CN114633279A - 液压驱动结构及液压夹爪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压驱动结构及液压夹爪。该液压驱动结构，包括壳体以及摆线马达，摆线马达设置于壳体内，摆线马达包括马达主体以及转动连接于马达主体的输出轴，壳体内开设有与马达主体连通的马达油路，以供液压油进出并驱动输出轴转动；输出轴内开设有活塞腔，液压驱动结构还包括滑动连接于活塞腔的活塞，壳体内开设有与活塞腔连通的活塞油路，以供液压油进出并驱动活塞沿活塞腔的长度方向往复移动；通过将活塞与位于输出轴内的活塞腔滑动连接，使得活塞与输出轴可视为一伸缩油缸，即将输出轴作为伸缩油缸的外壳，以减少了液压驱动结构的零件数量，从而在减少整体质量与尺寸的同时，增加了液压驱动结构的整体紧凑度。

Description

液压驱动结构及液压夹爪

技术领域

本发明涉及液压机械手相关技术领域，特别是涉及一种液压驱动结构及液压夹爪。

背景技术

夹爪型末端执行器被广泛应用于多种领域，通常具有开合与旋转两个自由度；

其中，采用电机驱动的夹爪，由于其电机需要安装于机械臂末端，会使得机械臂末端体积和质量较大，从而导致夹爪的负载小、功耗大、效率低；

而采用液压驱动的两自由度夹爪，则需要同时采用液压马达以及伸缩油缸，同样会由于夹爪结构不够紧凑，从而导致夹爪的尺寸、质量较大，适用范围较小。

发明内容

基于此，有必要针对目前的两自由度液压夹爪尺寸、质量较大的问题，提供一种结构紧凑，体积小、质量轻的液压驱动结构及液压夹爪。

一种液压驱动结构，包括壳体以及摆线马达，所述摆线马达设置于所述壳体内，所述摆线马达包括马达主体以及转动连接于所述马达主体的输出轴，所述壳体内开设有与所述马达主体连通的马达油路，以供液压油进出并驱动所述输出轴转动；所述输出轴内开设有活塞腔，所述液压驱动结构还包括滑动连接于所述活塞腔的活塞，所述壳体内开设有与所述活塞腔连通的活塞油路，以供液压油进出并驱动所述活塞沿所述活塞腔的长度方向往复移动。

上述液压驱动结构，通过将活塞与位于输出轴内的活塞腔滑动连接，使得活塞与输出轴可视为一伸缩油缸，即将输出轴作为伸缩油缸的外壳，以减少了液压驱动结构的零件数量，从而在减少整体质量与尺寸的同时，增加了液压驱动结构的整体紧凑度。

在其中一个实施例中，所述壳体包括依次设置的底座、端盖以及外壳，所述液压驱动结构还包括螺栓，所述螺栓能够贯穿所述底座以及所述端盖至所述外壳内，以将三者固定为一体，所述活塞油路贯穿所述螺栓。

可以理解的是，通过在螺栓内开设油路，一方面能够进一步减小液压驱动结构的整体体积，另一方面能够防止油液在零件贴合面发生泄露。

在其中一个实施例中，所述底座开设有螺栓孔，所述螺栓孔内形成有台阶面，所述螺栓能够插入至所述螺栓孔内；所述活塞油路包括第一底座油路、第一螺栓油路以及第二螺栓油路，其中，所述第一底座油路开设于所述底座内，且沿径向方向与所述螺栓孔直径较小的部分连通，所述螺栓内沿自身径向方向开设有所述第一螺栓油路，且沿自身轴向方向开设有所述第二螺栓油路；所述第一螺栓油路与所述第二螺栓油路连通，所述螺栓的螺帽部分能够与所述台阶面抵接限位，且抵接时所述第一螺栓油路与所述第一底座油路对应且连通。

可以理解的是，台阶面能够起到定位效果，大大降低了螺栓的安装难度。

在其中一个实施例中，所述液压驱动结构还包括配油盘，所述配油盘设置于所述马达主体与所述壳体之间，所述马达油路通过所述配油盘与所述马达主体连通。

可以理解的是，配油盘能够起到油液分配作用。

在其中一个实施例中，所述壳体与所述配油盘抵接的一侧表面以所述输出轴为中心，开设有两个同心设置的第一环形槽；所述马达油路包括两条第二底座油路，两条所述第二底座油路一端与外界连通，另一端各自连通一个所述第一环形槽。

可以理解的是，第一环形槽能够配合配油盘，保证油液能够均匀的进入马达主体内。

在其中一个实施例中，所述输出轴与所述壳体抵接的外周面，以所述输出轴的轴线为中心开设有两个第二环形槽，两个所述第二环形槽均与所述活塞腔连通；所述活塞油路包括两条外壳油路，两条所述外壳油路分别对应连通一个所述第二环形槽。

可以理解的是，通过开设第二环形槽，使得无论是输出轴在转动过程中，还是转动至任意位置的情况下，液压油均能够通过活塞油路驱动活塞移动。

在其中一个实施例中，所述输出轴内还开设有两条轴内油路，两条所述轴内油路的一端分别与两个所述第二环形槽连通，所述活塞将所述活塞腔分隔为两个腔室，两个所述轴内油路的另一端分别与所述活塞腔的两个腔室连通。

在其中一个实施例中，每一所述第二环形槽沿所述输出轴轴线方向的两侧，均设置有位于所述壳体以及所述输出轴之间的密封环。

可以理解的是，密封环能够有效避免在输出轴转动过程中，第二环形槽内的液压油沿输出轴的轴向方向发生泄露。

在其中一个实施例中，所述液压驱动结构还包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述输出轴内，且所述位移传感器的伸缩端与所述活塞固设；及/或

所述液压驱动结构还包括编码器，所述编码器设置于所述壳体内，且与所述输出轴连接，以测量所述输出轴的旋转角度。

可以理解的是，位移传感器能够测量活塞的位移量，编码器能够测量输出轴的旋转角度，进而能够实现对液压驱动结构的闭环控制。

一种液压夹爪，包括上述的液压驱动结构以及夹爪，所述夹爪设置于所述壳体且与所述活塞连接，以在所述活塞带动下开合。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明的液压驱动结构的马达油路的分布示意图；

图2为本发明的液压驱动结构的活塞油路的分布示意图；

图3为本发明的液压夹爪的剖视结构示意图；

附图标记：1、液压驱动结构；10、壳体；11、底座；111、螺栓孔；112、台阶面；113、第一环形槽；12、端盖；13、外壳；131、第二环形槽；132、密封环；20、摆线马达；21、马达主体；22、输出轴；221、活塞腔；30、活塞；40、螺栓；50、配油盘；60、位移传感器；70、编码器；2、夹爪；

100、马达油路；101、第二底座油路；200、活塞油路；201、第一底座油路；202、第一螺栓油路；203、第二螺栓油路；204、外壳油路；205、轴内油路。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1与图2所示，本发明提供首选一种液压驱动结构，包括壳体10以及摆线马达20，摆线马达20设置于壳体10内，摆线马达20包括马达主体21以及转动连接于马达主体21的输出轴22，壳体10内开设有与马达主体21连通的马达油路100，以供液压油进出并驱动输出轴22转动；输出轴22内开设有活塞腔221，液压驱动结构1还包括滑动连接于活塞腔221的活塞30，壳体10内开设有与活塞腔221连通的活塞油路200，以供液压油进出并驱动活塞30沿活塞腔221的长度方向往复移动。

通过马达油路100能够向马达主体21内供油，以驱动输出轴22转动，由于活塞30设置于输出轴22内，输出轴22转动会带动活塞30一同转动；而通过活塞油路200能够向活塞腔221内供油，以驱动活塞30沿活塞腔221的长度方向移动；

因此，通过两组油路能够分别驱动活塞30转动以及移动，以实现两自由度的控制。

本申请中活塞30的转动以及移动均由液压驱动，其中，活塞30的转动由摆线马达20驱动，相较于通过电机进行驱动，摆线马达20的转动扭矩更大，能够适用于部分对转动扭矩具有较高要求的场合；而相较于其他的低速大扭矩马达，液压驱动的摆线马达20结构尺寸较小，且低速性能更佳。

此外，本发明中活塞30与位于输出轴22内的活塞腔221滑动连接，活塞30与输出轴22可视为一伸缩油缸，即，将输出轴22作为伸缩油缸的外壳，以减少了液压驱动结构的零件数量，从而在减少整体质量与尺寸的同时，增加了液压驱动结构的整体紧凑度；

小体积的液压驱动结构能够是适用于部分狭窄空间下的使用场景，应用范围更广，同时质量较小、体积较小的液压驱动结构在模块化、安装难易度等方面也具有相应地优势。

在一些实施例中，马达油路100以及活塞油路200的进出油口均与伺服阀连接，通过伺服阀能够控制油路的流通方向以及油液的流速，其中，通过对油路方向的控制，能够实现活塞30的往复运动，以及输出轴22的正反转；而通过对油液流速的控制，则能够对活塞30往复运动的速度以及输出轴22正反转的转速进行控制；从而进一步增加液压驱动结构的泛用性。

请结合图1和图2所示，在一些实施例中，输出轴22与壳体10抵接的外周面，以输出轴22的轴线为中心开设有两个第二环形槽131，两个第二环形槽131均与活塞腔221连通；活塞油路200包括两条外壳油路204，两条外壳油路204分别对应连通一个第二环形槽131；

通过开设第二环形槽131，并将外壳油路204与对应的第二环形槽131连通，使得当输出轴22在转动过程中，或转动至任意位置时，外壳油路204始终与对应的第二环形槽131连通；

又由于两个第二环形槽131均与活塞腔221连通，因此，外壳油路204始终能够通过第二环形槽131与活塞腔221连通，从而保证无论是输出轴22在转动过程中，还是转动至任意位置的情况下，液压油均能够通过活塞油路200驱动活塞30移动。

请结合图1和图2所示，在一些实施例中，输出轴22内还开设有两条轴内油路205，两条轴内油路205的一端分别与两个第二环形槽131连通，活塞30将活塞腔221分隔为两个腔室，两个轴内油路205的另一端分别与活塞腔221的两个腔室连通；

活塞30将活塞腔221分隔为第一腔室以及第二腔室，其中一个轴内油路205与第一腔室连通，另一个轴内油路205与第二腔室连通，第一腔室相较于第二腔室更远离摆线马达20；

当通过轴内油路205向第二腔室内压入液压油时，第二腔室内的液压油压力增加，从而推动活塞30向第一腔室方向移动，第一腔室内的液压油被挤压并沿另一条轴内油路205流出；反之，通过轴内油路205向第一腔室内压入液压油，则能够带动活塞30向第二腔室方向运动；从而实现活塞30的往复运动；

需要注意的是，在活塞30往复运动的过程中，活塞30始终位于两条轴内油路205与活塞腔221的连接位置之间，不会阻挡轴内油路205。

请结合图1和图2所示，在一些实施例中，每一第二环形槽131沿输出轴22轴线方向的两侧，均设置有位于壳体10以及输出轴22之间的密封环132；

通过在第二环形槽131的两侧设置密封环132，以通过活塞腔221的内壁、输出轴22外周壁以及两个密封环132，将第二环形槽131密封，使得第二环形槽131仅与轴内油路205连通，从而能够有效避免在输出轴22转动过程中，第二环形槽131内的液压油沿输出轴22的轴向方向发生泄露。

请结合图1和图2所示，在一些实施例中，壳体10包括依次设置的底座11、端盖12以及外壳13，液压驱动结构1还包括螺栓40，螺栓40能够贯穿底座11以及端盖12至外壳13内，以将三者固定为一体，活塞油路200贯穿螺栓40；

相较于通过螺栓40将底座11、端盖12以及外壳13固定后，在壳体10内另行开设活塞油路200，本发明通过在螺栓40内开设油路，能够对螺栓40所占据部分的壳体10体积进行充分利用，从而进一步减小所需要的壳体10体积，以达到进一步减小液压驱动结构整体体积的效果；

此外，由于活塞油路200需要贯穿底座11以及端盖12至外壳13内，因此，直接在壳体10内开设油路的情况下，底座11与端盖12的连接处，以及端盖12与外壳13的连接处，均为两个零件的贴合面，液压油液在贴合面处容易发生泄露，通常需要设置相应的密封部件进行防漏；

而若将油路开设于螺栓40内，由于螺栓40本身贯穿底座11以及端盖12至外壳13内，因此，螺栓40内的液压油能够通过螺栓40内油路直接流至外壳13内，而不会经过上述的两个贴合面，无需设置额外的密封部件即可有效避免油液泄露的情况发生。

请结合图1和图2所示，在一些实施例中，底座11开设有螺栓孔111，螺栓孔111内形成有台阶面112，螺栓40能够插入至螺栓孔111内；活塞油路200包括第一底座油路201、第一螺栓油路202以及第二螺栓油路203，其中，第一底座油路201开设于底座11内，且沿径向方向与螺栓孔111直径较小的部分连通，螺栓40内沿自身径向方向开设有第一螺栓油路202，且沿自身轴向方向开设有第二螺栓油路203；第一螺栓油路202与第二螺栓油路203连通，螺栓40的螺帽部分能够与台阶面112抵接限位，且抵接时第一螺栓油路202与第一底座油路201对应且连通；

在螺栓40与外壳13螺纹连接后，螺帽部分会与台阶面112挤压紧贴，能够起到一定的密封效果，从而减少甚至避免油液沿螺栓40外周壁与螺栓孔111内壁之间的贴合面，从螺栓孔111的开口处泄露；

此外，若无台阶面112，直接向螺栓孔111内拧入螺栓40，工作人员较难判断第一底座油路201是否与第一螺栓油路202对应连通，安装难度较大；

而通过在螺栓孔111内形成台阶面112，并在螺栓40以及底座11内相应的开设第一螺栓油路202以及第一底座油路201，使得只需将螺栓40安装至螺母部分与台阶面112抵接，即可将第一底座油路201与第一螺栓油路202对应两条，台阶面112能够起到定位效果，大大降低了螺栓40的安装难度。

请参考图1所示，在一些实施例中，底座11内开设有向靠近外壳13一侧开口的马达腔，马达主体21设置于马达腔内，端盖12能够盖合密封马达腔，以避免摆线马达20内的油液发生泄露。

在上述实施例中，输出轴22贯穿端盖12至部分位于外壳13内，呈一台阶状，其中，位于外壳13内的部分直径较大，活塞腔221开设于输出轴22直径较大的部分；以在保证活塞腔221能够容置活塞30的同时，避免与马达主体21连接部分的输出轴22直径过大导致液压驱动结构整体过大。

请参考图1所示，在一些实施例中，液压驱动结构1还包括配油盘50，配油盘50设置于马达主体21与壳体10之间，马达油路100通过配油盘50与马达主体21连通；

配油盘50内以输出轴22轴线为中心，周向开设有多个沿轴向贯穿配油盘50的柱塞腔，配油盘50能够起到高低油路分配作用，使得摆线马达20中高压油作用时输出扭矩，低压油（回油）时把停止输出扭矩的柱塞腔中的高压油排出。

请参考图1所示，在一些实施例中，壳体10与配油盘50抵接的一侧表面以输出轴22为中心，开设有两个同心设置的第一环形槽113；马达油路100包括两条第二底座油路101，两条第二底座油路101一端与外界连通，另一端各自连通一个第一环形槽113；

配油盘50内的柱塞腔沿两个不同直径的圆周开设有两圈，两个第一环形槽113分别对应一圈柱塞腔；以使得进油时，高压油经过第二底座油路101以及第一环形槽113后，能够均匀地进入各柱塞腔，并经过各柱塞腔均匀地进入至马达主体21内；反之同理，出油时，油液能够经过另一圈柱塞腔以及另一第二环形槽131后，从另一第二底座油路101流出。

请参考图2所示，在一些实施例中，液压驱动结构1还包括位移传感器60，位移传感器60设置于输出轴22内，且位移传感器60的伸缩端与活塞30固设；

位移传感器60能够检测活塞30的移动距离。

请参考图2所示，在一些实施例中，液压驱动结构1还包括编码器70，编码器70设置于壳体10内，且与输出轴22连接，以测量输出轴22的旋转角度；

编码器70为绝对式旋转编码器，能够测量输出轴22的旋转角度。

本发明第二方面提供一种液压夹爪，请参考图3所示，包括上述的液压驱动结构1以及夹爪2，夹爪2设置于壳体10且与活塞30连接，以在活塞30带动下开合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液压驱动结构，包括壳体（10）以及摆线马达（20），所述摆线马达（20）设置于所述壳体（10）内，所述摆线马达（20）包括马达主体（21）以及转动连接于所述马达主体（21）的输出轴（22），所述壳体（10）内开设有与所述马达主体（21）连通的马达油路（100），以供液压油进出并驱动所述输出轴（22）转动；其特征在于，

所述输出轴（22）内开设有活塞腔（221），所述液压驱动结构（1）还包括滑动连接于所述活塞腔（221）的活塞（30），所述壳体（10）内开设有与所述活塞腔（221）连通的活塞油路（200），以供液压油进出并驱动所述活塞（30）沿所述活塞腔（221）的长度方向往复移动。

2.根据权利要求1所述的液压驱动结构，其特征在于，所述壳体（10）包括依次设置的底座（11）、端盖（12）以及外壳（13），所述液压驱动结构（1）还包括螺栓（40），所述螺栓（40）能够贯穿所述底座（11）以及所述端盖（12）至所述外壳（13）内，以将三者固定为一体，所述活塞油路（200）贯穿所述螺栓（40）。

3.根据权利要求2所述的液压驱动结构，其特征在于，所述底座（11）开设有螺栓孔（111），所述螺栓孔（111）内形成有台阶面（112），所述螺栓（40）能够插入至所述螺栓孔（111）内；

所述活塞油路（200）包括第一底座油路（201）、第一螺栓油路（202）以及第二螺栓油路（203），其中，所述第一底座油路（201）开设于所述底座（11）内，且沿径向方向与所述螺栓孔（111）直径较小的部分连通，所述螺栓（40）内沿自身径向方向开设有所述第一螺栓油路（202），且沿自身轴向方向开设有所述第二螺栓油路（203）；

所述第一螺栓油路（202）与所述第二螺栓油路（203）连通，所述螺栓（40）的螺帽部分能够与所述台阶面（112）抵接限位，且抵接时所述第一螺栓油路（202）与所述第一底座油路（201）对应且连通。

4.根据权利要求1所述的液压驱动结构，其特征在于，所述液压驱动结构（1）还包括配油盘（50），所述配油盘（50）设置于所述马达主体（21）与所述壳体（10）之间，所述马达油路（100）通过所述配油盘（50）与所述马达主体（21）连通。

5.根据权利要求4所述的液压驱动结构，其特征在于，所述壳体（10）与所述配油盘（50）抵接的一侧表面以所述输出轴（22）为中心，开设有两个同心设置的第一环形槽（113）；所述马达油路（100）包括两条第二底座油路（101），两条所述第二底座油路（101）一端与外界连通，另一端各自连通一个所述第一环形槽（113）。

6.根据权利要求1所述的液压驱动结构，其特征在于，所述输出轴（22）与所述壳体（10）抵接的外周面，以所述输出轴（22）的轴线为中心开设有两个第二环形槽（131），两个所述第二环形槽（131）均与所述活塞腔（221）连通；

所述活塞油路（200）包括两条外壳油路（204），两条所述外壳油路（204）分别对应连通一个所述第二环形槽（131）。

7.根据权利要求6所述的液压驱动结构，其特征在于，所述输出轴（22）内还开设有两条轴内油路（205），两条所述轴内油路（205）的一端分别与两个所述第二环形槽（131）连通，所述活塞（30）将所述活塞腔（221）分隔为两个腔室，两个所述轴内油路（205）的另一端分别与所述活塞腔（221）的两个腔室连通。

8.根据权利要求6所述的液压驱动结构，其特征在于，每一所述第二环形槽（131）沿所述输出轴（22）轴线方向的两侧，均设置有位于所述壳体（10）以及所述输出轴（22）之间的密封环（132）。

9.根据权利要求1所述的液压驱动结构，其特征在于，所述液压驱动结构（1）还包括位移传感器（60），所述位移传感器（60）设置于所述输出轴（22）内，且所述位移传感器（60）的伸缩端与所述活塞（30）固设；及/或

所述液压驱动结构（1）还包括编码器（70），所述编码器（70）设置于所述壳体（10）内，且与所述输出轴（22）连接，以测量所述输出轴（22）的旋转角度。

10.一种液压夹爪，其特征在于，包括如权利要求1~9中任意一项所述的液压驱动结构（1）以及夹爪（2），所述夹爪（2）设置于所述壳体（10）且与所述活塞（30）连接，以在所述活塞（30）带动下开合。

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