液压伺服关节制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于机器人的关节传动机构。本实用新型专利技术采用伺服阀芯与随动阀套之间设置进油空腔槽、回油空腔槽，随动阀套上设置进油道、回油道，叶片、挡块、随动阀套及壳体形成进油腔、回油腔，叶片连接随动阀套，壳体上有读出组件，与输出轴上的磁性编码器对应。实现三自由度回转线在空间垂直相交，简化了机器人操作臂运动不解耦带来的控制系统的复杂，实现位置和姿态的分离，力矩大，功重比大，平稳，将液压伺服机构、角位移传感器与摆动缸有机集成，内置油道、动密封，无需减速机构，体积小、动态响应快。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机械传动机构，特别涉及一种用于机器人的关节传动机构。
技术介绍
在本技术做出之前，机器人操作臂是研究、开发工业应用机器人的关键所在。现在，对机器人操作臂，尤其是其中的关节已经开发了多种形式的关节。有的机器人关节驱动装置体积大、重量重，控制困难、响应慢、功率不足，加上传动机构的间隙、关节中的磨擦等；有的如直接驱动机器人的关节部分虽然有了很大进步，但却存在着输出力矩波动大的缺陷，限制了控制性能的进一步提高；还有一种新型执行器在低速时能产生很大的转矩，但电机非常昂贵且沉重；又一种三自由度回转轴线垂直相交的机械关节，不仅重量重、体积大，而且伺服电机的动力是靠绳索来传递，造成绳索在空间位置上的布置非常困难，使用效果就很差；更有一种三自由度液压式关节，其回转轴线不能交于一点，使其运动不解耦，姿态和位置不能分离，结构大，达646mm×208mm×204mm，腕关节上3个自由度的回转角度范围分别为74.95℃、30.86℃、113.88℃，工作范围受到限制；机器人PYR关节，采用交流伺服电机、谐波减速器、万向联轴节、直齿圆柱齿轮的机械结构，末端负载能力为49N，输出力矩不够大。
技术实现思路
本技术技术方案液压伺服关节，其主要技术特征在于壳体内设置伺服阀芯、随动阀套，伺服阀芯与随动伺服阀套之间设置两个伺服阀口，一个伺服阀口一端与进油相通，另一个伺服阀口一端与回油相通，伺服阀芯与随动阀套之间部分设置进油空腔槽、回油空腔槽，随动阀套上设置进油道、回油道，叶片、挡块、随动阀套及壳体形成两个密封空间，即进油腔、回油腔，叶片与随动阀套固定连接，处于进油腔与回油腔之间，挡块与壳体固定连接，挡块也在进油腔、回油腔之间，在壳体上连接读出组件，在随动阀套上连接磁性编码器，读出组件与磁性编码器对应。本技术的优点和效果在于采用液压伺服技术，实现三自由度回转轴线在空间垂直相交，三个自由度的回转角度分别可达±90°、±60°、±150°，简化了机器人操作臂因运动不解耦而带来的控制系统的复杂性，实现了位置和姿态的分离，且输出力矩大，达100Nm、功重比大，运动平稳，同时将液压伺服机构、角位移传感器与摆动缸有机集成，采用内置油通、动密封技术，三只摆动缸直接驱动三个自由度的转动，无需减速机构，具有传动简单、体积小，动态响应快、无超调等优点。附图说明图1-本技术结构原理示意图。图2-图1的横截面图。图3-图2中中间部位油道关断时的放大图。图4-图2中中间部位油道接通时的放大图。图5-三自由度使用本技术的效果示意图。具体实施方式如图1、图2、图3、图4所示，壳体1内设置伺服阀芯3、随动阀套2，随动阀套2与输出轴6固定连接在一起，伺服电机7安装在壳体1上，伺服电机与伺服阀芯3连接，进油通过伺服阀芯3上的进油口8(伺服阀口)进去，回油则通过回油口9(另一伺服阀口)出来；当进油通过进油口8进入伺服阀芯3后，如图3所示的状态，由于进油处在随动阀套2与伺服阀芯3之间的隔离死区11，无法进入进油道12，因此关节不会转动；当伺服电机7按照设定的要求或信号转动某一个角度时，伺服阀芯3也转动同样的角度，进油口8转动后脱离隔离死区11，使进油口8与进油空腔槽15相通，使压力油至进油道12，即如图3中所示，则进油随着随动阀套2与伺服阀芯3之间的打开的阀口，通过进油道12进入进油腔14，压力油推动与随动阀套2固定连接的叶片10，如图2所示的那样，与壳体1连接在一起的挡块18、与随动阀套2连接在一起的叶片10、随动阀套2及壳体1形成二个密封空间，即进油腔14、回油腔16，而叶片10、挡块18分别处在进油腔14、回油腔15之间，故叶片10带动随动阀套2和输出轴6转动，从而带动负载转动，同时，则回油通过回油腔16进入回油道13至回油空腔槽17，再经另一阀口至回油口9，返回油箱；随着随动阀套2的转动，其与伺服阀芯3之间的开度逐渐变小，直至关闭，实现随动阀套2对伺服阀芯3的位置跟踪；壳体1外部上设置读出组件4，在输出轴6上设置一个磁性编码器5，与读出组件4相对应，读取输出轴6转动的角度信号等。如图5所示，是采用本技术的在X、Y、Z三个方向上实现三自由度回转轴线在空间垂直相交，运动解耦的结构型式。权利要求1.液压伺服关节，其特征在于壳体内设置伺服阀芯、随动阀套，伺服阀芯与随动伺服阀套之间设置两个伺服阀口，一个伺服阀口一端与进油相通，另一个伺服阀口一端与回油相通，伺服阀芯与随动阀套之间部分设置进油空腔槽、回油空腔槽，随动阀套上设置进油道、回油道，叶片、挡块、随动阀套及壳体形成两个密封空间，即进油腔、回油腔，叶片与随动阀套固定连接，处于进油腔与回油腔之间，挡块与壳体固定连接，挡块也在进油腔、回油腔之间，在壳体上连接读出组件，在随动阀套上连接磁性编码器，读出组件与磁性编码器对应。2.根据权利要求1所述的液压伺服关节，其特征在于磁性编码器安装在随动阀套外端上，读出组件连接在壳体外端上。3.根据权利要求1所述的液压伺服关节，其特征在于叶片与随动阀套之间设置密封圈，挡块与壳体之间设置密封圈。4.根据权利要求1所述的液压伺服关节，其特征在于三轴垂直相交的结构形式。专利摘要本技术涉及一种用于机器人的关节传动机构。本技术采用伺服阀芯与随动阀套之间设置进油空腔槽、回油空腔槽，随动阀套上设置进油道、回油道，叶片、挡块、随动阀套及壳体形成进油腔、回油腔，叶片连接随动阀套，壳体上有读出组件，与输出轴上的磁性编码器对应。实现三自由度回转线在空间垂直相交，简化了机器人操作臂运动不解耦带来的控制系统的复杂，实现位置和姿态的分离，力矩大，功重比大，平稳，将液压伺服机构、角位移传感器与摆动缸有机集成，内置油道、动密封，无需减速机构，体积小、动态响应快。文档编号F15B13/00GK2620121SQ0322050公开日2004年6月9日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日专利技术者朱兴龙, 周骥平, 颜景平, 陈书乔 申请人:朱兴龙, 周骥平, 颜景平, 陈书乔本文档来自技高网...

【技术保护点】
液压伺服关节，其特征在于壳体内设置伺服阀芯、随动阀套，伺服阀芯与随动伺服阀套之间设置两个伺服阀口，一个伺服阀口一端与进油相通，另一个伺服阀口一端与回油相通，伺服阀芯与随动阀套之间部分设置进油空腔槽、回油空腔槽，随动阀套上设置进油道、回油道，叶片、挡块、随动阀套及壳体形成两个密封空间，即进油腔、回油腔，叶片与随动阀套固定连接，处于进油腔与回油腔之间，挡块与壳体固定连接，挡块也在进油腔、回油腔之间，在壳体上连接读出组件，在随动阀套上连接磁性编码器，读出组件与磁性编码器对应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兴龙，周骥平，颜景平，陈书乔，
申请(专利权)人：朱兴龙，周骥平，颜景平，陈书乔，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]