以承受中空活塞杆的轴向载荷以及承受机械臂带来的工作载荷，载荷量大，提高了工作的稳定性和安全性。

如图2所示，所述安装套34包括旋转套341和输出轴342，所述旋转套341的一端设有第一轴肩343，所述旋转套341套设于所述轴承33内圈上，且所述第一轴肩343顶压所述轴承33的一侧面；所述旋转套341的另一端通过连接件与所述输出轴342固定连接，且所述输出轴342顶压所述轴承33的另一侧面，所述旋转套341与所述螺杆32固定连接。旋转套341和输出轴342通过螺纹连接件相对连接并顶压于轴承33内圈的两个侧面，从而使得旋转套341和输出轴342被固定安装于轴承33的内圈上，结构简单，可快速地实现旋转套341和输出轴342的安装和拆卸。

所述中空活塞杆2的外圆周中部设有第二轴肩21，位于所述第二轴肩21的两侧的中空法兰1中开有进油口11和出油口12，所述第二轴肩21与所述中空法兰1的内壁密封连接，且所述中空活塞杆2的两端与所述中空法兰1密封连接，分别形成进油腔13和出油腔14。所述进油口11和出油口12上设有用于外接油管的接头4。通过进油口11往进油腔13输入液压油，第二轴肩21在液压油的压力推动下驱动中空活塞杆2进行滑动，而出油腔14内的液压油通过出油口12向外排出；而当需要反向驱动中空活塞杆2滑动时，往出油腔14内输入液油，则第二轴肩21在液压油的压力推动下驱动中空活塞杆2进行反向滑动，实现控制液压驱动活塞杆进行滑动的功能。

所述中空活塞杆2的外圆周上开有滑槽22，所述中空法兰1的内壁上设有与所述滑槽22位置相对应的凸块15，所述凸块15可滑动套设于所述滑槽22内。该凸块15在圆周方向起到约束中空活塞在滑动的过程中产生摆动运动的作用，保证中空活塞杆2的运动距离与所述安装套34的旋转角度成正比线性关系，防止出现输出量控制难度大和工作稳定性差的问题。

所述中空活塞杆2的一端通过密封圈与所述中空法兰1的内壁密封连接，中空活塞杆2的另一端通过密封盖5与所述中空法兰1的内壁密封连接，所述密封盖5通过密封圈与所述中空活塞杆2和中空法兰1的内壁密封连接，所述密封盖5通过连接件固定安装于所述中空法兰1上。在密封圈的密封作用下，可防止进油腔13和出油腔14出现漏油的情况，进而保证液压力的稳定性，保证液压驱动安全可靠运行。

由于在旋转套341驱动螺杆32旋转的过程中，螺杆32受到极在的轴向压力并作用于轴承33的内圈上，为了提高轴承33内圈的轴向载荷，防止轴承33因承受过大的轴向力而损坏，所述轴承33设为两个，两个所述轴承33相互顶压，形成双轴承33连接结构。

所述旋转套341开有通孔，所述螺杆32的一端设有外螺纹且穿过通孔，所述螺杆32通过螺母6固定连接于所述旋转套341上，方便了旋转套341与螺杆32的连接，提高安装的效率。

所述螺杆32通过滚珠与所述螺母套31螺纹传动连接，减小了螺杆32与螺母套31之间的摩擦阻力，并且具有运动精度和传动效率高的特点。

所述旋转套341通过连接键7与所述螺杆32连接。在螺杆32旋转时，螺杆32通过连接键7驱动旋转套341进行转动。

所述中空法兰1包括第一缸筒16和第二缸筒17，所述中空活塞杆2套设于所述第二缸筒17中，所述轴承33套设于所述第一缸筒16内。在安装时可先将中空活塞杆2、螺母套31和螺杆32安装于第二缸筒17上，然后再将轴承33、旋转套341和输出轴342安装于第一缸筒16上，最后将第一缸筒16安装于第二缸筒17上，并将螺杆32的一端与所述旋转套341固定连接在一起，方便了该液压关节的装配和拆卸，提高了装配的效率。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种液压关节，其特征在于：包括中空法兰，可滑动套设于所述中空法兰内的中空活塞杆，以及与所述中空活塞杆连接且安装于所述中空法兰内的转动机构，所述转动机构包括固定套设于所述中空活塞杆的螺母套，与所述螺母套螺纹传动连接的螺杆，套设于中空活塞套内的轴承，以及套设于轴承上且固定安装于所述螺杆一端的安装套。

2.根据权利要求1所述的一种液压关节，其特征在于：所述安装套包括旋转套和输出轴，所述旋转套的一端设有第一轴肩，所述旋转套套设于所述轴承内圈上，且所述第一轴肩顶压所述轴承的一侧面；所述旋转套的另一端通过连接件与所述输出轴固定连接，且所述输出轴顶压所述轴承的另一侧面，所述旋转套与所述螺杆固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种液压关节，其特征在于：所述中空活塞杆的外圆周中部设有第二轴肩，位于所述第二轴肩的两侧的中空法兰中开有进油口和出油口，所述第二轴肩与所述中空法兰的内壁密封连接，且所述中空活塞杆的两端与所述中空法兰密封连接，分别形成进油腔和出油腔。

4.根据权利要求1或3所述的一种液压关节，其特征在于：所述中空活塞杆的外圆周上开有滑槽，所述中空法兰的内壁上设有与所述滑槽位置相对应的凸块，所述凸块可滑动套设于所述滑槽内。

5.根据权利要求4所述的一种液压关节，其特征在于：所述中空活塞杆的一端通过密封圈与所述中空法兰的内壁密封连接，中空活塞杆的另一端通过密封盖与所述中空法兰的内壁密封连接，所述密封盖通过密封圈与所述中空活塞杆和中空法兰的内壁密封连接，所述密封盖通过连接件固定安装于所述中空法兰上。

6.根据权利要求1所述的一种液压关节，其特征在于：所述轴承设为两个，两个所述轴承相互顶压，形成双轴承连接结构。

7.根据权利要求1所述的一种液压关节，其特征在于：所述螺杆通过滚珠与所述螺母套螺纹传动连接。

8.根据权利要求2所述的一种液压关节，其特征在于：所述旋转套通过连接键与所述螺杆连接。

9.根据权利要求1所述的一种液压关节，其特征在于：所述进油口和出油口上设有用于外接油管的接头。

10.根据权利要求3所述的一种液压关节，其特征在于：所述中空法兰包括第一缸筒和第二缸筒，所述中空活塞杆套设于所述第二缸筒中，所述轴承套设于所述第一缸筒内。