CN110228062A - 回转电液执行器的液压系统和机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转电液执行器的液压系统和机械臂。该液压系统包括双向液压泵、第一液控换向阀、第二液控换向阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一单向阀、第二单向阀、第一节流阀、第二节流阀和液压回转执行器，双向液压泵的第一油口与第一液控换向阀的第一油口连通，第一液控换向阀的第二油口与第一液控单向阀的进油口连通，第一液控单向阀的出油口与液压回转执行器的第一油口连通，使得无论双向液压泵向哪个方向运转时，第一液控单向阀、第二液控单向阀均能开启，第一节流阀、第二节流阀可以使回流向双向液压泵的液压油的压力降低。这种液压系统结构简单，应用于机械臂中减小液压系统的体积，降低溢流损耗，使机械臂的运动更加平稳。

Description

回转电液执行器的液压系统和机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂领域，特别涉及一种回转电液执行器的液压系统和机械臂。

背景技术

机械臂是工业生产中重要的辅助机械，能够极大的提高生产效率。

机械臂通常具有多个关节，通过各个关节的配合，控制机械臂的运动，使机械臂能够呈现出不同的姿态。

关节通常由液压系统驱动，由于每个关节都要设置一套液压系统，管路结构复杂，单个关节的液压系统如果过于复杂就会极大的增加制作成本，且使机械臂的液压系统过大。

发明内容

本发明实施例提供了一种回转电液执行器的液压系统和机械臂，能够降低机械臂的制作成本，减小机械臂的液压系统的体积。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种回转电液执行器的液压系统，包括双向液压泵、第一液控换向阀、第二液控换向阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一单向阀、第二单向阀、第一节流阀、第二节流阀和液压回转执行器，所述双向液压泵的第一油口与所述第一液控换向阀的第一油口连通，所述第一液控换向阀的第二油口与所述第一液控单向阀的进油口连通，所述第一液控单向阀的出油口与所述液压回转执行器的第一油口连通，所述液压回转执行器的第二油口与所述第二液控单向阀的出油口连通，所述第二液控单向阀的进油口与所述第二液控换向阀的第二油口连通，所述第二液控换向阀的第一油口与所述双向液压泵的第二油口连通，所述第一液控换向阀的第二油口还与所述第二液控单向阀的控制油口连通，所述第二液控换向阀的第二油口还与所述第一液控单向阀的控制油口连通，所述双向液压泵的第一油口还与所述第一单向阀的出油口和所述第二液控换向阀的控制油口连通，所述第一单向阀的进油口与所述第一节流阀的出油口连通，所述第一节流阀的进油口与所述第一液控换向阀的第二油口连通，所述双向液压泵的第二油口还与所述第二单向阀的出油口和所述第一液控换向阀的控制油口连通，所述第二单向阀的进油口与所述第二节流阀的出油口连通，所述第二节流阀的进油口与所述第二液控换向阀的第二油口连通。

可选地，还包括补油蓄能器、第一补油单向阀和第二补油单向阀，所述第一补油单向阀的进油口与所述补油蓄能器连通，所述第一补油单向阀的出油口与所述双向液压泵的第一油口连通，所述第二补油单向阀的进油口与所述补油蓄能器连通，所述第二补油单向阀的出油口与所述双向液压泵的第二油口连通。

可选地，还包括第一安全阀和第二安全阀，所述第一安全阀的进油口和控制油口与所述双向液压泵的第一油口连通，所述第一安全阀的出油口与所述补油蓄能器连通，所述第二安全阀的进油口和控制油口与所述双向液压泵的第二油口连通，所述第二安全阀的出油口与所述补油蓄能器连通。

可选地，所述第一节流阀和所述第二节流阀均为可调式节流阀。

可选地，还包括两个压力表，所述两个压力表中的一个与所述双向液压泵的第一油口连通，所述两个压力表中的另一个与所述双向液压泵的第二油口连通。

可选地，所述液压回转执行器包括摆动油缸和摆线马达中的一种。

可选地，所述液压回转执行器还具有第三油口和第四油口，所述液压回转执行器的第三油口与所述液压回转执行器的第二油口连通，所述液压回转执行器的第四油口与所述液压回转执行器的第一油口连通。

可选地，所述双向液压泵为定量泵。

可选地，所述双向液压泵采用调速电机驱动。

另一方面，本发明实施例提供了一种机械臂，该机械臂包括至少一回转关节和如第一方面所述的回转电液执行器的液压系统，所述液压系统的液压回转执行器的输出轴用于驱动所述回转关节。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过设置双向液压泵驱动液压系统中的液压油的双向流动，从而可以控制液压回转执行器的双向转动，通过设置第一液控换向阀和第二液控换向阀，由于双向液压泵的第一油口与第二液控换向阀的控制油口连通，双向液压泵的第二油口与第一液控换向阀的控制油口连通，使得在双向液压泵的第一油口出油时，第二液控换向阀由于控制油口压力升高而切换状态，第一液控换向阀由于控制油口压力降低而切换状态，在双向液压泵的第二油口出油时，第二液控换向阀由于控制油口压力降低而切换状态，第一液控换向阀由于控制油口压力升高而切换状态，通过设置第一液控单向阀和第二液控单向阀，由于第一液控换向阀的第二油口还与第二液控单向阀的控制油口连通，第二液控换向阀的第二油口还与第一液控单向阀的控制油口连通，使得无论双向液压泵向哪个方向运转时，第一液控单向阀、第二液控单向阀均能开启，同时通过设置第一节流阀、第二节流阀，可以使回流向双向液压泵的液压油的压力降低，使第一液控换向阀、第二液控换向阀可以正常切换状态。这种液压系统结构简单，能量损耗小，有利于节能，应用于机械臂中可以有效地降低成本，减小机械臂的液压系统的体积，且机械臂运动平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种回转电液执行器的液压系统的原理示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种回转电液执行器的液压系统的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种回转电液执行器的液压系统的原理示意图。如图1所示，该液压系统包括双向液压泵2、第一液控换向阀5a、第二液控换向阀5b、第一液控单向阀8a、第二液控单向阀8b、第一单向阀6a、第二单向阀6b、第一节流阀7a、第二节流阀7b和液压回转执行器9。

双向液压泵2的第一油口与第一液控换向阀5a的第一油口连通，第一液控换向阀5a的第二油口与第一液控单向阀8a的进油口连通，第一液控单向阀8a的出油口与液压回转执行器9的第一油口9a连通，液压回转执行器9的第二油口9b与第二液控单向阀8b的出油口连通，第二液控单向阀8b的进油口与第二液控换向阀5b的第二油口连通，第二液控换向阀5b的第一油口与双向液压泵2的第二油口连通。

第一液控换向阀5a的第二油口还与第二液控单向阀8b的控制油口连通，第二液控换向阀5b的第二油口还与第一液控单向阀8a的控制油口连通。

双向液压泵2的第一油口还与第一单向阀6a的出油口和第二液控换向阀5b的控制油口连通，第一单向阀6a的进油口与第一节流阀7a的出油口连通，第一节流阀7a的进油口与第一液控换向阀5a的第二油口连通。

双向液压泵2的第二油口还与第二单向阀6b的出油口和第一液控换向阀5a的控制油口连通，第二单向阀6b的进油口与第二节流阀7b的出油口连通，第二节流阀7b的进油口与第二液控换向阀5b的第二油口连通。

如图1所示，第一液控换向阀5a、第二液控换向阀5b均为二位二通阀。第一液控换向阀5a具有第一状态和第二状态，若第一液控换向阀5a处于第一状态，第一液控换向阀5a的第一油口和第二油口连通，若第一液控换向阀5a处于第二状态，第一液控换向阀5a的第一油口和第二油口截止。

第二液控换向阀5b也具有第一状态和第二状态，若第二液控换向阀5b处于第一状态，第二液控换向阀5b的第一油口和第二油口连通，若第二液控换向阀5b处于第二状态，第二液控换向阀5b的第一油口和第二油口截止。

通过设置双向液压泵驱动液压系统中的液压油的双向流动，从而可以控制液压回转执行器的双向转动，通过设置第一液控换向阀和第二液控换向阀，由于双向液压泵的第一油口与第二液控换向阀的控制油口连通，双向液压泵的第二油口与第一液控换向阀的控制油口连通，使得在双向液压泵的第一油口出油时，第二液控换向阀由于控制油口压力升高而切换状态，第一液控换向阀由于控制油口压力降低而切换状态，在双向液压泵的第二油口出油时，第二液控换向阀由于控制油口压力降低而切换状态，第一液控换向阀由于控制油口压力升高而切换状态，通过设置第一液控单向阀和第二液控单向阀，由于第一液控换向阀的第二油口还与第二液控单向阀的控制油口连通，第二液控换向阀的第二油口还与第一液控单向阀的控制油口连通，使得无论双向液压泵向哪个方向运转时，第一液控单向阀、第二液控单向阀均能开启，同时通过设置第一节流阀、第二节流阀，可以使回流向双向液压泵的液压油的压力降低，使第一液控换向阀、第二液控换向阀可以正常切换状态。这种液压系统结构简单，能量损耗小，有利于节能，应用于机械臂中可以有效地降低成本，减小机械臂的液压系统的体积，且机械臂运动平稳。

此外，第一节流阀和第二节流阀可以提供背压，从而避免输出轴转动速度过快，使机械臂的运动更加平稳。机械臂的各个回转关节的液压系统可以相互独立，方便维护和更换，且不需要额外设置动力源。

如图1所示，该液压系统还可以包括补油蓄能器4、第一补油单向阀3a和第二补油单向阀3b。第一补油单向阀3a的进油口与补油蓄能器4连通，第一补油单向阀3a的出油口与双向液压泵2的第一油口连通，第二补油单向阀3b的进油口与补油蓄能器4连通，第二补油单向阀3b的出油口与双向液压泵2的第二油口连通。液压系统在长期使用中会产生一定的泄漏，通过补油蓄能器4可以实现补油，确保液压系统长期正常工作。

可选地，补油蓄能器4可以为弹簧式蓄能器，补油蓄能器4在弹簧作用下具有一定的压力，液压系统的循环管路中液压油的泄漏会导致压力降低，这样就会使得第一补油单向阀3a的进油口与出油口或第二补油单向阀3b的进油口与出油口的压差增大，直至第一补油单向阀3a或第二补油单向阀3b导通，补油蓄能器4中的液压油通过第一补油单向阀3a或第二补油单向阀3b进入循环管路中。

图2是本发明实施例提供的另一种回转电液执行器的液压系统的原理示意图。如图2所示，相比于图1所示的液压系统，该液压系统还包括第一安全阀11a和第二安全阀11b。第一安全阀11a的进油口和控制油口与双向液压泵2的第一油口连通，第一安全阀11a的出油口与补油蓄能器4连通，第二安全阀11b的进油口和控制油口与双向液压泵2的第二油口连通，第二安全阀11b的出油口与补油蓄能器4连通。液压系统中的液压油在循环时温度会升高，产生一定膨胀，由于该液压系统无油箱，液压油的膨胀对液压系统的压力有较大影响，可能导致液压系统的压力过大，通过设置第一安全阀11a和第二安全阀11b，无论双向液压泵2向哪个方向转动，在液压系统中的压力过高时，都可以使液压油通过第一安全阀11a和第二安全阀11b中的一个流入补油蓄能器4中暂时存储，使液压系统压力降低。在液压系统的压力过低时，又可以通过补油蓄能器4进行补油，恢复液压系统的压力。

如图2所示，该液压系统还可以包括两个压力表12，两个压力表12中的一个与双向液压泵2的第一油口连通，两个压力表12中的另一个与双向液压泵2的第二油口连通。通过压力表12检测液压系统的压力，可以使工作人员准确获知液压系统的压力情况，便于工作人员对机械臂进行操作。

进一步地，该液压系统还可以包括两个测压接头13，两个测压接头13中的一个与双向液压泵2的第一油口连通，两个测压接头13中的另一个与双向液压泵2的第二油口连通，压力表12可以通过测压接头13连接。由于压力表12体积较大，而测压接头13体积较小，在需要进行压力测量时，再将压力表12与测压接头13连接，有利于减小液压系统的体积。

可选地，第一节流阀7a和第二节流阀7b均可以为可调式节流阀。这样能够便于调节第一节流阀7a和第二节流阀7b的节流能力，使流经第一节流阀7a和第二节流阀7b的液压油的压力降低到所要求的范围。

在本发明的一种实现方式中，双向液压泵2可以为定量泵。定量泵结构简单，工作可靠，有利于提高液压系统的可靠性，而且定量泵成本低，利于降低液压系统的成本。

可选地，双向液压泵2可以采用调速电机驱动。调速电机可以方便改变转速和转向，便于根据实际需要输出所需流量，流量调节方便，同时有利于减少溢流发热，有利于节能。

如图2所示，液压回转执行器9可以包括摆动油缸。摆动油缸可以将直线运动转换为回转运动，方便实现机械臂的回转关节的转动。示例性地，摆动油缸可以包括齿轮齿条摆动油缸、叶片摆动油缸、螺旋摆动油缸中的任意一种。

如图2中所示，液压回转执行器9还可以具有第三油口9c和第四油口9d，液压回转执行器9的第三油口9c与液压回转执行器9的第二油口9b连通，液压回转执行器9的第四油口9d与液压回转执行器9的第一油口9a连通。液压回转执行器9的第一油口9a和第四油口9d进油，液压回转执行器9的第二油口9b和第三油口9c出油时，可以驱动机械臂的回转关节沿一个方向转动，液压回转执行器9的第二油口9b和第三油口9c进油，液压回转执行器9的第一油口9a和第四油口9d出油时，可以驱动机械臂的回转关节沿另一个方向转动，四个油腔可以产生更大的动力驱动机械臂转动。

在其他可能的实现方式中，液压回转执行器9也可以包括摆线马达。

以下结合图1简单说明本发明实施例所提供的回转电液执行器的液压系统的工作过程：

当液压回转执行器顺时针旋转时，如图1所示，液压回转执行器的输出轴转向沿图1中的箭头B，负载扭矩方向沿图1中的箭头A。双向液压泵的第一油口出油，第二液控换向阀的控制油口处于高压，第二液控换向阀处于第二状态，第二液控换向阀截止。双向液压泵的第二油口吸油，第一液控换向阀的控制油口处于低压，第一液控换向阀处于第一状态，第一液控换向阀导通。第一液控单向阀导通，第二液控单向阀的控制油口处于高压，第二液控单向阀也导通，液压回转执行器的第一油口进油，第二油口出油，使液压回转执行器的输出轴沿箭头B转动，液压回转执行器的第二油口排出的液压油依次通过第二液控单向阀、第二节流阀和第二单向阀流入双向液压泵的第二油口，第二节流阀降低液压油的压力，使第一液控换向阀的控制油口保持低压状态，限制液压回转执行器的输出轴的转速，避免转速过快。

当液压回转执行器的输出轴逆时针旋转时，如图1所示，液压回转执行器的输出轴转向沿图1中的箭头A，负载扭矩方向沿图1中的箭头B。双向液压泵的第二油口出油，第一液控换向阀的控制油口处于高压，第一液控换向阀处于第二状态，第一液控换向阀截止。双向液压泵的第一油口吸油，第二液控换向阀的控制油口处于低压，第二液控换向阀处于第一状态，第二液控换向阀导通。第二液控单向阀导通，第一液控单向阀的控制油口处于高压，第一液控单向阀也导通，液压回转执行器的第二油口进油，第一油口出油，使液压回转执行器的输出轴沿箭头A转动，液压回转执行器的第一油口排出的液压油依次通过第一液控单向阀、第一节流阀和第一单向阀流入双向液压泵的第一油口，第一节流阀降低液压油的压力，使第二液控换向阀的控制油口保持低压状态，限制液压回转执行器的输出轴的转速，避免转速过快。

当保持液压回转执行器的输出轴不转时，双向液压泵的第一油口和第二油口均不出油，第一液控单向阀和第二液控单向阀均截止，液压回转执行器的第一油口和第二油口均不进油也不出油，从而保持液压回转执行器的输出轴不转。

本发明实施例还提供了一种机械臂，该机械臂包括至少一回转关节和如图1或2所示的回转电液执行器的液压系统。液压系统的液压回转执行器9的输出轴10用于驱动回转关节。

通过设置双向液压泵驱动液压系统中的液压油的双向流动，从而可以控制液压回转执行器的双向转动，通过设置第一液控换向阀和第二液控换向阀，由于双向液压泵的第一油口与第二液控换向阀的控制油口连通，双向液压泵的第二油口与第一液控换向阀的控制油口连通，使得在双向液压泵的第一油口出油时，第二液控换向阀由于控制油口压力升高而切换状态，第一液控换向阀由于控制油口压力降低而切换状态，在双向液压泵的第二油口出油时，第二液控换向阀由于控制油口压力降低而切换状态，第一液控换向阀由于控制油口压力升高而切换状态，通过设置第一液控单向阀和第二液控单向阀，由于第一液控换向阀的第二油口还与第二液控单向阀的控制油口连通，第二液控换向阀的第二油口还与第一液控单向阀的控制油口连通，使得无论双向液压泵向哪个方向运转时，第一液控单向阀、第二液控单向阀均能开启，同时通过设置第一节流阀、第二节流阀，可以使回流向双向液压泵的液压油的压力降低，使第一液控换向阀、第二液控换向阀可以正常切换状态。这种液压系统结构简单，能量损耗小，有利于节能，应用于机械臂中可以有效地降低成本，减小机械臂的液压系统的体积，且机械臂运动平稳。

此外，第一节流阀和第二节流阀可以提供背压，从而避免输出轴转动速度过快，使机械臂的运动更加平稳。机械臂的各个回转关节的液压系统可以相互独立，方便维护和更换，且不需要额外设置动力源。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回转电液执行器的液压系统，其特征在于，包括双向液压泵(2)、第一液控换向阀(5a)、第二液控换向阀(5b)、第一液控单向阀(8a)、第二液控单向阀(8b)、第一单向阀(6a)、第二单向阀(6b)、第一节流阀(7a)、第二节流阀(7b)和液压回转执行器(9)，所述双向液压泵(2)的第一油口与所述第一液控换向阀(5a)的第一油口连通，所述第一液控换向阀(5a)的第二油口与所述第一液控单向阀(8a)的进油口连通，所述第一液控单向阀(8a)的出油口与所述液压回转执行器(9)的第一油口连通，所述液压回转执行器(9)的第二油口与所述第二液控单向阀(8b)的出油口连通，所述第二液控单向阀(8b)的进油口与所述第二液控换向阀(5b)的第二油口连通，所述第二液控换向阀(5b)的第一油口与所述双向液压泵(2)的第二油口连通，所述第一液控换向阀(5a)的第二油口还与所述第二液控单向阀(8b)的控制油口连通，所述第二液控换向阀(5b)的第二油口还与所述第一液控单向阀(8a)的控制油口连通，所述双向液压泵(2)的第一油口还与所述第一单向阀(6a)的出油口和所述第二液控换向阀(5b)的控制油口连通，所述第一单向阀(6a)的进油口与所述第一节流阀(7a)的出油口连通，所述第一节流阀(7a)的进油口与所述第一液控换向阀(5a)的第二油口连通，所述双向液压泵(2)的第二油口还与所述第二单向阀(6b)的出油口和所述第一液控换向阀(5a)的控制油口连通，所述第二单向阀(6b)的进油口与所述第二节流阀(7b)的出油口连通，所述第二节流阀(7b)的进油口与所述第二液控换向阀(5b)的第二油口连通。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括补油蓄能器(4)、第一补油单向阀(3a)和第二补油单向阀(3b)，所述第一补油单向阀(3a)的进油口与所述补油蓄能器(4)连通，所述第一补油单向阀(3a)的出油口与所述双向液压泵(2)的第一油口连通，所述第二补油单向阀(3b)的进油口与所述补油蓄能器(4)连通，所述第二补油单向阀(3b)的出油口与所述双向液压泵(2)的第二油口连通。

3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，还包括第一安全阀(11a)和第二安全阀(11b)，所述第一安全阀(11a)的进油口和控制油口与所述双向液压泵(2)的第一油口连通，所述第一安全阀(11a)的出油口与所述补油蓄能器(4)连通，所述第二安全阀(11b)的进油口和控制油口与所述双向液压泵(2)的第二油口连通，所述第二安全阀(11b)的出油口与所述补油蓄能器(4)连通。

4.根据权利要求1～3任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第一节流阀(7a)和所述第二节流阀(7b)均为可调式节流阀。

5.根据权利要求1～3任一项所述的液压系统，其特征在于，还包括两个压力表(12)，所述两个压力表(12)中的一个与所述双向液压泵(2)的第一油口连通，所述两个压力表(12)中的另一个与所述双向液压泵(2)的第二油口连通。

6.根据权利要求1～3任一项所述的液压系统，其特征在于，所述液压回转执行器(9)包括摆动油缸和摆线马达中的一种。

7.根据权利要求1～3任一项所述的液压系统，其特征在于，所述液压回转执行器(9)还具有第三油口和第四油口，所述液压回转执行器(9)的第三油口与所述液压回转执行器(9)的第二油口连通，所述液压回转执行器(9)的第四油口与所述液压回转执行器(9)的第一油口连通。

8.根据权利要求1～3任一项所述的液压系统，其特征在于，所述双向液压泵(2)为定量泵。

9.根据权利要求1～3任一项所述的液压系统，其特征在于，所述双向液压泵(2)采用调速电机驱动。

10.一种机械臂，其特征在于，包括至少一回转关节和如权利要求1～9任一项所述的回转电液执行器的液压系统，所述液压系统的液压回转执行器(9)的输出轴(10)用于驱动所述回转关节。