CN112096679A - 一种机器人液压泵控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人液压泵控制装置，涉及液压控制技术领域，包括执行管道、动力系统和液压系统，执行管道的一端和机器人的执行部件连接，另一端和动力系统连通，动力系统为执行部件的动作提供驱动力。液压系统和执行管道连通，用于控制和调节执行管道的压力。执行管道和动力系统之间还连接有用于稳定动力系统空转运行的旁通系统。本发明通过旁通系统实现液压泵在低压下稳定地空转运行，提高液压控制装置运行的稳定性和可靠性，保证执行部件的控制精度。同时，可以减小系统的节流损失和溢流损失，提高执行部件的传动效率，适用于执行部件快进和工进速度相差较大的场合。

Description

一种机器人液压泵控制装置

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种机器人液压泵控制装置。

背景技术

随着我国高新技术的发展，机器人在生活生产中的应用越来越重要，广泛应用于工业制造、仓储物流、港口码头等行业。液压泵是液压系统的动力元件，是靠发动机或电动机驱动，从液压油箱中吸入油液，形成压力油排出，送到执行部件的一种元件。目前大多数机器人利用液压泵并设置相应的液压控制管路对机器人的各个执行部件独立控制，实现机器人的动作。

本发明利用国家知识产权局官网的专利检索系统(网址为http://www.cnipa.gov.cn)尽可能进行了详细、全面地检索，得到了如下现有技术，现对这些现有技术做介绍，并和本申请的技术方案做相关对比，以便更好的了解本发明的发明构思，展现本发明的技术优势和技术特点。

现有技术1：专利号为CN110712219A的中国专利，提出了一种全液压驱动五自由度搬运机器人，包括大臂、小臂、腕部、末端执行器，大臂通过第一液压马达实现相对底座的转动，小臂通过第二液压马达实现相对大臂的转动，腕部通过第三液压马达实现相对小臂的转动，腕部还设有俯仰液压缸和侧摆液压缸以实现俯仰动作和侧摆动作；底座上设有油腔，油腔通过液压泵、伺服阀与上述各个执行部件连接，通过液压控制管路对各个执行部件独立控制，共同配合以完成机器人的动作；但是机器人在行进时，往往对行进速度有一定的要求，当要求机器人执行较高的行进速度时，液压泵连接的管路压力也较高，而液压泵承受的高负载将造成液压系统存在较大节流损失和溢流损失，导致液压效率低下，进而影响机器人的机械臂的传动效率。

现有技术2：专利公告号为CN110118208A的中国专利，提出了一种适用于机械臂的液压系统和机械臂，该液压系统包括油箱、液压泵、第一二位三通比例阀、第二二位三通比例阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一液压马达和压力变送器，液压泵的出油口与第一二位三通比例阀的第一油口以及第二二位三通比例阀的第一油口连通，第一二位三通比例阀的第二油口和第二二位三通比例阀的第二油口均与油箱连通，第一二位三通比例阀的第三油口与第一液控单向阀的进油口连通。基于压力变送器检测到的压力可以对第一二位三通比例阀或第二二位三通比例阀进行控制，以对背压的大小进行精确调节，使第一液压马达在负载和转速不断变化的情况下也能够平稳运行，提高了机械臂的转台运动的准确性；但是机械臂以较高速度运行，使得液压泵连接的管路达到或超过最大额定工作压力时，液压泵会空转，液压泵本身需要承受高负载，长此以往，液压泵的内部将会受到损害，影响液压泵的正常工作，导致液压系统运行的稳定性和可靠性变差，进而影响机械臂的控制精度。

通过上述现有技术的介绍，本领域技术人员可以知道，目前现有的液压控制装置存在如下缺点：

(1)液压系统存在较大节流损失和溢流损失，导致液压效率低下，进而影响机器人的机械臂的传动效率；

(2)液压系统处于高负载工作时，液压泵需要在高压力负载下空转运行，长此以往，液压泵的内部将会受到损害，影响液压泵的正常工作，导致液压系统的稳定性和可靠性变差，进而影响机械臂的控制精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人液压泵控制装置，可以减小节流损失和溢流损失，并实现液压泵在低压下稳定地空转运行，提高液压控制系统的稳定性和运行可靠性，保证执行部件的控制精度。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种机器人液压泵控制装置，包括执行管道、动力系统和液压系统，所述执行管道的一端和机器人的执行部件连接，另一端和所述动力系统连通，所述动力系统为执行部件的动作提供驱动力；所述液压系统和所述执行管道连通，用于控制和调节所述执行管道的压力；所述执行管道和所述动力系统之间还连接有用于稳定所述动力系统空转运行的旁通系统。

进一步设置为：所述动力系统包括液压泵，所述液压泵的出口和执行管道连通，且所述执行管道靠近所述液压泵的出口处设有止回阀。

进一步设置为：所述液压系统包括缸体和固设于所述缸体顶部的泵头，所述泵头内开设有泵室，所述泵室通过主控管路和执行管道连通，所述泵室内滑动设置有主控活塞，泵头上活动套设有和主控活塞连接的异形滑块；缸体内设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵接于异形滑块，另一端抵接于缸体底部。

进一步设置为：所述动力系统还包括转动设置于所述液压泵上的L型杆，所述L型杆由上摆臂和下摆臂组成，所述上摆臂的自由端铰接连接有连杆，所述主控活塞的底部固设有连接板，所述连杆和所述连接板之间设有第二弹簧，所述液压泵的底部固设有和所述下摆臂旋转抵接的挡块。

进一步设置为：所述旁通系统包括旁通阀，所述旁通阀的一端通过第一旁通管路和所述液压泵连通，另一端通过第二旁通管路和所述执行管道连通；所述连接板靠近所述旁通阀的一端固设有滑杆，所述滑杆的周侧固设有用于控制所述旁通阀开闭的套环。

进一步设置为：所述旁通阀包括阀体和转动设置于所述阀体上的旋转塞，所述旋转塞内开设有与所述第一旁通管路和所述第二旁通管路的通道；所述旋转塞上固设有异形凸轮，所述异形凸轮上分别设有第一边缘、第二边缘和第三边缘，所述阀体于所述第一边缘和所述第二边缘之间固设有限位块。

进一步设置为：所述旁通系统还包括辅助缸体，所述辅助缸体靠近所述第二边缘的一端滑动设置有辅助滑块，所述辅助滑块的周侧套设有辅助弹簧。

进一步设置为：所述缸体的周侧一体固设有导向块，所述滑杆和所述导向块滑动连接。

进一步设置为：所述泵头的周侧固设有密封盖，所述密封盖和所述缸体的顶部固定连接。

进一步设置为：所述缸体的底部嵌设有导向衬套，所述导向衬套活动套接于所述主控活塞的周侧。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

(1)通过套环和异形凸轮的联动作用打开旁通阀，液压泵内的流体通过旁通回路中循环，实现液压泵在低压下稳定地空转运行，相比于现有技术，降低液压泵本身需要承受的高负载压力，减小液压泵内部受到的损害，提高液压控制装置运行的稳定性和可靠性，保证执行部件的控制精度。

(2)当执行管道的流体反向流动或达到最大额定工作压力时，止回阀关闭，阻止流体流回液压泵，从而减小系统的节流损失和溢流损失，提高执行部件的传动效率，适用于执行部件快进和工进速度相差较大的场合。

(3)液压泵为变量泵，通过主控活塞和第一弹簧来控制液压泵向执行管道的流体输送量，从而调节执行管道的压力，控制执行部件的动作速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明于旁通阀关闭状态的整体结构示意图；

图2为本发明于旁通阀打开状态的整体结构示意图；

图3为处于关闭状态的旁通阀及其连接结构的放大示意图；

图4为处于打开状态的旁通阀及其连接结构的放大示意图。

附图标记：

1、执行管道； 2、液压泵； 3、止回阀；

4、缸体； 5、泵头； 6、泵室；

7、主控管路； 8、密封盖； 9、主控活塞；

10、异形滑块； 11、第一弹簧； 12、导向衬套；

13、上摆臂； 14、下摆臂； 15、连杆；

16、连接板； 17、第二弹簧； 18、挡块；

19、旁通阀； 191、阀体； 192、旋转塞；

193、通道； 194、第一边缘； 195、第二边缘；

196、第三边缘； 197、限位块； 20、第一旁通管路；

21、第二旁通管路； 22、滑杆； 23、导向块；

24、套环； 25、辅助壳体； 26、辅助滑块；

27、辅助弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明公开的一种机器人液压泵控制装置，包括执行管道1、动力系统和液压系统，执行管道1的一端和机器人的执行部件连接，另一端和动力系统连通。动力系统包括液压泵2，液压泵2为变量泵，液压泵2的出口和执行管道1连通，执行管道1靠近液压泵2的出口处设有止回阀3，止回阀3的入口侧朝向液压泵2的出口处。液压泵2排出的流体，经止回阀3流入执行管道1，从而为执行部件的动作提供驱动力。当执行管道1的流体反向流动或达到最大额定工作压力时，止回阀3关闭，阻止流体流回液压泵2，从而减小液压系统的节流损失和溢流损失，提高执行部件的传动效率。

参照图1，液压系统包括缸体4，缸体4内设有泵头5，泵头5沿竖直方向开设有泵室6，泵室6通过主控管路7和执行管道1连通。泵头5的周侧一体固连有密封盖8，密封盖8和缸体4的顶部固定连接，从而起到密封防尘的作用。泵室6内滑动设置有主控活塞9，泵头5上活动套设有和主控活塞9连接的异形滑块10，主控活塞9的底部贯穿异形滑块10并向下延伸至缸体4的外部。缸体4内设有第一弹簧11，第一弹簧11的一端抵接于异形滑块10，另一端抵接于缸体4底部。缸体4的底部嵌设有导向衬套12，导向衬套12活动套接于主控活塞9的周侧，从而起到导向和密封作用。

参照图1和图2，液压泵2上转动设置有L型杆，L型杆由上摆臂13和下摆臂14组成，上摆臂13的自由端铰接连接有连杆15，主控活塞9的底部固设有连接板16，连杆15和连接板16之间设有第二弹簧17。液压泵2的底部固设有挡块18，下摆臂14可旋转抵接至挡块18。

如图1所示，当执行管道1处于低负载压力的时候，第一弹簧11将主控活塞9顶升至最高位置，同时止回阀3处于打开状态，液压泵2保持在最大输出流量的状态。如图2所示，随着执行管道1中的压力逐渐升高，即止回阀3出口侧的压力逐渐升高，液压泵2的流体输送量逐渐减小；直到执行管道1中的压力负载达到最大额定工作压力时，止回阀3处于关闭状态，同时主控活塞9向下移动而压缩第一弹簧11，通过连接板16和连杆15的联动作用，第一摆臂顺时针向下旋转，第二摆臂抵接至挡块18。

参照图1，执行管道1和液压泵2之间连通有旁通系统，旁通系统包括旁通阀19，旁通阀19的一端通过第一旁通管路20和液压泵2连通，另一端通过第二旁通管路21和执行管道1连通。

参照图3和图4，旁通阀19包括阀体191和转动设置于阀体191上的旋转塞192，旋转塞192内部开设有通道193。旋转塞192上固设有异形凸轮，异形凸轮上分别设有第一边缘194、第二边缘195和第三边缘196，阀体191于第一边缘194和第二边缘195之间固设有限位块197。连接板16靠近旁通阀19的一端固设有滑杆22，缸体4的周侧一体固设有导向块23，滑杆22和导向块23滑动连接，导向块23提高了滑杆22上下移动的直线度和稳定性。滑杆22的周侧固设有套环24，套环24位于导向块23和连接板16之间。液压缸于旁通阀19旁固设有辅助壳体25，辅助壳体25内沿水平方向滑动设置有辅助滑块26，辅助滑块26靠近第二边缘195的一端为圆锥体，辅助滑块26的周侧套设有辅助弹簧27。

止回阀3出口侧的流体压力增大，主控活塞9抵住异形滑块10向下移动，通过主控活塞9和连接板16的联动作用，带动滑杆22向下移动，套环24抵住第一边缘194逆时针向下旋转。如图4所示，直至止回阀3出口侧的流体压力超过最大额定工作压力时，第一边缘194抵接限位块197，使得通道193的两端分别与第一旁通管路20和第二旁通管路21连通，液压泵2内的流体通过旁通系统进行循环，从而实现液压泵2在低压下的稳定空转运行。同时，第二边缘195向上旋转并抵住辅助滑块26，辅助滑块26向远离旋转塞192的方向移动，辅助弹簧27被压缩。如图3所示，止回阀3出口侧的流体压力低于最大额定工作压力后，主控活塞9在第一弹簧11的回复力作用下向上移动，套环24抵住第三边缘196使其顺时针转动，旁通阀19随之关闭，同时第二边缘195抵接限位块197，辅助滑块26在第三弹簧的回复力作用下回到初始位置。

本发明的工作原理及有益效果为：

止回阀3打开，液压泵2内的流体从其出口处流向执行管道1中，执行管道1中的流体压力逐渐增大，使得止回阀3在执行管道1的高压作用下逐渐关闭，液压泵2向执行管道1的输送量逐渐减少。同时主控活塞9逐渐向下移动，主控活塞9带动异形滑块10向下移动，第一弹簧11被压缩，通过主控活塞9和连接板16的联动作用，带动滑杆22向下移动，当压力超过最大额定工作压力时，套环24抵接第一边缘194使旋转塞192旋转，从而打开旁通阀19与旁通管路接通，液压泵2释放承受的高压力负载，液压泵2内的流体通过旁通回路中循环，从而实现液压泵2在低压下稳定地空转运行。接着，止回阀3出口侧的压力下降，直至低于最大额定工作压力后，主控活塞9在第一弹簧11的回复力作用下向上运动，旁通阀19关闭，止回阀3逐渐打开，液压泵2的输送量增加。

相比于现有技术，本发明通过套环24和异形凸轮的联动作用打开旁通阀19，液压泵2内的流体通过旁通回路中循环，实现液压泵2在低压下稳定地空转运行，降低液压泵2本身需要承受的高负载压力，减小液压泵2内部受到的损害，提高液压控制装置运行的稳定性和可靠性，保证执行部件的控制精度。同时，本发明可以减小系统的节流损失和溢流损失，提高执行部件的传动效率，适用于执行部件快进和工进速度相差较大的场合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种机器人液压泵控制装置，包括执行管道(1)、动力系统和液压系统，其特征在于：所述执行管道(1)的一端和机器人的执行部件连接，另一端和所述动力系统连通，所述动力系统为执行部件的动作提供驱动力；所述液压系统和所述执行管道(1)连通，用于控制和调节所述执行管道(1)的压力；所述执行管道(1)和所述动力系统之间还连接有用于稳定所述动力系统空转运行的旁通系统。

2.根据权利要求1所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述动力系统包括液压泵(2)，所述液压泵(2)的出口和执行管道(1)连通，且所述执行管道(1)靠近所述液压泵(2)的出口处设有止回阀(3)。

3.根据权利要求2所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述液压系统包括缸体(4)和固设于所述缸体(4)顶部的泵头(5)，所述泵头(5)内开设有泵室(6)，所述泵室(6)通过主控管路(7)和执行管道(1)连通，所述泵室(6)内滑动设置有主控活塞(9)，泵头(5)上活动套设有和主控活塞(9)连接的异形滑块(10)；缸体(4)内设有第一弹簧(11)，所述第一弹簧(11)的一端抵接于异形滑块(10)，另一端抵接于缸体(4)底部。

4.根据权利要求3所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述动力系统还包括转动设置于所述液压泵(2)上的L型杆，L型杆由上摆臂(13)和下摆臂(14)组成，所述上摆臂(13)的自由端铰接连接有连杆(15)，所述主控活塞(9)的底部固设有连接板(16)，所述连杆(15)和所述连接板(16)之间设有第二弹簧(17)，所述液压泵(2)的底部固设有和所述下摆臂(14)旋转抵接的挡块(18)。

5.根据权利要求4所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述旁通系统包括旁通阀(19)，所述旁通阀(19)的一端通过第一旁通管路(20)和所述液压泵(2)连通，另一端通过第二旁通管路(21)和所述执行管道(1)连通；所述连接板(16)靠近所述旁通阀(19)的一端固设有滑杆(22)，所述滑杆(22)的周侧固设有用于控制所述旁通阀(19)开闭的套环(24)。

6.根据权利要求5所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述旁通阀(19)包括阀体(191)和转动设置于所述阀体(191)上的旋转塞(192)，所述旋转塞(192)内开设有与所述第一旁通管路(20)和所述第二旁通管路(21)的通道(193)；所述旋转塞(192)上固设有异形凸轮，所述异形凸轮上分别设有第一边缘(194)、第二边缘(195)和第三边缘(196)，所述阀体(191)于所述第一边缘(194)和所述第二边缘(195)之间固设有限位块(197)。

7.根据权利要求6所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述旁通系统还包括辅助壳体(25)，所述辅助壳体(25)内滑动设置有辅助滑块(26)，所述辅助滑块(26)的周侧套设有辅助弹簧(27)。

8.根据权利要求5～7任一所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述缸体(4)的周侧一体固设有导向块(23)，所述滑杆(22)和所述导向块(23)滑动连接。

9.根据权利要求3所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述泵头(5)的周侧固设有密封盖(8)，所述密封盖(8)和所述缸体(4)的顶部固定连接。

10.根据权利要求3所述的一种机器人液压泵控制装置，其特征在于：所述缸体(4)的底部嵌设有导向衬套(12)，所述导向衬套(12)活动套接于所述主控活塞(9)的周侧。

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