CN109465850B - 一种具有液压滑环功能的重载关节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有液压滑环功能的重载关节，包括上臂组件、关节组件和下臂组件；关节组件包括滑环组件和主轴组件；滑环组件包括高压主管接头、低压主管接头、第一高压分管接头、第一低压分管接头和滑环；主轴组件包括主轴、第二高压分管接头和第二低压分管接头；本发明将液压滑环与机械关节相结合，在保证实现上臂和下臂相对转动的功能(关节功能)下还具有将油液分别分配给上臂执行机构和下臂执行机构的功能(液压滑环功能)。内部轴承具有承载重载的能力，适用于重载工况。本发明重载关节结构紧凑，功能完备，具有高集成化的特点。
Description
技术领域
本发明属于液压工程领域，涉及液压机器人、液压机械臂等关节部位，尤其涉及一种具有液压滑环功能的重载关节。
背景技术
液压机械臂广泛运用于各种工程领域，尤其适用于重载工况。而不同臂之间的相对运动需要靠关节实现。传统关节通过孔轴配合，磨损严重，寿命短。同时，对于液压机械臂，油液分配、管路连接等将占用较大空间，同时液压管路极易与机械构件发生干涉。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种具有液压滑环功能的重载关节。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有液压滑环功能的重载关节，包括上臂组件、关节组件和下臂组件；所述上臂组件包括上臂臂体，上臂臂体具有两个相对的壁面，两个壁面的边缘分别加工位置正对的V形槽，两个V形槽分别与第一V形槽压盖和第二V形槽压盖相配合，形成第一方形孔、第二方形孔；上臂组件和主轴保持相对静止同时绕中心轴转动；所述下臂组件包括下臂臂体，下臂臂体具有两个相对的壁面，两个壁面的顶部均加工有轴承座，通过轴承压盖固定安装在轴承座中的轴承；下臂组件和主轴发生相对转动；所述关节组件包括滑环组件和主轴组件；所述滑环组件包括高压主管接头、低压主管接头、第一高压分管接头、第一低压分管接头和滑环；所述主轴组件包括主轴、第二高压分管接头和第二低压分管接头；所述滑环的两端分别具有两个轴承座，通过安装在轴承座中的轴承，将滑环组件和主轴组件构成转动副；所述滑环内壁加工有沿周向布置的高压油槽、低压油槽，高压油槽的位置对应于高压主管接头、第一高压分管接头、主轴高压油入口，低压油槽的位置对应于低压主管接头、第一低压分管接头、主轴低压油出口；所述滑环内壁还加工有若干密封圈沟槽，高压油槽和低压油槽通过安装于密封圈沟槽内的密封圈与外界隔离；所述主轴的两端分别加工有两个转轴，两个转轴分别与下臂组件的两个轴承构成转动副；所述主轴的两端还分别加工有两个方形轴，两个方形轴分别穿过上臂组件的两个方形孔，与上臂组件固定连接；所述主轴上加工有与滑环直径相同的圆柱形凸台，圆柱形凸台上沿径向加工有主轴高压油出口、主轴低压油入口，分别连接第二高压分管接头和第二低压分管接头。
进一步地，为便于主轴内部高压油通道和低压油通道加工，从主轴一端面钻孔，加工后用第一油堵和第二油堵将端面孔口堵住，防止通道内油液流出。
一种利用具有液压滑环功能的重载关节实现配油的方法，包括：
来自于高压油源的高压油从高压主管接头输入滑环中，经滑环内部高压油槽，进入第一高压分管接头，从第一高压分管接头输出，同时，经高压油槽，进入主轴高压油入口，经过主轴内部的高压油通道，从主轴高压油出口进入第二高压分管接头，从第二高压分管接头输出；从第一高压分管接头和第二高压分管接头输出的高压油液分别给下臂执行机构和上臂执行机构输入高压油液；
来自下臂执行机构的低压油液由第一低压分管接头进入滑环，经滑环内部的低压油槽，由低压主管接头输出，来自上臂执行机构的低压油液由第二低压分管接头经主轴低压油入口流经主轴内部的低压油通道，由主轴低压油出口，经滑环内的低压油槽，由低压主管接头输出；从低压主管接头输出的低压油液可流回油箱。
本发明的有益效果是：本发明将液压滑环与机械关节相结合，实现了关节的多功能性并且减少了油液分配占用的空间，在保证实现上臂和下臂相对转动的主要功能(关节功能)下还具有将油液分别分配给上臂执行机构和下臂执行机构的功能(液压滑环功能)。内部轴承具有承载重载的能力，适用于重载工况。本发明适用于各类液压机械关节处，其结构紧凑，功能完备，具有高集成化、高创新性等特点。
附图说明
图1是上臂组件图；
图2是关节组件图；
图3是关节组件拆分视图；
图4是下臂组件图；
图5是滑环剖视图；
图6(a)是主轴一个角度的示意图；
图6(b)是主轴另一个角度的示意图；
图7是主轴剖视图；
图8是完整具有液压滑环功能的重载关节结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提供的一种具有液压滑环功能的重载关节，包括上臂组件1、关节组件2和下臂组件3；
如图1、6所示，所述上臂组件1包括上臂臂体1.1，上臂臂体1.1具有两个相对的壁面，两个壁面的边缘分别加工位置正对的V形槽，两个V形槽分别与第一V形槽压盖1.2和第二V形槽压盖1.3相配合，形成第一方形孔1.4、第二方形孔1.5；上臂组件1通过第一方形孔1.4和主轴2.2.1的第一方形轴2.2.1-10连接，通过第二方形孔1.5和主轴2.2.1的第二方形轴2.2.1-7连接。上臂组件1和主轴2.2.1保持相对静止同时绕中心轴转动。
如图4、6所示，所述下臂组件3包括下臂臂体3.5，下臂臂体3.5具有两个相对的壁面，两个壁面的顶部均加工有轴承座，通过第一轴承压盖3.1固定第一轴承3.2，通过第二轴承压盖3.3固定第二轴承3.4。第一轴承3.2和第二轴承3.4分别与主轴的第一转轴2.2.1-4和第二转轴2.2.1-1配合，构成转动副。下臂组件3和主轴2.2.1发生相对转动。轴承连接可以避免传统关节轴孔配合产生的摩擦，并且轴承可以承载，使关节具有承载重载的能力。
如图2所示，所述关节组件2包括滑环组件2.1和主轴组件2.2。
如图3、图5所示，所述滑环组件2.1包括高压主管接头2.1.1、低压主管接头2.1.2、第一高压分管接头2.1.4、第一低压分管接头2.1.5和滑环2.1.3；所述主轴组件2.2包括主轴2.2.1、第二高压分管接头2.2.3和第二低压分管接头2.2.2；滑环2.1.3的两端分别具有第三轴承座2.1.3-4、第四轴承座2.1.3-7，第三轴承2.1.7和第四轴承2.1.6分别安装在第三轴承座2.1.3-4、第四轴承座2.1.3-7上，将滑环组件2.1和主轴组件2.2构成转动副；
所述5所示，所述滑环2.1.3内壁加工有沿周向布置的高压油槽2.1.3-6和低压油槽2.1.3-5，高压油槽2.1.3-6的位置对应于高压主管接头2.1.1、第一高压分管接头2.1.4、主轴高压油入口2.2.1-3，低压油槽2.1.3-5的位置对应于低压主管接头2.1.2、第一低压分管接头2.1.5、主轴低压油出口2.2.1-9；所述滑环2.1.3内壁还加工有第一密封圈沟槽2.1.3-1、第二密封圈沟槽2.1.3-2、第三密封圈沟槽2.1.3-3，高压油槽2.1.3-6和低压油槽2.1.3-5通过安装于第一密封圈沟槽2.1.3-1、第二密封圈沟槽2.1.3-2、第三密封圈沟槽2.1.3-3内的密封圈与外界隔离，实现滑环旋转过程中的油液密封。
如图6所示，所述主轴2.2.1的两端分别加工有第一转轴2.2.1-4和第二转轴2.2.1-1，分别与下臂组件3的第一轴承3.2和第二轴承3.4构成转动副。所述主轴2.2.1的两端还分别加工有第一方形轴2.2.1-10和第二方形轴2.2.1-7，分别与上臂组件1的第一方形孔1.4和第二方形孔1.5连接；主轴2.2.1上加工有与滑环2.1.3直径相同的圆柱形凸台，圆柱形凸台上沿径向加工有主轴高压油出口2.2.1-2、主轴低压油入口2.2.1-8，分别连接第二高压分管接头2.2.3和第二低压分管接头2.2.2。为便于主轴2.2.1内部高压油通道2.2.1-12和低压油通道2.2.1-11加工，从主轴2.2.1一端面钻孔，加工后用第一油堵2.2.1-5和第二油堵2.2.1-6将端面孔口堵住，防止通道内油液流出。
如图3、5、6、7所示，所述具有液压滑环功能的重载关节具有液压滑环配油功能，来自于高压油源的高压油从高压主管接头2.1.1输入滑环2.1.3中，经滑环2.1.3内部高压油槽2.1.3-6，进入第一高压分管接头2.1.4，从第一高压分管接头2.1.4输出，同时，经高压油槽2.1.3-6，进入主轴高压油入口2.2.1-3，经过主轴内部的高压油通道2.2.1-12，从主轴高压油出口2.2.1-2进入第二高压分管接头2.2.3，从第二高压分管接头2.2.3输出；从第一高压分管接头2.1.4和第二高压分管接头2.2.3输出的高压油液可分别给下臂执行机构和上臂执行机构输入高压油液。与高压油液输入输出原理相同，来自下臂执行机构的低压油液由第一低压分管接头2.1.5进入滑环，经滑环内部的低压油槽2.1.3-5，由低压主管接头2.1.2输出，来自上臂执行机构的低压油液由第二低压分管接头2.2.2经主轴低压油入口2.2.1-8流经主轴内部的低压油通道2.2.1-11，由主轴低压油出口2.2.1-9，经滑环内的低压油槽2.1.3-5，由低压主管接头2.1.2输出；从低压主管接头2.1.2输出的低压油液可流回油箱。
本发明的工作过程如下：
(1)将关节安装至液压机械臂上；
(2)将关节的管接头分别与高压油源、低压油源、上臂执行机构、下臂执行机构的油管连接；
(3)调试好后，进行液压机械臂关节的测试；
(4)上臂组件可随主轴保持相对静止，和滑环组件以及下臂组件发生相对转动，实现关节功能；
(5)来自高压油源的高压油液被分配至上臂执行机构和下臂执行机构，且来自上臂执行机构和下臂执行机构的低压油液汇总至低压油源，实现液压滑环功能。
最后需要注意的是，上述说明只是本发明的一种具体应用实例，可以根据需要，设计多种机械臂上臂和下臂等的形式，显然与本发明基本原理相同的其他应用实例也应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种具有液压滑环功能的重载关节，其特征在于，包括上臂组件(1)、关节组件(2)和下臂组件(3)；
所述上臂组件(1)包括上臂臂体(1.1)，上臂臂体(1.1)具有两个相对的壁面，两个壁面的边缘分别加工位置正对的V形槽，两个V形槽分别与第一V形槽压盖(1.2)和第二V形槽压盖(1.3)相配合，形成第一方形孔(1.4)、第二方形孔(1.5)；
所述下臂组件(3)包括下臂臂体(3.5)，下臂臂体(3.5)具有两个相对的壁面，两个壁面的顶部均加工有轴承座，通过轴承压盖固定安装在轴承座中的轴承；
所述关节组件(2)包括滑环组件(2.1)和主轴组件(2.2)；
所述滑环组件(2.1)包括高压主管接头(2.1.1)、低压主管接头(2.1.2)、第一高压分管接头(2.1.4)、第一低压分管接头(2.1.5)和滑环(2.1.3)；所述主轴组件(2.2)包括主轴(2.2.1)、第二高压分管接头(2.2.3)和第二低压分管接头(2.2.2)；
所述滑环(2.1.3)的两端分别具有两个轴承座，通过安装在轴承座中的轴承，将滑环组件(2.1)和主轴组件(2.2)构成转动副；
所述滑环(2.1.3)内壁加工有沿周向布置的高压油槽(2.1.3-6)、低压油槽(2.1.3-5)，高压油槽(2.1.3-6)的位置对应于高压主管接头(2.1.1)、第一高压分管接头(2.1.4)、主轴高压油入口(2.2.1-3)，低压油槽(2.1.3-5)的位置对应于低压主管接头(2.1.2)、第一低压分管接头(2.1.5)、主轴低压油出口(2.2.1-9)；所述滑环(2.1.3)内壁还加工有若干密封圈沟槽，高压油槽(2.1.3-6)和低压油槽(2.1.3-5)通过安装于密封圈沟槽内的密封圈与外界隔离；
所述主轴(2.2.1)的两端分别加工有两个转轴，两个转轴分别与下臂组件(3)的两个轴承构成转动副；所述主轴(2.2.1)的两端还分别加工有两个方形轴，两个方形轴分别穿过上臂组件(1)的两个方形孔，与上臂组件(1)固定连接；
所述主轴(2.2.1)上加工有与滑环(2.1.3)直径相同的圆柱形凸台，圆柱形凸台上沿径向加工有主轴高压油出口(2.2.1-2)、主轴低压油入口(2.2.1-8)，分别连接第二高压分管接头(2.2.3)和第二低压分管接头(2.2.2)。
2.根据权利要求1所述的一种具有液压滑环功能的重载关节，其特征在于，为便于主轴(2.2.1)内部高压油通道(2.2.1-12)和低压油通道(2.2.1-11)加工，从主轴(2.2.1)一端面钻孔，加工后用第一油堵(2.2.1-5)和第二油堵(2.2.1-6)将端面孔口堵住，防止通道内油液流出。
3.一种利用权利要求1或2所述重载关节实现配油的方法，其特征在于，包括：
来自于高压油源的高压油从高压主管接头(2.1.1)输入滑环(2.1.3)中，经滑环(2.1.3)内部高压油槽(2.1.3-6)，进入第一高压分管接头(2.1.4)，从第一高压分管接头(2.1.4)输出，同时，经高压油槽(2.1.3-6)，进入主轴高压油入口(2.2.1-3)，经过主轴(2.2.1)内部的高压油通道(2.2.1-12)，从主轴高压油出口(2.2.1-2)进入第二高压分管接头(2.2.3)，从第二高压分管接头(2.2.3)输出；从第一高压分管接头(2.1.4)和第二高压分管接头(2.2.3)输出的高压油液分别给下臂执行机构和上臂执行机构输入高压油液；
来自下臂执行机构的低压油液由第一低压分管接头(2.1.5)进入滑环(2.1.3)，经滑环(2.1.3)内部的低压油槽(2.1.3-5)，由低压主管接头(2.1.2)输出，来自上臂执行机构的低压油液由第二低压分管接头(2.2.2)经主轴低压油入口(2.2.1-8)流经主轴内部的低压油通道(2.2.1-11)，由主轴低压油出口(2.2.1-9)，经滑环(2.1.3)内的低压油槽(2.1.3-5)，由低压主管接头(2.1.2)输出；从低压主管接头(2.1.2)输出的低压油液可流回油箱。
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