一种具有双自由度的重载液压机械爪制造技术

本发明专利技术公开了一种具有双自由度的重载液压机械爪，包括夹持组件、直动驱动组件和回转驱动组件；夹持组件用于与被操作对象直接接触，提供夹持力；直动驱动组件实现直动自由度；回转驱动组件实现回转自由度；夹持组件包括上下对称的两部分，每部分包括夹头、夹头连杆和夹头辅杆，两部分之间通过直动连杆连接；直动驱动组件安装在直动驱动外壳内，包含支架、静油环、动油环、活塞和活塞杆；回转驱动组件包括摆动缸、摆动缸驱动轴、回转驱动外壳；本发明专利技术利用液压为动力，具有直动和回转双自由度，通过两组轴承抵抗整体受到弯矩，通过花键传动大转矩，适用于重载工况。本发明专利技术机械爪结构紧凑，功能完备，具有高集成化，具有极佳的工程应用前景。

A Heavy-duty Hydraulic Mechanical Claw with Two Degrees of Freedom

The invention discloses a heavy-duty hydraulic mechanical gripper with two degrees of freedom, including clamping component, direct drive component and rotary drive component; clamping component is used for direct contact with the object being operated to provide clamping force; direct drive component realizes direct freedom; rotary drive component realizes rotary freedom; clamping component includes upper and lower symmetrical parts, each part includes clamping force. The head, the chuck connecting rod and the chuck auxiliary rod are connected by the direct connecting rod; the direct driving component is installed in the direct driving housing, including the bracket, the static oil ring, the moving oil ring, the piston and the piston rod; the rotary driving component includes the swing cylinder, the swing cylinder driving shaft and the rotary driving housing; the invention uses hydraulic pressure as the power, and has two degrees of freedom of direct motion and rotary motion through two groups. Bearing resists bending moment as a whole. It can drive large torque through spline and is suitable for heavy load operation. The mechanical claw of the invention has compact structure, complete function, high integration and excellent engineering application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种具有双自由度的重载液压机械爪
本专利技术属于液压工程领域，涉及液压机器人、液压机械臂等机械爪部位，尤其涉及一种具有双自由度的重载液压机械爪。
技术介绍
液压机械臂广泛运用于各种工程领域，尤其适用于重载工况。机械爪作为液压机械臂执行件的最末端，其抗弯矩、抗扭矩以及传递重载的能力尤为重要。现有机械爪大多仅具有开合自由度，其回转自由度要靠机械臂辅助实现，而少数具有双自由度的机械爪则均利用非标定制，不具有组件的互换性，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种具有双自由度的重载液压机械爪。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有双自由度的重载液压机械爪，包括夹持组件、直动驱动组件和回转驱动组件；夹持组件用于与被操作对象直接接触，提供夹持力；直动驱动组件实现直动自由度；回转驱动组件实现回转自由度；所述夹持组件包括上下对称的两部分，每部分包括夹头、夹头连杆和夹头辅杆，两部分之间通过直动连杆连接；夹头与夹头连杆构成转动副；夹头连杆与直动驱动组件构成转动副；夹头连杆与直动连杆构成转动副；夹头与夹头辅杆构成转动副；夹头辅杆与直动驱动组件构成转动副；所述直动驱动组件安装在直动驱动外壳内，包含支架、静油环、动油环、活塞和活塞杆；所述直动驱动外壳上具有与直动驱动组件的油路连通的油口；直动驱动组件的前端与后端分别安装一组轴承；静油环和直动驱动外壳二者保持静止；静油环的外表面设有若干沿周向布置的静密封圈沟槽，静油环和直动驱动外壳之间通过安装在静密封圈沟槽中的密封圈实现静密封；动油环通过花键和回转驱动组件连接，动油环和支架固定连接；活塞位于动油环的中心轴上，活塞杆与直动连杆固定连接；静油环的内表面设有若干沿周向布置的动密封沟槽；动油环和静油环之间通过安装于动密封沟槽中的组合密封件实现动密封；所述动油环内的活塞运动极限位置处设置缓冲凸台；所述静油环上设计有两个静油环油口，分别用于输入外界供给的高压油液、把低压油液输出给外界；静油环内表面设有沿周向布置的两个油槽，位置分别对应于两个静油环油口；所述动油环上设计有两个外油口，静油环的两个油槽内的油液分别通过两个外油口进入动油环内部，分别形成两个油液通道；所述回转驱动组件包括摆动缸、摆动缸驱动轴、回转驱动外壳；花键加工在摆动缸驱动轴上，回转驱动外壳和直动驱动外壳通过摆动缸连接板固定连接；回转驱动外壳实现摆动缸的油液进油、回油与外界的联通。进一步地，所述直动驱动组件的前端安装由两个轴承双列对顶形成的一组轴承。进一步地，所述直动驱动组件前端安装的轴承的润滑油液通过油封密封。进一步地，在动油环上设计两个加工口，以方便加工油液通道，加工口在使用时通过油堵密封。进一步地，所述回转驱动组件还包括角度编码器，角度编码器与摆动缸驱动轴相连，监测摆动缸回转角度。一种利用具有双自由度的重载液压机械爪夹持被操作对象的方法，包括：直动驱动组件实现机械爪的开合动作，配合机械爪夹头完成对被操作对象的夹持动作，具体为：活塞作前进运动时，通过活塞杆前进推动直动连杆前进，此时夹头连杆作转动运动，夹头在夹头辅杆的拉动下始终保持夹持面水平状态，通过夹持组件中的各转动副相互作用实现机械爪张开动作；活塞作回退运动时，通过活塞杆回退将直动连杆回拉，此时夹头连杆作转动运动，夹头在夹头辅杆的拉动下始终保持夹持面水平状态，通过夹持组件中的各转动副相互作用实现机械爪闭合动作；回转驱动组件实现机械爪的回转动作，花键带动动油环回转运动，从而带动整个机械爪夹持组件和活塞杆、活塞做回转运动；配合机械爪夹头夹持被操作对象，实现对被操作对象的翻转动作。本专利技术的有益效果是：通过液压提供动力，靠回转驱动组件和直动驱动组件实现机械爪回转和直动两个自由度的运动，直动驱动组件可以实现机械爪的开合。回转驱动组件通过花键和直动驱动组件连接，提供较大的转矩。通过位于机械爪中部的两组轴承，保证了机械爪整体结构的刚度，可以抵抗重载作业时产生的弯矩，内缩式缓冲腔实现了直动驱动组件极限位置的缓冲同时防止活塞堵死油口，保证了机械爪整体结构的紧凑。该机械爪具有回转和直动双自由度且适用于重载工况，具有极佳的工程应用前景。附图说明图1是具有双自由度的重载液压机械爪整体轴测图；图2是机械爪剖视图；图3是静油环剖视图；图4是动油环剖视图；图5是自由度实现原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术提供的一种具有双自由度的重载液压机械爪，包括夹持组件1、直动驱动组件2和回转驱动组件3；其中，夹持组件1用于与被操作对象直接接触，提供夹持力；直动驱动组件2实现了直动自由度；回转驱动组件3实现了回转自由度。如图1、2所示，所述夹持组件1包括上下对称的两部分，每部分包括夹头1.1、第一夹头转轴1.2、第一轴承1.3、夹头连杆1.4、第二轴承1.5、连杆转轴1.6、第三轴承1.7、第二夹头转轴1.8、夹头辅杆1.9、直动连杆转轴1.10，两个部分之间通过直动连杆1.11连接。夹头1.1通过第一夹头转轴1.2和第一轴承1.3，与夹头连杆1.4构成转动副。同理，夹头连杆1.4通过第二轴承1.5和连杆转轴1.6，与直动驱动组件2构成转动副；夹头1.1通过第三轴承1.7和第二夹头转轴1.8，与夹头辅杆1.9构成转动副；夹头连杆1.4通过直动连杆转轴1.10和直动连杆1.11构成转动副。夹头辅杆1.9与直动驱动组件2构成转动副。所述转动副可以实现夹持组件各部分的相对转动运动，可以将活塞杆2.8产生的直动运动通过各转动副的转动运动转变为整个夹持组件的张开与闭合运动。具体的张开与闭合自由度实现于后文结合图5阐述。如图1、2、3所示，所述直动驱动组件2实现了直动自由度，其中，直动驱动外壳2.4将整个直动驱动组件2包含在内，通过直动驱动外壳2.4上的油口可实现直动驱动组件2内部油液与外界的流通，第四轴承2.2和第五轴承2.3双列对顶作为第一组轴承，第六轴承2.5单独作为第二组轴承，两组轴承分别分布于直动驱动组件2前端与后端，且位于整个机械爪的中段前后端，可以有效抵抗重载作业时施加在机械爪整体的弯矩。油封2.1用于密封轴承的润滑油液。静油环2.6和直动驱动外壳2.4二者保持静止，不做回转运动。静油环2.6的外表面设有三个沿周向布置的第一静密封圈沟槽2.6.1、第二静密封圈沟槽2.6.3、第三静密封圈沟槽2.6.5，静油环2.6和直动驱动外壳2.4之间通过安装在第一静密封圈沟槽2.6.1、第二静密封圈沟槽2.6.3、第三静密封圈沟槽2.6.5中的密封圈实现静密封。动油环2.7通过花键3.4和回转驱动组件3连接，花键3.4可以传递大转矩，以实现机械爪夹持重物后的翻转功能等，动油环2.7和支架2.10通过螺栓固定连接，支架2.10与机械爪夹持组件1的夹头连杆1.4，通过第二轴承1.5和连杆转轴1.6构成转动副；活塞2.9位于动油环2.7的中心轴上，活塞杆2.8通过螺栓与直动连杆1.11固定连接；花键3.4带动动油环2.7回转运动，从而带动整个机械爪夹持组件1和活塞杆2.8、活塞2.9做回转运动。静油环2.6的内表面设有三个沿周向布置的第一动密封沟槽2.6.6、第二动密封沟槽2.6.7、第三动密封沟槽2.6.8；动油环2.7和静油环2.6之间通过安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双自由度的重载液压机械爪，其特征在于，包括夹持组件(1)、直动驱动组件(2)和回转驱动组件(3)；夹持组件(1)用于与被操作对象直接接触，提供夹持力；直动驱动组件(2)实现直动自由度；回转驱动组件(3)实现回转自由度；所述夹持组件(1)包括上下对称的两部分，每部分包括夹头(1.1)、夹头连杆(1.4)和夹头辅杆(1.9)，两部分之间通过直动连杆(1.11)连接；夹头(1.1)与夹头连杆(1.4)构成转动副；夹头连杆(1.4)与直动驱动组件(2)构成转动副；夹头连杆(1.4)与直动连杆(1.11)构成转动副；夹头(1.1)与夹头辅杆(1.9)构成转动副；夹头辅杆(1.9)与直动驱动组件(2)构成转动副；所述直动驱动组件(2)安装在直动驱动外壳(2.4)内，包含支架(2.10)、静油环(2.6)、动油环(2.7)、活塞(2.9)和活塞杆(2.8)；所述直动驱动外壳(2.4)上具有与直动驱动组件(2)的油路连通的油口；直动驱动组件(2)的前端与后端分别安装一组轴承；静油环(2.6)和直动驱动外壳(2.4)二者保持静止；静油环(2.6)的外表面设有若干沿周向布置的静密封圈沟槽，静油环(2.6)和直动驱动外壳(2.4)之间通过安装在静密封圈沟槽中的密封圈实现静密封；动油环(2.7)通过花键(3.4)和回转驱动组件(3)连接，动油环(2.7)和支架(2.10)固定连接；活塞(2.9)位于动油环(2.7)的中心轴上，活塞杆(2.8)与直动连杆(1.11)固定连接；静油环(2.6)的内表面设有若干沿周向布置的动密封沟槽；动油环(2.7)和静油环(2.6)之间通过安装于动密封沟槽中的组合密封件实现动密封；所述动油环(2.7)内的活塞(2.9)运动极限位置处设置缓冲凸台(2.7.6)；所述静油环(2.6)上设计有两个静油环油口，分别用于输入外界供给的高压油液、把低压油液输出给外界；静油环(2.6)内表面设有沿周向布置的两个油槽，位置分别对应于两个静油环油口；所述动油环(2.7)上设计有两个外油口，静油环(2.6)的两个油槽内的油液分别通过两个外油口进入动油环(2.7)内部，分别形成两个油液通道；所述回转驱动组件(3)包括摆动缸(3.3)、摆动缸驱动轴(3.5)、回转驱动外壳(3.2)；花键(3.4)加工在摆动缸驱动轴(3.5)上，回转驱动外壳(3.2)和直动驱动外壳(2.4)通过摆动缸连接板(3.1)固定连接；回转驱动外壳(3.2)实现摆动缸(3.3)的油液进油、回油与外界的联通。...

【技术特征摘要】
1.一种具有双自由度的重载液压机械爪，其特征在于，包括夹持组件(1)、直动驱动组件(2)和回转驱动组件(3)；夹持组件(1)用于与被操作对象直接接触，提供夹持力；直动驱动组件(2)实现直动自由度；回转驱动组件(3)实现回转自由度；所述夹持组件(1)包括上下对称的两部分，每部分包括夹头(1.1)、夹头连杆(1.4)和夹头辅杆(1.9)，两部分之间通过直动连杆(1.11)连接；夹头(1.1)与夹头连杆(1.4)构成转动副；夹头连杆(1.4)与直动驱动组件(2)构成转动副；夹头连杆(1.4)与直动连杆(1.11)构成转动副；夹头(1.1)与夹头辅杆(1.9)构成转动副；夹头辅杆(1.9)与直动驱动组件(2)构成转动副；所述直动驱动组件(2)安装在直动驱动外壳(2.4)内，包含支架(2.10)、静油环(2.6)、动油环(2.7)、活塞(2.9)和活塞杆(2.8)；所述直动驱动外壳(2.4)上具有与直动驱动组件(2)的油路连通的油口；直动驱动组件(2)的前端与后端分别安装一组轴承；静油环(2.6)和直动驱动外壳(2.4)二者保持静止；静油环(2.6)的外表面设有若干沿周向布置的静密封圈沟槽，静油环(2.6)和直动驱动外壳(2.4)之间通过安装在静密封圈沟槽中的密封圈实现静密封；动油环(2.7)通过花键(3.4)和回转驱动组件(3)连接，动油环(2.7)和支架(2.10)固定连接；活塞(2.9)位于动油环(2.7)的中心轴上，活塞杆(2.8)与直动连杆(1.11)固定连接；静油环(2.6)的内表面设有若干沿周向布置的动密封沟槽；动油环(2.7)和静油环(2.6)之间通过安装于动密封沟槽中的组合密封件实现动密封；所述动油环(2.7)内的活塞(2.9)运动极限位置处设置缓冲凸台(2.7.6)；所述静油环(2.6)上设计有两个静油环油口，分别用于输入外界供给的高压油液、把低压油液输出给外界；静油环(2.6)内表面设有沿周向布置的两个油槽，位置分别对应于两个静油环油口；所述动油环(2.7)上设计有两个外油口，静油环(2.6)的两个油槽内的油液分别通过两个外油口进入动油环(2.7)内部，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军辉，钱剑勇，徐兵，张付，麻云，鲍静涵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33