阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统技术方案

本实用新型专利技术涉及液压机械手，旨在提供一种阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统。该整机系统包括液压控制阀箱、机械手从手、主手控制盒、弹性油源和补偿器；所述液压控制阀箱是由独立于机械手从手的外置四功能阀箱和集成在从手小臂臂体中的三功能阀箱组成的；两者均内置比例换向阀、比例放大电路板和母板。本实用新型专利技术将阀箱分置布置，其中三功能阀箱集成于臂体，四功能阀箱外置；可以实现全海深工况下减少系统压力损失，提高机械手的控制性能。阀箱中安装的比例阀为控制元件，不仅方便闭环控制，而且耐油污能力强，同是成本得以降低。整个系统密封性能好，通过压力补偿，可实现全海深工况作业。

The whole system of valve box seperated all sea deep seven function proportional hydraulic manipulator

【技术实现步骤摘要】
阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统
本技术涉及液压机械手，特别涉及一种阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手系统。
技术介绍
全海深重载比例液压机械手配套应用在全海深载人潜水器上，用于海底取样、抓取、布放。全海深液压机械手水下工作的极限深度是11000m，工作环境的外部压力约110Mpa，环境温度为0度左右，环境的超高压和低温对液压机械手最直接影响就是液压油的粘度急剧增高，导致压力损失增大、响应迟滞、动作不灵敏、性能严重下降。液压控制阀箱作为控制液压油流量、方向、压力的关键所在，对减少全海深环境对机械手的影响起到最直接和关键的作用。常见的液压机械手阀箱大多位于从手外部或者集成于从手基座内，对于浅水应用问题不大，但对于11000m水深来说，机械手末端的三个关节油液传递路线长，压力损失比较大，执行器响应滞后，不利于机械手作业。开发一种阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手对于改善11000m水下机械手的响应特性、提高其工作性能都是大有裨益的。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统。为解决技术问题，本技术的解决方案是：提供一种阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统，包括液压控制阀箱、机械手从手、主手控制盒、弹性油源和补偿器；所述液压控制阀箱是由独立于机械手从手的外置四功能阀箱和集成在从手小臂臂体中的三功能阀箱组成的；两者均内置比例换向阀、比例放大电路板和母板；其中，所述四功能阀箱通过主电缆连接主手控制盒，并通过不同管路分别连接弹性油源、补偿器、三功能阀箱，以及设于机械手从手中的第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节的执行直线油缸，与第四转动关节的执行摆动油缸；所述三功能阀箱一端与小臂臂体相连，另一端通过中转过渡块连接至第四转动关节摆动油缸的摆缸输出轴端部，各连接平面形成端面密封，通过摆缸输出轴为其提供配流、配电、补偿通道；该中转过渡块位于摆缸输出轴和三功能阀箱之间，通过螺钉依次将三功能阀箱、中转过渡块固定在摆缸输出轴的端部；在中转过渡块的前后密封连接面上分别开有矩形密封沟槽，沟槽围合区域内各有两个配流盲孔；四个配流盲孔之间通过中转过渡块上的两个径向圆孔进行一对一连通，两径向圆孔的钻孔处分别用堵头止流；在密封沟槽围合区域内还设有电线过孔，电线过孔由一个通孔和一个腰型沉槽在前后两密封连接面之间实现连通；三功能阀箱通过内置电缆的穿线油管连接至四功能阀箱，并分别通过管路连接第五转动关节、第六转动关节和驱动手指开合的直线油缸；在各转动关节铰接处设有角度传感器，与其相连的电缆通过穿线油管汇集至传感器接线盒后，再通过水密缆与四功能阀箱连接。本技术中，所述第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节、第五转动关节均通过执行直线油缸驱动臂体转动，直线油缸一端铰接于被驱动关节，另一端铰接于被驱动节相邻臂体上，相邻转动关节的铰接处用销轴连接以形成曲柄摇块机构；在相邻转动关节铰接处销轴中心设轴向盲孔，盲孔末端径向设有螺纹孔用于紧固穿线油管的油管接头并与轴向盲孔相通；在盲孔内装有角度传感器，通过电缆经过油管接头、穿线油管、传感器接线盒、水密缆最终接至主手控制盒，用于实现关节角度数据实时传输以实现闭环控制，同时该穿线油管的通道也是外置补偿器对该关节角度传感器的油液补偿通道。本技术中，所述传感器接线盒固定在机械手从手的基座上，并经过水密缆和补偿油管连接至四功能阀箱，四功能阀箱的进油口和回油口与弹性油源通过油管相连；四功能阀箱通过补偿油管与补偿器相连，使得补偿器能够为四功能阀箱和三功能阀箱的阀箱内部和各角度传感器提供油液补偿。本技术中，所述第一转动关节包括第一关节直线油缸、基座和肩；其中，基座用于与载人潜水器相连以固定机械手从手；第一关节直线油缸的缸体端销孔通过销轴铰接于基座，活塞杆端销孔通过销轴铰接于肩，基座与肩之间通过销轴铰接；销轴通过紧定螺钉与基座保持固定，销轴的轴向中心内设一盲孔，用来安装角度传感器定子部分；角度传感器转动部分固定于角度传感器端盖内，角度传感器端盖通过螺钉紧固在肩上，传感器端盖中心沉孔与销轴间隙配合并通过密封圈径向密封，角度传感器的电缆穿过连接于销轴的接线油管，连接至传感器接线盒。本技术中，所述第二转动关节包括第二关节直线油缸、大臂和肩；第二关节直线油缸的缸体端销孔通过销轴铰接于大臂，活塞杆端销孔通过销轴铰接于肩，大臂与肩之间通过销轴铰接；销轴通过紧定螺钉与肩保持固定，销轴轴向中心内设一盲孔，用于安装角度传感器定子部分；角度传感器转动部分固定于角度传感器端盖内，角度传感器端盖通过螺钉紧固在大臂上，传感器端盖中心沉孔与销轴间隙配合并通过密封圈径向密封，角度传感器的电缆穿过连接于销轴的接线油管，连接至传感器接线盒。本技术中，所述第三转动关节包括第三关节直线油缸、大臂和摆动油缸支架；第三关节直线油缸缸体端销孔通过销轴铰接于大臂，活塞杆端销孔通过销轴铰接于摆动油缸支架，大臂与摆动油缸支架之间通过销轴铰接；销轴通过紧钉螺钉与大臂保持固定，销轴中心内设一盲孔，用于安装角度传感器定子部分；角度传感器转动部分固定于角度传感器端盖内，角度传感器端盖通过螺钉紧固在摆动油缸支架上，传感器端盖中心沉孔与销轴间隙配合并通过密封圈径向密封，角度传感器的电缆穿过连接于销轴的接线油管，连接至传感器接线盒。本技术中，所述第四转动关节包括摆动油缸，其摆缸输出轴端部通过中转过渡块与三功能阀箱连接；其中，摆动油缸与摆动油缸固定座之间通过孔轴配合定位，并由螺栓连接。本技术中，所述第五转动关节包括第五关节直线油缸、小臂臂体和腕关节；第五关节直线油缸的缸体端销孔通过销轴铰接于小臂臂体，活塞杆端销孔通过销轴铰接于腕关节，小臂臂体与腕关节之间通过销轴铰接；销轴通过紧定螺钉与小臂臂体保持固定，销轴中心内设一盲孔，用于安装角度传感器定子部分；角度传感器转动部分固定于角度传感器端盖内，角度传感器端盖通过螺钉紧固在腕关节上，角度传感器端盖中心沉孔与销轴间隙配合并通过密封圈径向密封，角度传感器的电缆穿过连接于销轴的接线油管连接至传感器三功能阀箱本体的母板上，并最终连接至传感器接线盒。本技术的工作原理：本技术的机械从手具有六个旋转自由度和一个手爪开合的局部自由度；其中，第四关节转动是通过摆动油缸的摆动实现的，第六关节转动是通过液压马达实现的，其余各关节均为直线油缸驱动实现。各个转动关节液压执行器与液压控制阀箱相连，各个转动关节均设有角度传感器，传感器电缆通过穿线油管经传感器接线盒、水密缆与液压控制阀箱相连，再通过主电缆与主手控制盒内的控制器相连，主手控制器根据角度传感器反馈角度值通过比例换向阀对从手运动做闭环控制。各执行器、液压控制阀箱、角度传感器均与补偿器相连，来保证水下作业时平衡外界水压带来的相对压力变化，同是对电子元器件进行充油保护。电磁比例阀相对伺服阀来说在保证控制性能的基础上，成本又低、抗油污能力又强，比较适用于全海深工况。...

【技术保护点】
1.一种阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统，包括液压控制阀箱、机械手从手、主手控制盒、弹性油源和补偿器；其特征在于，所述液压控制阀箱是由独立于机械手从手的外置四功能阀箱和集成在从手小臂臂体中的三功能阀箱组成的；两者均内置比例换向阀、比例放大电路板和母板；其中，/n所述四功能阀箱通过主电缆连接主手控制盒，并通过不同管路分别连接弹性油源、补偿器、三功能阀箱，以及设于机械手从手中的第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节的执行直线油缸，与第四转动关节的执行摆动油缸；/n所述三功能阀箱一端与小臂臂体相连，另一端通过中转过渡块连接至第四转动关节摆动油缸的摆缸输出轴端部，各连接平面形成端面密封，通过摆缸输出轴为其提供配流、配电、补偿通道；该中转过渡块位于摆缸输出轴和三功能阀箱之间，通过螺钉依次将三功能阀箱、中转过渡块固定在摆缸输出轴的端部；在中转过渡块的前后密封连接面上分别开有矩形密封沟槽，沟槽围合区域内各有两个配流盲孔；四个配流盲孔之间通过中转过渡块上的两个径向圆孔进行一对一连通，两径向圆孔的钻孔处分别用堵头止流；在密封沟槽围合区域内还设有电线过孔，电线过孔由一个通孔和一个腰型沉槽在前后两密封连接面之间实现连通；/n三功能阀箱通过内置电缆的穿线油管连接至四功能阀箱，并分别通过管路连接第五转动关节、第六转动关节和驱动手指开合的直线油缸；在各转动关节铰接处设有角度传感器，与其相连的电缆通过穿线油管汇集至传感器接线盒后，再通过水密缆与四功能阀箱连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统，包括液压控制阀箱、机械手从手、主手控制盒、弹性油源和补偿器；其特征在于，所述液压控制阀箱是由独立于机械手从手的外置四功能阀箱和集成在从手小臂臂体中的三功能阀箱组成的；两者均内置比例换向阀、比例放大电路板和母板；其中，
所述四功能阀箱通过主电缆连接主手控制盒，并通过不同管路分别连接弹性油源、补偿器、三功能阀箱，以及设于机械手从手中的第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节的执行直线油缸，与第四转动关节的执行摆动油缸；
所述三功能阀箱一端与小臂臂体相连，另一端通过中转过渡块连接至第四转动关节摆动油缸的摆缸输出轴端部，各连接平面形成端面密封，通过摆缸输出轴为其提供配流、配电、补偿通道；该中转过渡块位于摆缸输出轴和三功能阀箱之间，通过螺钉依次将三功能阀箱、中转过渡块固定在摆缸输出轴的端部；在中转过渡块的前后密封连接面上分别开有矩形密封沟槽，沟槽围合区域内各有两个配流盲孔；四个配流盲孔之间通过中转过渡块上的两个径向圆孔进行一对一连通，两径向圆孔的钻孔处分别用堵头止流；在密封沟槽围合区域内还设有电线过孔，电线过孔由一个通孔和一个腰型沉槽在前后两密封连接面之间实现连通；
三功能阀箱通过内置电缆的穿线油管连接至四功能阀箱，并分别通过管路连接第五转动关节、第六转动关节和驱动手指开合的直线油缸；在各转动关节铰接处设有角度传感器，与其相连的电缆通过穿线油管汇集至传感器接线盒后，再通过水密缆与四功能阀箱连接。


2.根据权利要求1所述的阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统，其特征在于，所述第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节、第五转动关节均通过执行直线油缸驱动臂体转动，直线油缸一端铰接于被驱动关节，另一端铰接于被驱动节相邻臂体上，相邻转动关节的铰接处用销轴连接以形成曲柄摇块机构；在相邻转动关节铰接处销轴中心设轴向盲孔，盲孔末端径向设有螺纹孔用于紧固穿线油管的油管接头并与轴向盲孔相通；在盲孔内装有角度传感器，通过电缆经过油管接头、穿线油管、传感器接线盒、水密缆最终接至主手控制盒，用于实现关节角度数据实时传输以实现闭环控制，同时该穿线油管的通道也是外置补偿器对该关节角度传感器的油液补偿通道。


3.根据权利要求1所述的阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统，其特征在于，所述传感器接线盒固定在机械手从手的基座上，并经过水密缆和补偿油管连接至四功能阀箱，四功能阀箱的进油口和回油口与弹性油源通过油管相连；四功能阀箱通过补偿油管与补偿器相连，使得补偿器能够为四功能阀箱和三功能阀箱的阀箱内部和各角度传感器提供油液补偿。


4.根据权利要求1所述的阀箱分置型全海深七功能比例液压机械手整机系统，其特征在于，所述第一转动关节包括第一关节直线油缸、基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松，顾临怡，吴新然，杜晓敏，巩陈刚，吴超杰，
申请(专利权)人：杭州宇控机电工程有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33