CN209458207U - 一种机器人液压驱动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机器人液压驱动设备，包括油箱、过滤器、变量泵、比例溢流阀以及集成块；所述油箱、过滤器以及比例溢流阀均安装于所述集成块上，所述集成块内开设有多条孔道，所述油箱通过所述孔道与所述过滤器连通，所述过滤器通过进油管道与所述变量泵的进油口连通，所述变量泵的出油口通过出油管道与所述比例溢流阀连通，所述比例溢流阀通过所述孔道与所述油箱连通。本实用新型具有集成度高、体积小、管路连接方便的技术效果。

Description

一种机器人液压驱动设备

技术领域

本实用新型涉及液压动力设备技术领域，具体涉及一种机器人液压驱动设备。

背景技术

传统的地面移动式机器人采用电池-电机驱动系统，该驱动系统具有如下缺点或不足：功率质量比小，负重能力差，电池容量有限导致续航能力差，且充电需要时间较长；动态响应慢导致动态行走时机器人的稳定性差；电机的特性软，其动态特性受负载变化影响大。

目前，机器人的驱动系统通常采用液压驱动设备实现，现有液压驱动设备的各组成部件之间通常通过管道连接，进行管路变更时改动复杂，而且存在漏油的可能，同时设备体积大，不利于在机器人上的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种机器人液压驱动设备，解决现有技术中机器人液压驱动设备进行管路变更时操作复杂，存在漏油可能，且体积偏大的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种机器人液压驱动设备，包括油箱、过滤器、变量泵、比例溢流阀以及集成块；

所述油箱、过滤器以及比例溢流阀均安装于所述集成块上，所述集成块内开设有多条孔道，所述油箱通过所述孔道与所述过滤器连通，所述过滤器通过进油管道与所述变量泵的进油口连通，所述变量泵的出油口通过出油管道与所述比例溢流阀连通，所述比例溢流阀通过所述孔道与所述油箱连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：设置集成块，将集成块作为安装载体，实现油箱、过滤器以及比例溢流阀的高度集成化安装，可以有效减小设备体积；同时在集成块内开设孔道，通过孔道实现油箱与过滤器之间以及比例溢流阀与油箱之间的连通，简化了管路连接，减少漏油现象，需要变成管路时，只需更换集成块即可，大大增强了管路变更的灵活性。

附图说明

图1是本实用新型提供的机器人液压驱动设备的主视图；

图2是本实用新型提供的机器人液压驱动设备的左视图；

图3是本实用新型提供的机器人液压驱动设备的俯视图；

图4是本实用新型提供的机器人液压驱动设备的工作原理图。

1、油箱，2、过滤器，21、一级过滤器，22、二级过滤器，3、变量泵， 4、比例溢流阀，41、单向阀，5、集成块，61、阀体，62、阀块，71、油箱温度传感器，72、油箱压力传感器，73、溢流压力传感器，74、安全阀， 8、风冷却器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1-图4所示，本实用新型的实施例1提供了一种机器人液压驱动设备，以下简称驱动设备，包括油箱1、过滤器2、变量泵3、比例溢流阀 4以及集成块5；

所述油箱1、过滤器2以及比例溢流阀4均安装于所述集成块5上，所述集成块5内开设有多条孔道，所述油箱1通过所述孔道与所述过滤器2 连通，所述过滤器2通过进油管道与所述变量泵3的进油口连通，所述变量泵3的出油口通过出油管道与所述比例溢流阀4连通，所述比例溢流阀4 通过所述孔道与所述油箱1连通。

本实用新型中油箱1用于储蓄液压油；过滤器2用于对液压油进行过滤，保证液压油的清洁度，防止由于液压油污染引起元件的磨损或卡死，减少故障，延长元件使用寿命；变量泵3用于提供液压驱动力；比例溢流阀4作为高压安全阀，实现对驱动设备压力的有效控制，减少驱动设备的功率损失和发热。具体的，当溢流比例阀4的受控进口压力达到设定开启压力时，主阀芯开启，液压液从经溢流比例阀溢流回油箱。本实施例采用先导式比例溢流阀，其具有非常敏感的调节性能，适合于高压大流量场合，适用于压力需要频繁改变的液压系统中。

本实用新型设置集成块5，将集成块5作为油箱1、过滤器2以及比例溢流阀4的安装载体，集成块5为油箱1、过滤器2以及比例溢流阀4提供了不同安装方式的可能性，实现了高度集成的安装，缩小了液压驱动设备的占用体积。同时，通过集成块5内的孔道代替了传统的管道，简化了管路连接，便于安装和维护；缩短了管路，基本消除了漏油现象，提高了液压驱动设备的稳定性。而且油箱1、过滤器2以及比例溢流阀4均与集成块可拆卸连接，如果需要变更管路，只要更换集成块5即可，变更灵活性大，便于实现液压驱动设备的标准化、系列化、模块化。

优选的，所述集成块5为金属集成块。

金属集成块性能稳固，且便于散热。

优选的，所述集成块5上开设有多个减重散热槽。

在集成块5上开设减重散热槽，一方面减轻驱动设备的重量，另一方面增大散热面积，提高驱动设备散热效率。

优选的，所述油箱1为蓄能器。

常规液压驱动设备的油箱中液压油与大气长通，液压油与空气混合后会影响变量泵3的正常工作。本实用新型为了避免这里点选用正压油箱，即蓄能器实现液压油的储蓄。蓄能器优选隔膜式蓄能器，隔膜式蓄能器具有结构紧凑、轻便耐用、响应快的优点。隔膜式蓄能器内充入氮气作为背压压力。蓄能器内设有安全活门，并预设安全压力，以保证当压力超过预设安全压力后进行卸荷保护。

具体的，在对蓄能器的容积进行选择时，需要结合需求进行计算。例如，在本实施例中，液压油流量按照机器人半个步行周期循环变化，前半个流量变化周期和后半个流量变化周期的平均流量分别为25.9L/min和 22.1L/min。为了节省能量、减少发热，控制变量泵3的供油量等于一个步行周期内的平均流量，利用蓄能器通过周期性的储油和放油过程平衡流量变化。蓄能器的总容积通过如下公式进行计算：

上式中，V₀表示蓄能器总容积，V_W表示有效容积，P₀表示气体填充压力，P₁表示驱动设备工作时的最小压力，P₂表示驱动设备工作时的最大压力，n表示与热传导有关的系数。

按照流量变化周期内的流量变化情况，可得出蓄能器的有效容积为 0.0032L，驱动设备最小工作压力P₁设定为18MPa,最大工作压力P₂设定为 21MPa，通常气体填充压力P₀的设定值小于P1*90％,大于P2*25％，本实施例中P₀的值设为8MPa。蓄能器储油和放油频率较高，按绝热过程处理，n的值设定为1.4。将以上设定值代入上式可得到蓄能器的总容量为0.055L。

同时蓄能器的工作容积会随着机器人步频的不同而有很大改变，随着步频的降低，蓄能器的工作容积会增大。当机器人按同样的步行速度，步频为1Hz时蓄能器的容积应增大为步频的2.5Hz时的2～3倍。参考蓄能器的容积标准参数，确定蓄能器的总容积为0.16L。

本实施例中选用的蓄能器容积为0.75L，预充气压力为0.2MPa，压缩比为1：8，压力可以达到1.6MPa，可充满0.75L的液压油。

优选的，如图1-图3所示，所述过滤器2包括一级过滤器21和二级过滤器22，所述一级过滤器21的滤芯孔径大于所述二级过滤器22的滤芯孔径，所述一级过滤器21和二级过滤器22均安装于所述集成块5上，所述油箱1通过所述孔道与所述一级过滤器21连通，所述一级过滤器21通过所述孔道与所述二级过滤器22电连接，所述二级过滤器22通过所述进油管道与所述变量泵3的进油口连通。

采用两级过滤，实现更好的过滤效果。具体的，本实施例中，一级过滤器21采用20μm滤芯，二级过滤器22采用3μm滤芯，可以保证液压油污染度优于NAS6级。

优选的，如图1-图3所示，驱动设备还包括阀体61，所述油箱1通过所述阀体61安装于所述集成块5上，所述阀体61内开设有通孔，所述油箱1依次通过所述通孔以及对应的孔道与所述过滤器2连通。

阀体61作为油箱1与集成块5之间的连接载体，实现油箱1与集成块5之间的集成安装。

优选的，如图1-图4所示，驱动设备还包括油箱温度传感器71和油箱压力传感器72，所述油箱温度传感器71以及油箱压力传感器72均安装于所述阀体61上，并伸入所述通孔内。

增设油箱压力传感器71，用于监测回油路上的压力，防止加注时回油路内压力过高，并在压力高于设定阈值时发出报警信号。

增设油箱温度传感器72，用于时实监测驱动设备工作时液压油的温度，当液压油温度超出设定值后开启风冷却器，对液压油进行降温。

阀体61在实现油箱1与集成块5之间安装连接的同时，作为油箱压力传感器72以及油箱温度传感器71的安装载体，实现油箱压力传感器72、油箱温度传感器71以及油箱1的高度集成安装，进一步减小驱动设备的体积以及重量，提高功率质量比。

优选的，如图1-图3所示，由于本实用新型提供的驱动设备采用闭式回路，为防止液压油加注过多，油压过高损坏油箱1，在油箱1出口处安装安全阀74，安装阀74同样安装于所述阀体61上。

优选的，如图1-图3所示，驱动设备还包括阀块62，所述比例溢流阀 4通过所述阀块62安装于所述集成块5上，所述阀块62内开设有通道，所述比例溢流阀4依次通过所述通道以及对应的孔道与所述油箱1连通。

阀块62的作用于阀体61类似，阀块62作为比例溢流阀4与集成块5 之间的连接载体，实现比例溢流阀4与集成块5之间的安装连接。

优选的，如图1-图4所示，驱动设备还包括溢流压力传感器73，所述溢流压力传感器73安装于所述阀块62上，并伸入所述通道内。

增设溢流压力传感器73，对溢流回路的压力进行监测。阀块62在实现溢流比例阀4与集成块5之间安装连接的同时，作为溢流压力传感器73的安装载体，实现溢流压力传感器73与溢流比例阀4的高度集成安装，进一步减小驱动设备的体积以及重量，提高功率质量比。

具体的，如图4所示，所述溢流比例阀4的入口处还安装有单向阀41，避免液压油倒流。

优选的，如图4所示，驱动设备还包括风冷却器8，所述风冷却器8朝向所述集成块5设置。

增设风冷却器8为驱动设备散热，保证驱动设备的正常运行。具体的，在选择风冷却器8时，考虑到驱动设备为封闭式结构，发热量大，散热效率低，所以选择合适的风冷却器8至关重要，受驱动设备的空间及所能提供的电能限制，风冷却器8需要选用结构紧凑，重量轻，功率低的直流紧凑型风冷却器。本实施例选用的是ELD系列的ELD2型直流风机型风冷却器。该型号风冷却器由高效能的散热片和大功率长寿命的直流电动风机组成，专为工程机领域设计的，其特点是尺寸小、冷却工作效率高、安装方便和寿命长，其功率0.14kW，电压24V，长*宽*高为240*140*202。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人液压驱动设备，其特征在于，包括油箱、过滤器、变量泵、比例溢流阀以及集成块；

所述油箱、过滤器以及比例溢流阀均安装于所述集成块上，所述集成块内开设有多条孔道，所述油箱通过所述孔道与所述过滤器连通，所述过滤器通过进油管道与所述变量泵的进油口连通，所述变量泵的出油口通过出油管道与所述比例溢流阀连通，所述比例溢流阀通过所述孔道与所述油箱连通。

2.根据权利要求1所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，所述集成块为金属集成块。

3.根据权利要求1所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，所述集成块上开设有多个减重散热槽。

4.根据权利要求1所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，所述油箱为蓄能器。

5.根据权利要求1所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，所述过滤器包括一级过滤器和二级过滤器，所述一级过滤器的滤芯孔径大于所述二级过滤器的滤芯孔径，所述一级过滤器和二级过滤器均安装于所述集成块上，所述油箱通过所述孔道与所述一级过滤器连通，所述一级过滤器通过所述孔道与所述二级过滤器电连接，所述二级过滤器通过所述进油管道与所述变量泵的进油口连通。

6.根据权利要求1所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，还包括阀体，所述油箱通过所述阀体安装于所述集成块上，所述阀体内开设有通孔，所述油箱依次通过所述通孔以及对应的孔道与所述过滤器连通。

7.根据权利要求6所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，还包括油箱温度传感器和油箱压力传感器，所述油箱温度传感器以及油箱压力传感器均安装于所述阀体上，并伸入所述通孔内。

8.根据权利要求1所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，还包括阀块，所述比例溢流阀通过所述阀块安装于所述集成块上，所述阀块内开设有通道，所述比例溢流阀依次通过所述通道以及对应的孔道与所述油箱连通。

9.根据权利要求8所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，还包括溢流压力传感器，所述溢流压力传感器安装于所述阀块上，并伸入所述通道内。

10.根据权利要求1-9任一所述的机器人液压驱动设备，其特征在于，还包括风冷却器，所述风冷却器朝向所述集成块设置。