CN210461225U - 一种机器人伺服液压系统及机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种机器人伺服液压系统及机器人，一种机器人伺服液压系统，用于为机器人上的液压执行单元提供动力，包括支撑框架和设置在支撑框架内的供油装置、多位油路块和多个伺服阀，多位油路块的每一位连接一个伺服阀，所述供油装置通过多位油路块连接至多个伺服阀，所述伺服阀通过多位油路块分别连接至多个液压执行单元。通过设置多位油路块实现了多路同时并联输出，与传统单路输出的液压系统相比，效率更高，液压油利用率更高；采用伺服阀，不仅能实现开关的功能，更能根据实际流量需求，对输出流量进行精细调节，以实现液压输出零件的精细动作。本液压系统没有死区，弥补了比例阀的重大缺陷。

Description

一种机器人伺服液压系统及机器人

技术领域

本公开涉及液压驱动相关技术领域，具体的说，是涉及一种机器人伺服液压系统及机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

工业机器人的机械结构系统一般包括行走机构、多自由度机械臂、末端执行装置和基座，基座内设置驱动装置和控制系统，用于控制行走机构和末端执行装置的动作，从而使机器人运作起来。行走机构如履带、多足步行结构，多自由度机械臂用于控制末端执行装置的位姿。要使机器人运作起来，行走机构和各个关节安装的传动装置，通过驱动系统驱动各个传动装置从而使得机器人行走及执行相应的动作，需要驱动的装置较多。驱动系统主要以采用液压系统或者多种驱动结合的方式为主，采用液压控制需要为每个传动装置提供各种流量和压力的液压油，油路复杂，导致液压控制结构复杂，占用体积较大。此外，发明人还发现现有的液压站流量的控制不精细，不能实现机器人的精细动作，同时采用比例阀的液压站，动作出现死区严重。

随着智能化的进一步提高，机器人的应用场合越来越广泛，对机器人的工作要求也越来越高，对机器人的驱动系统提出了更高的要求。

实用新型内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种机器人伺服液压系统及机器人，通过设置多位油路块实现了多路同时并联输出，与传统单路输出的液压系统相比，效率更高，液压油利用率更高；采用伺服阀，不仅能实现开关的功能，更能根据实际流量需求，对输出流量进行精细调节，以实现液压输出零件的精细动作。与采用比例阀的液压站相比，本液压系统没有死区，弥补了比例阀的重大缺陷，本液压系统可以实现流量的精细调节控制，特别适用于机器人的细微动作调节。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种或多个实施例提供了一种机器人伺服液压系统，用于为机器人上的液压执行单元提供动力，包括支撑框架和设置在支撑框架内的供油装置、多位油路块和多个伺服阀，多位油路块的每一位连接一个伺服阀，所述供油装置通过多位油路块连接至多个伺服阀，所述伺服阀通过多位油路块分别连接至多个液压执行单元。

进一步地，多位油路块包括主进油管道、主回油管道和工作油路管道，主进油管道的一端连接供油装置的出油口，主进油管道的另一端有多个出口分别连接伺服阀的进油口，主回油管道的一端连接供油装置的回油口，另一端有多个出口分别连接伺服阀的回油口，多位油路块每一位分别设置工作油路管道，工作油路管道连接当前位上设置的伺服阀的工作油口和对应设置的液压执行单元。

进一步地，所述主进油管道连接供油装置的进油口的出口数量为一个，主回油管道连接供油装置的回油口的出口数量为一个。

进一步地，所述伺服阀为三位四通阀，所述多位油路块每一位分别设置两个工作油路管道。

进一步地，所述伺服阀可以为电液伺服阀。

进一步地，还包括伺服阀控制器，所述伺服阀控制器与伺服阀电连接。

进一步地，所述多位油路块与供油装置的出油口连接的管道上设置高压过滤器，或/和所述多位油路块与供油装置的回油口连接的管道上设置油冷风扇。

进一步地，所述供油装置包括油泵、油箱和油泵电机，所述油泵与油箱和油泵电机分别连接，所述油泵上设置供油装置的进油口和供油装置的出油口。

进一步地，机器人伺服液压系统还包括电机控制器、变压器和电源模块，所述变压器与电源模块连接为系统的工作提供电源，所述电机控制器与油泵电机连接用于控制电机的工作。

进一步地，所述支撑框架为框架结构，材料为型材。

一种机器人，所述机器人的驱动系统采用上述的一种机器人伺服液压系统。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本实施例的机器人伺服液压系统与传统液压站相比，本液压系统通过设置多位油路块实现了多路同时并联输出，与传统单路输出的液压系统相比，效率更高，液压油利用率更高；

(2)与采用开关阀的液压系统相比，本实施例采用了伺服阀，不仅能实现开关的功能，更能根据实际流量需求，对输出流量进行精细调节，以实现液压输出零件的精细动作。与采用比例阀的液压站相比，本液压系统没有死区，弥补了比例阀的重大缺陷，本液压系统可以实现流量的精细调节控制，特别适用于机器人的细微动作调节。

(3)本公开的液压系统采用的支撑框架采用框架结构，框架可采用专用螺栓，在框架任何一个位置实现与外界的固定，因此安装固定方式更加灵活多样。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例的液压系统结构正视图；

图2是本公开实施例的液压系统结构后视图；

图3是本公开实施例的液压系统未安装供油装置的结构示意图；

图4是本公开实施例的四位油路块与伺服阀连接的结构示意图；

图5是本公开实施例的四位油路块的结构示意图；

其中：1、支撑框架，2、油泵，21、泵出油口，22、泵回油口，3、油泵电机，4、油箱，5、高压过滤器，51、高压过滤器进油口，52、高压过滤器出油口，6、变压器，7、伺服阀控制器，71、伺服阀控制器的J1接口，72、伺服阀控制器的J2接口，8、油冷风扇，81、油冷风扇出油口，82、油冷风扇进油口，9、伺服阀,10、四位油路块，11、风扇支撑板，12、控制器固定板，13、电机控制器；

101、油路块进油口，102、油路块回油口，103、油路块A口，104、油路块B口，141、伺服阀进油口，142、伺服阀出油口，151伺服阀A口，152伺服阀B口。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图2和4所示，一种机器人伺服液压系统，用于为机器人上的液压执行单元提供动力，包括支撑框架1和设置在支撑框架1内的供油装置、多位油路块和多个伺服阀9，多位油路块的每一位连接一个伺服阀9，所述供油装置通过多位油路块连接至多个伺服阀9，所述伺服阀9通过多位油路块分别连接至多个液压执行单元。液压执行单元可以为液压缸。

供油装置通过多位油路块连接至伺服阀9，用于将液压油通过多位油路块输入每一路油路块连接的伺服阀9，在伺服阀9调整液压油的压力后，再通过多位油路块内部的油道连接至液压执行元件，通过设置多位油路块，多位油路块的每一位连接一个伺服阀9，实现了液压系统供油的多路并联输出。每一路输出可以连接至一个液压执行元件如液压缸，从而机器人多个传动装置的同时动作。通过设置油路块大大减少了油管的布设的数量，避免凌乱，同时通过油路块设置简化液压系统的安装、检修、更换以及后期的维护保养。

多位油路块的位数可以根据具体的液压执行元件的数量进行设置，如系统中有四个液压执行单元，可以设置为四位油路块10，每一位油路块连接一个伺服阀9，本实施例以四位油路块10进行说明。通过四位油路块10实现了液压油的四路并联输出，并且输出的压力和流量由各自连接的伺服阀9进行控制，并联输出的多路液压油的压力并不会互相影响。

作为进一步地改进，多位油路块包括主进油管道、主回油管道和工作油路管道，主进油管道的一端连接供油装置的出油口，主进油管道的另一端有多个出口分别连接伺服阀9的进油口，主回油管道的一端连接供油装置的回油口，另一端有多个出口分别连接伺服阀9的回油口，多位油路块每一位分别设置工作油路管道，工作油路管道连接当前位上设置的伺服阀9的工作油口和对应设置的液压执行单元。

多位油路块上每一位处的工作油路管道的设置可以根据伺服阀9的工作口的数量设置，本实施例以三位四通阀为例，工作油口有两个，在多位油路块的每一位处设置两个工作油路。

设置一个供油装置可以通过多位油路块实现多路并联输出，所述主进油管道连接供油装置的进油口的出口数量为一个，主回油管道连接供油装置的回油口的出口数量为一个。对于四位油路块10，如图5所示，四位油路块10连接供油装置端包括油路块进油口101和油路块回油口102，油路块进油口101设置在主进油管道的一端用于连接供油装置的出油口；油路块回油口102设置在主回油管道的一端，用于连接供油装置的回油口。

多位油路块上连接伺服阀端的出口数量根据具体的阀体上的油口数量设置，三位四通阀有四个油口，分别为伺服阀进油口、伺服阀回油口、伺服阀的两个工作口，通过输入电信号对阀的控制实现阀的开关作用、调压和调整流量的作用。本实施例的多位油路块可以在每一位上设置伺服阀进油口141、伺服阀出油口142、伺服阀A口151和伺服阀B口152，分别对应连接三位四通阀有四个油口；所述多路油路块的内部，油路块进油口101通向每一个141的通道形成主进油管道，所述油路块回油口102通向每一个142的通道形成主回油管道。

多位油路块上连接液压执行元件的一端为伺服阀工作油口的输出端，本实施例的多位油路块可以在每一位上设置一组工作口，具体的包括油路块A口103和油路块B口104，本实施例多位油路块在每一位上的伺服阀A口151与油路块A口103相通，形成一个工作油路管道，152伺服阀B口与油路块B口104相通，形成另一个工作油路管道，对于具有三位四通阀作为伺服阀9设置的多位油路块在每一位上包含两条工作油路管道。图5中连接供油装置、伺服阀9和液压执行元件的端口油口，其他的孔为固定孔，用于固定伺服阀9或者将油路块固定到支撑框架1上。所述固定孔可以为螺纹孔。

多位油路块的可以采用金属材质，做成金属块的形状，在金属块中设置相应的通道分别作为主进油管道、主回油管道和工作油路管道。

作为进一步地改进，还包括伺服阀控制器7，所述伺服阀控制器7与伺服阀9电连接，所述伺服阀控制器7可以为PLC控制器。本实施例所述伺服阀9可以为电液伺服阀，电液伺服阀是接受模拟电信号后，相应输出调制的流量和压力的液压控制阀。伺服阀控制器7的型号可以为：MOOG穆格的G040-123-001。

作为进一步地改进，所述多位油路块与供油装置的出油口连接的管道上设置高压过滤器，或/和所述多位油路块与供油装置的回油口连接的管道上设置油冷风扇。高压过滤器设置在供油装置的出油端，用于将供油装置输出的液压油进行过滤，多位油路块与供油装置的回油口连接的管道上设置油冷风扇，将回油进行冷却，实现散热，提高系统的工作性能。

供油装置可以包括油泵2、油箱4和油泵电机3，所述油泵与油箱和油泵电机分别连接，所述油泵的泵回油口22设置为供油装置的进油口，油泵的泵出油口21设置为供油装置的出油口。供油装置的设置可以为图1所示的结构，所述油泵2设置在油泵电机3和油箱4之间，连接后固定在支撑框架1上。

作为进一步地改进，还包括电机控制器13、变压器6和电源模块，所述变压器6与电源模块连接为系统的工作提供电源，所述电机控制器13与油泵电机3连接用于控制电机的工作，所述油泵电机3可以为直流无刷电机，电机控制器13的型号可以为三相无刷直流电机控制器mlx90401。

所述支撑框架1为框架结构，可以采用型材，具体的可以选用铝制型材或者采用不锈钢型材，支撑框架1可以设置为长方体形状，支撑框架1可采用专用螺栓，在框架任何一个位置实现与外界装置的固定，使得安装固定方式更加灵活多样。在支撑框架1内可以通过设置支撑板将相应的模块部件进行固定，如图3中风扇支撑板11采用了三面固定，控制器固定板12采用立式结构，用于固定安装多个控制器。

各个部件的设置位置可以如图1-3所示，所述供油装置设置在支撑框架1的第一个侧面，第一个侧面相对的侧面设置伺服阀、多位油路块和油冷风扇，电机控制器13、伺服阀控制器7及高压过滤器5设置在中间位置，这种设置一方面连接各个部件的油管不容易被弯折便于布管，另一方面加长了油管长度可以进一步提高散热性能。

本实施例还提供一种机器人，机器人的驱动系统采用上述的一种机器人伺服液压系统。

本实施例的机器人伺服液压系统的工作过程如下：

油泵2的泵出油口21通过油管如液压管与高压过滤器进油口51相通；高压过滤器出油口52通过液压管与油路块进油口101相连；

进入油路块进油口101的液压油通过油路块内的主进油管道输送至每个伺服阀9，在阀内经过流量和压力的控制通过多位油路块的工作油路通道输出至液压执行元件，液压执行元件如液压缸的回油通过工作油路通道至伺服阀9的回油口，从而进入油路块内的主出油管道到达油路块出油口102；

油路块出油口102通过液压管与油冷风扇进油口82相通；油冷风扇出油口81通过液压管与泵回油口22相通，液压油通过上述流通管路实现液压油的输出和回油。

伺服阀控制器的J1接口71通过信号线与外接PLC等控制器相连，伺服阀控制器的J2接口72通过信号线与伺服阀接线端91相连，可以实时控制伺服阀工作油口的液压油油量、方向，且伺服阀控制没有死区。

电机控制器J1口与油泵电机3通过电源线和信号线连接，电机控制器J2口与变压器6的输出通过电源线相连；变压器6输入端外接220V电源。通过变压器6和电机控制器13的共同作用，可以实现油泵电机3长时间的运转工作。

油泵2在油泵电机3驱动下产生高压油，高压油经高压过滤器5、多位油路块进入伺服阀9，伺服阀9通过外接PLC或其他控制器的电压、电流信号调节作用，在油路块A口103和油路块B口104输入输出所需流量和压力的液压油，进而驱动机器人液压缸或其他输出动力部件，实现机器人高精度的控制需求。同时，经过油冷风扇8的散热作用，可保证油温恒定；四位油路块和伺服阀的联合作用，可实现多路液压油同时精确的输入输出。

本实施例的机器人伺服液压系统与传统液压站相比，本液压系统通过设置多位油路块实现了多路同时并联输出，与传统单路输出的液压系统相比，效率更高，液压油利用率更高；与采用开关阀的液压系统相比，本实施例采用了伺服阀，不仅能实现开关的功能，更能根据实际流量需求，对输出流量进行精细调节，以实现液压输出零件的精细动作。与采用比例阀的液压站相比，本液压系统没有死区，弥补了比例阀的重大缺陷，对输出流量进行精细调节，以实现液压输出零件的精细动作。

本液压系统采用的支撑框架1采用框架结构，框架可采用专用螺栓，在框架任何一个位置实现与外界的固定，因此安装固定方式更加灵活多样。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种机器人伺服液压系统，用于为机器人上的液压执行单元提供动力，其特征是：包括支撑框架和设置在支撑框架内的供油装置、多位油路块和多个伺服阀，多位油路块的每一位连接一个伺服阀，所述供油装置通过多位油路块连接至多个伺服阀，所述伺服阀通过多位油路块分别连接至多个液压执行单元。

2.如权利要求1所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：多位油路块包括主进油管道、主回油管道和工作油路管道，主进油管道的一端连接供油装置的出油口，主进油管道的另一端有多个出口分别连接伺服阀的进油口，主回油管道的一端连接供油装置的回油口，另一端有多个出口分别连接伺服阀的回油口，多位油路块每一位分别设置工作油路管道，工作油路管道连接当前位上设置的伺服阀的工作油口和对应设置的液压执行单元。

3.如权利要求2所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：所述主进油管道连接供油装置的进油口的出口数量为一个，主回油管道连接供油装置的回油口的出口数量为一个。

4.如权利要求2所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：所述伺服阀为三位四通阀，所述多位油路块每一位分别设置两个工作油路管道。

5.如权利要求1所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：所述伺服阀可以为电液伺服阀。

6.如权利要求1所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：还包括伺服阀控制器，所述伺服阀控制器与伺服阀电连接。

7.如权利要求1所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：所述多位油路块与供油装置的出油口连接的管道上设置高压过滤器，或/和所述多位油路块与供油装置的回油口连接的管道上设置油冷风扇。

8.如权利要求1所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：所述供油装置包括油泵、油箱和油泵电机，所述油泵与油箱和油泵电机分别连接，所述油泵上设置供油装置的进油口和供油装置的出油口；

进一步地，机器人伺服液压系统还包括电机控制器、变压器和电源模块，所述变压器与电源模块连接为系统的工作提供电源，所述电机控制器与油泵电机连接用于控制电机的工作。

9.如权利要求1所述的一种机器人伺服液压系统，其特征是：所述支撑框架为框架结构，材料为型材。

10.一种机器人，其特征是：所述机器人的驱动系统采用权利要求1-9所述的一种机器人伺服液压系统。

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