專利名稱：用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水下機(jī)器人工程領(lǐng)域，具體地說是一種用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱。
背景技術(shù)：
在深海環(huán)境中，機(jī)械手要在高壓環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，液壓機(jī)械手系統(tǒng)必須能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境壓力的自動(dòng)平衡補(bǔ)償，同時(shí)要求重量功率比和重量扭矩比小，單位能量密度大，能在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)與外界作業(yè)特性匹配。因此，以液壓源驅(qū)動(dòng)的多關(guān)節(jié)機(jī)械手已成為水下工作站、深海潛水器等裝備的主要作業(yè)工具。然而，要始終保持液壓機(jī)械手良好的作業(yè)性能，如何配置和保護(hù)機(jī)械手的液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)就顯得尤為重要。一方面要滿足實(shí)時(shí)調(diào)控機(jī)械手各關(guān)節(jié)動(dòng)力特性；另一方面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要緊湊，減少外部管線的配置，降低水下系統(tǒng)出現(xiàn)外部故障的可能性，同時(shí)要避免海水滲透對(duì)內(nèi)部電子設(shè)備損壞。

實(shí)用新型內(nèi)容為了使液壓機(jī)械手系統(tǒng)適應(yīng)不同的作業(yè)水深，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，滿足水下液壓機(jī)械手海洋作業(yè)的要求。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:本實(shí)用新型包括伺服閥箱蓋、伺服閥箱體、鎖閥、電磁閥、伺服閥及控制器，其中伺服閥箱蓋密封安裝在伺服閥箱體上，由伺服閥箱蓋罩住的伺服閥箱體上表面分別安裝有電磁閥、控制器及多個(gè)鎖閥，每個(gè)鎖閥上分別串聯(lián)有一個(gè)伺服閥；所述伺服閥箱體外表面的前后兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)鉸接管接頭，每個(gè)鎖閥對(duì)應(yīng)一個(gè)鉸接管接頭，進(jìn)油管接頭和回油管接頭分別設(shè)置在伺服閥箱體外表面的前后兩側(cè)，水密接插件與走線管接頭則分別設(shè)置在伺服閥箱體外表面的左右兩側(cè)；所述電磁閥的進(jìn)油口通過進(jìn)油管接頭與外部液壓源相連，出油口通過伺服閥箱體內(nèi)部的液壓油路分別與各鎖閥相連通，各鎖閥的一端面分別通過相對(duì)應(yīng)的鉸接管接頭與機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通，各鎖閥的另一端面分別與各自對(duì)應(yīng)的伺服閥串聯(lián)，各鎖閥的回油分別通過伺服閥箱體內(nèi)部的液壓油路接至回油管接頭；所述電磁閥及每個(gè)伺服閥分別與控制器相連，液壓機(jī)械手的各關(guān)節(jié)位置傳感器信號(hào)線分別通過走線接頭穿入伺服閥箱體內(nèi)、并接至控制器。其中:所述伺服閥箱體上表面靠近水密接插件的一端開設(shè)有第一盲孔，伺服閥箱體外表面安裝進(jìn)油管接頭的一側(cè)還設(shè)有補(bǔ)償油管接頭，該補(bǔ)償油管接頭通過所述第一盲孔與伺服閥箱蓋和伺服閥箱體之間的密封空間相通，將補(bǔ)償油引入所述密封空間內(nèi)；所述進(jìn)油管接頭及回油管接頭與鎖閥相連通的伺服閥箱體內(nèi)部的液壓油路通過工藝孔實(shí)現(xiàn)，鉸接管接頭通過伺服閥箱體內(nèi)部的工藝孔與鎖閥和伺服閥串聯(lián)相通，形成獨(dú)立的走油通道；所述工藝孔通過密封螺釘封堵；所述伺服閥箱體上表面靠近水密接插件的一端開設(shè)有第一盲孔，靠近走線接頭的另一端開設(shè)有多個(gè)第二盲孔；所述控制器通過第二盲孔經(jīng)走線接頭將信號(hào)線引向機(jī)械手的關(guān)節(jié)位置傳感器，通過第一盲孔與水密接插件相通、與外界進(jìn)行信息交互；所述伺服閥箱體的上表面設(shè)有環(huán)形的密封槽，該密封槽內(nèi)容置有O形密封圈，伺服閥箱蓋和伺服閥箱體通過所述O形密封圈密封結(jié)合，并由螺釘6緊固；所述電磁閥與各鎖閥相連通的用于進(jìn)油的液壓油路與各鎖閥與回油管接頭相連通的用于回油的液壓油路上下設(shè)置，用于進(jìn)油的液壓油路位于用于回油的液壓油路的上方。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:1.結(jié)構(gòu)緊湊。本實(shí)用新型在箱體內(nèi)通過工藝孔配置機(jī)械手液壓回路，每個(gè)關(guān)節(jié)的鎖閥設(shè)計(jì)成獨(dú)立模塊，布局緊湊，極大節(jié)省了因布置管線需要的額外空間。2.裝配靈活，便于擴(kuò)展。本實(shí)用新型箱體留有擴(kuò)展孔，鎖閥拆裝靈活，伺服閥可以和鎖閥組合使用，又可以拆除鎖閥后單獨(dú)使用；3.安全性高。本實(shí)用新型采用箱體內(nèi)部通油和走線，避免了多管線的交叉纏繞，減少了水下系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性；蓋殼體內(nèi)充滿液壓補(bǔ)償油，不僅能使自身適應(yīng)不同的工作水深，而且還對(duì)箱內(nèi)液壓元件及電子設(shè)備進(jìn)行了有效保護(hù)。此外，箱蓋與閥箱體結(jié)合面采用O形密封圈緊密貼合，有效防止了海水的滲漏。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為圖1中去掉伺服閥箱蓋及螺釘后的俯視圖；圖3為圖1的左視圖；圖4為本實(shí)用新型鎖閥安裝孔位局部視圖；圖5為圖1中去掉伺服閥箱蓋后的右視圖；圖6為本實(shí)用新型的液壓系統(tǒng)原理圖；其中:1為伺服閥箱蓋，2為伺服閥箱體，3為O形密封圈，4為鎖閥，5為鉸接管接頭，6為螺釘，7為電磁閥，8為走線接頭，9為水S接插件，10為補(bǔ)償油管接頭，11為控制器，12為伺服閥，13為回油管接頭，14為進(jìn)油管接頭，15為密封螺釘,16為第一盲孔,17為第二盲孔，18為密封槽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。如圖1所示，本實(shí)用新型包括伺服閥箱蓋1、伺服閥箱體2、鎖閥4、電磁閥7、伺服閥12及控制器11，伺服閥箱蓋I和伺服閥箱體2由螺釘6固聯(lián)為一體，在伺服閥箱體2的上表面設(shè)有環(huán)形的密封槽18，該密封槽18內(nèi)置有O形密封圈3，伺服閥箱蓋I和伺服閥箱體2通過該O形密封圈3將兩者的結(jié)合面緊密貼合。電磁閥7固定在伺服閥箱體2的上表面，與進(jìn)油管接頭14相通，鎖閥4固定在伺服閥箱體2上表面，與伺服閥箱體2外表面的前后側(cè)壁上開設(shè)的鉸接管接頭5相通，并與機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器形成獨(dú)立的走油通道。如圖2所示，伺服閥箱體2外表面的前后兩側(cè)面上分別布置有進(jìn)油管接頭14、補(bǔ)償油管接頭10和回油管接頭13以及與機(jī)械臂聯(lián)通的鉸接管接頭5，進(jìn)油管接頭14和補(bǔ)償油管接頭10布置在前側(cè)，回油管接頭13布置在后側(cè)；伺服閥箱體2外表面的左右兩側(cè)面上分別布置有水密接插件9和多個(gè)走線接頭8，水密接插件9布置在右側(cè)，走線接頭8布置在左偵U。固接在伺服閥箱體2上的每個(gè)鎖閥4的上表面布置有一個(gè)與鎖閥4串聯(lián)的伺服閥12，伺服閥12的數(shù)量與鎖閥4的數(shù)量相同，本實(shí)施例均為七個(gè)。在伺服閥箱蓋I罩住的伺服閥箱體2的上表面設(shè)有控制器11，該控制器11為現(xiàn)有技術(shù)，在控制器11的周圍、靠近伺服閥箱體2上表面右側(cè)設(shè)有一個(gè)第一盲孔16，在伺服閥箱體2上表面靠近左側(cè)的部位開有多個(gè)第二盲孔17(本實(shí)施例設(shè)置了三個(gè)第二盲孔17)，本實(shí)施例在伺服閥箱體2的左側(cè)面設(shè)置了五個(gè)走線接頭8 ;各個(gè)伺服閥12的控制線直接與控制器11的驅(qū)動(dòng)端子相連，機(jī)械手的關(guān)節(jié)位置傳感器的信號(hào)線通過均布的各走線接頭8分別接至控制器11的信號(hào)采集端子；外部信號(hào)及電源線穿過水密接插件9，經(jīng)控制器11的周圍的第一盲孔16與控制器11相連。進(jìn)油管接頭14和回油管接頭13與伺服閥12和鎖閥4相連通的液壓油路通過伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔實(shí)現(xiàn)，工藝孔通過密封螺釘15封堵。如圖3 5所示，伺服閥箱體2 —端通過工藝孔開設(shè)了兩條用于進(jìn)油的液壓油路和兩條用于回油的液壓油路，并用密封螺釘15封堵，電磁閥7與各鎖閥4相連通的用于進(jìn)油的液壓油路與各鎖閥4與回油管接頭13相連通的用于回油的液壓油路上下設(shè)置，用于進(jìn)油的液壓油路位于用于回油的液壓油路的上方。用于進(jìn)油的液壓油路與進(jìn)油管接頭14相通，用于回油的液壓油路與回油管接頭13相通；用于進(jìn)油的液壓油路和用于回油的液壓油路分別通過伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔并通過鎖閥4上的通孔接至伺服閥12的進(jìn)油孔和回油孔，伺服閥12的負(fù)載油孔與鎖閥4 一端面上的進(jìn)油孔和回油孔連通，鎖閥4另一端面通過伺服閥箱體2的工藝孔與安裝在伺服閥箱體2外表面前后兩側(cè)壁上的鉸接管接頭5相連通，鉸接管接頭5將液壓油直接引向機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器(液壓缸或液壓馬達(dá))，進(jìn)而形成多條并聯(lián)的液壓回路。伺服閥箱體2內(nèi)部實(shí)現(xiàn)圖6中虛線框內(nèi)部為液壓集成回路。如圖4 6所示，液壓油通過伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔與機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通，每個(gè)伺服閥12經(jīng)鎖閥4外接兩個(gè)負(fù)載油口，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器的往返或正反轉(zhuǎn)控制。補(bǔ)償油直接通過補(bǔ)償管接頭10經(jīng)控制器11的周圍的盲孔引入伺服閥箱蓋I和伺服閥箱體2之間的密封空間，這樣除了補(bǔ)償工作油液因本身彈性變形、溫度及下潛深度的變化而產(chǎn)生的油液體積變化外，更主要的是平衡內(nèi)外壓力，使系統(tǒng)內(nèi)壓等于工作水深外壓或稍大于外壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境壓力的自動(dòng)平衡補(bǔ)償，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。本實(shí)用新型的工作原理為:本實(shí)用新型水下液壓機(jī)械手伺服閥箱的進(jìn)油管接頭14和回油管接頭13經(jīng)伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔與伺服閥12的油路連通，伺服閥12上的負(fù)載油口經(jīng)鎖閥4與前后側(cè)壁上的鉸接管接頭5相連，形成多條并聯(lián)的液壓回路，分別驅(qū)動(dòng)機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器；伺服閥箱體2的前側(cè)壁上單獨(dú)配置補(bǔ)償油管接頭10，能將補(bǔ)償油引入伺服閥箱蓋I和伺服閥箱體2之間的密封空間，補(bǔ)償油實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境壓力的自動(dòng)平衡補(bǔ)償，使伺服閥箱內(nèi)壓等于工作水深外壓或稍大于外壓，從而避免海水滲漏，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。此外，閥箱內(nèi)控制器通過水密接插件及走線接頭傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與外界信息交互。具體為:首先，打開伺服閥箱蓋1，檢查箱內(nèi)電控系統(tǒng)線路布置，接著將伺服閥箱體2兩面?zhèn)缺谏系你q接管接頭5與機(jī)械手各關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的液壓執(zhí)行器用軟管相連，確保油路通暢。然后，將伺服閥箱體2前側(cè)壁的進(jìn)油管接頭14和后側(cè)壁的回油管接頭13經(jīng)軟管與載體液壓站相連。接著開啟液壓站，檢查液壓系統(tǒng)是否漏油，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)有無異常。最后，若整個(gè)系統(tǒng)無異常情況，則安裝好伺服閥箱蓋1，由補(bǔ)償油管接頭10處引入補(bǔ)償油，具備水下工作條件。綜上所述，伺服閥箱將機(jī)械手的液壓控制系統(tǒng)和電控系統(tǒng)集成在一個(gè)獨(dú)立的水下密封體內(nèi)。在實(shí)際的工作過程中，伺服閥箱將外界的檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)轉(zhuǎn)化成液壓系統(tǒng)的流量和壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓機(jī)械手的實(shí)時(shí)控制。同時(shí)，伺服閥箱蓋I內(nèi)充滿液壓補(bǔ)償油，不僅可以使伺服閥箱適應(yīng)不同的水深，而且還可以保護(hù)箱內(nèi)液壓元件及電子設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:包括伺服閥箱蓋(I)、伺服閥箱體(2)、鎖閥(4)、電磁閥(7)、伺服閥(12)及控制器(11)，其中伺服閥箱蓋(I)密封安裝在伺服閥箱體(2)上，由伺服閥箱蓋(I)罩住的伺服閥箱體(2)上表面分別安裝有電磁閥(7)、控制器(11)及多個(gè)鎖閥(4)，每個(gè)鎖閥(4)上分別串聯(lián)有一個(gè)伺服閥(12);所述伺服閥箱體(2)外表面的前后兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)鉸接管接頭(5)，每個(gè)鎖閥(4)對(duì)應(yīng)一個(gè)鉸接管接頭(5)，進(jìn)油管接頭(14)和回油管接頭(13)分別設(shè)置在伺服閥箱體(2)外表面的前后兩側(cè)，水密接插件(9)與走線管接頭(8)則分別設(shè)置在伺服閥箱體(2)外表面的左右兩側(cè)；所述電磁閥(7)的進(jìn)油口通過進(jìn)油管接頭(14)與外部液壓源相連，出油口通過伺服閥箱體(2)內(nèi)部的液壓油路分別與各鎖閥(4)相連通，各鎖閥(4)的一端面分別通過相對(duì)應(yīng)的鉸接管接頭(5)與機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通，各鎖閥(4)的另一端面分別與各自對(duì)應(yīng)的伺服閥(12)串聯(lián)，各鎖閥(4)的回油分別通過伺服閥箱體(2)內(nèi)部的液壓油路接至回油管接頭(13);所述電磁閥(7)及每個(gè)伺服閥(12)分別與控制器(11)相連，液壓機(jī)械手的各關(guān)節(jié)位置傳感器信號(hào)線分別通過走線接頭(8)穿入伺服閥箱體(2)內(nèi)、并接至控制器(11)。
2.按權(quán)利要求1所述用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:所述伺服閥箱體(2 )上表面靠近水密接插件(9 )的一端開設(shè)有第一盲孔(16 ),伺服閥箱體(2 )外表面安裝進(jìn)油管接頭(14)的一側(cè)還設(shè)有補(bǔ)償油管接頭(10)，該補(bǔ)償油管接頭(10)通過所述第一盲孔(16)與伺服閥箱蓋(I)和伺服閥箱體(2)之間的密封空間相通，將補(bǔ)償油引入所述密封空間內(nèi)。
3.按權(quán)利要求1所述用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:所述進(jìn)油管接頭(14)及回油管接頭(13)與鎖閥(4)相連通的伺服閥箱體(2)內(nèi)部的液壓油路通過工藝孔實(shí)現(xiàn)，鉸接管接頭(5)通過伺服閥箱體(2)內(nèi)部的工藝孔與鎖閥(4)和伺服閥(12)串聯(lián)相通，形成獨(dú)立的走油通道。
4.按權(quán)利要求3所述用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:所述工藝孔通過密封螺釘(15)封堵。
5.按權(quán)利要求1所述用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:所述伺服閥箱體(2)上表面靠近水密接插件(9)的一端開設(shè)有第一盲孔(16)，靠近走線接頭(8)的另一端開設(shè)有多個(gè)第二盲孔(17)。
6.按權(quán)利要求5所述用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:所述控制器(11)通過第二盲孔(17)經(jīng)走線接頭(8)將信號(hào)線引向機(jī)械手的關(guān)節(jié)位置傳感器，通過第一盲孔(16)與水密接插件(9)相通、與外界進(jìn)行信息交互。
7.按權(quán)利要求1所述用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:所述伺服閥箱體(2)的上表面設(shè)有環(huán)形的密封槽(18)，該密封槽(18)內(nèi)容置有O形密封圈(3)，伺服閥箱蓋(I)和伺服閥箱體(2)通過所述O形密封圈(3)密封結(jié)合，并由螺釘(6)緊固。
8.按權(quán)利要求1所述用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，其特征在于:所述電磁閥(7)與各鎖閥(4)相連通的用于進(jìn)油的液壓油路與各鎖閥(4)與回油管接頭(13)相連通的用于回油的液壓油路上下設(shè)置，用于進(jìn)油的液壓油路位于用于回油的液壓油路的上方。
專利摘要本實(shí)用新型屬于水下機(jī)器人工程領(lǐng)域，具體地說是一種用于控制水下液壓機(jī)械手的伺服閥箱，在伺服閥箱蓋罩著的伺服閥箱體的上表面裝有電磁閥、控制器和多個(gè)鎖閥以及安裝在鎖閥上的伺服閥，電磁閥穿過伺服閥箱體與外部液壓源相連，各鎖閥穿過伺服閥箱體分別與機(jī)械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通，電磁閥、伺服閥與控制器的驅(qū)動(dòng)端子連接，控制器的信號(hào)采集端子由伺服閥箱體穿出接至機(jī)械手的關(guān)節(jié)位置傳感器，控制器通過水密接插件與外部通信；每個(gè)伺服閥進(jìn)油口和回油口通過伺服閥箱體內(nèi)部液壓油路并聯(lián)于進(jìn)油管接頭及回油管接頭之間。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、便于裝配、擴(kuò)展靈活、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J9/00GK202934569SQ201220659489
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者張奇峰, 曲風(fēng)杰, 霍良青, 張?bào)糜? 孫斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所