一种轻巧灵活的液压机械臂旋转结构的制作方法

本发明涉及机械手技术领域，具体涉及一种轻巧灵活的液压机械臂旋转结构。

背景技术：

近些年来，机器人技术发展十分迅速，机器人在工业、农业、服务、医疗、军事等领域获得了广泛应用。机械手是机器人技术的重要分支，可以完成各种预期任务。机械手按其驱动方式可分为电驱动、气动、液压驱动，其中液压驱动机械手具有运动平稳、负载能力大、快速性好、可实现无级变速等优点，被广应用于水下作业等重载作业场合。机械手的旋转关节是机械手的关键部件，其灵活性、准确性很大程度上决定了机械手的灵活性、准确性。因此设计体积小，灵活性好的机械手旋转关节部具有十分重要意义。目前液压驱动的机械手旋转关节大都采用独立的液压马达和液压缸直接连接，供油管外置，体积庞大，运动时容易与外界物体产生干涉，影响机械手的运动灵活性。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种轻巧灵活的液压机械臂旋转结构。

技术方案如下：一种轻巧灵活的液压机械臂旋转结构，其关键在于：包括两个流道汇集板，两个所述流道汇集板之间设有关节本体，该关节本体包括由内到外依次套设的固定件、旋转件和关节壳体，两个所述流道汇集板分别与所述固定件、旋转件连接，两个流道汇集板以及所述关节本体之间贯穿有至少一条油路通道，所述油路通道从其中一个流道汇集板流入，流经所述关节本体后从另一个所述流道汇集板流出。

采用上述技术方案液压油的流经通道位于旋转关节的内部，与传统的旋转关节相比，省去了外置油管，有效减轻了机械手旋转关节的重量，提升了其灵活度，且旋转时不会像传统的机械手那样与油管之间产生干扰。

作为优选：上述油路通道包括设置在所述流道汇集板内部的分流流道、设置在所述固定件内的固定通道以及设置在所述旋转件内的动态通道，所述固定通道和动态通道相互连通形成关节内通道，所述固定通道和动态通道分别与对应的所述流道汇集板内的分流流道连通从而形成所述油路通道。采用此方案通过在流道汇集板、旋转件、固定件等部件内部开设内部流道从而形成油路通道。

上述固定件为关节轴，该关节轴的一端端面上轴向设有第一分流盲孔，所述关节轴的外壁上对应所述第一分流盲孔设有汇流环槽，所述第一分流盲孔的内端与对应的所述汇流环槽连通从而形成所述固定通道；

所述旋转件为轴套，该轴套内轴向穿设有所述关节轴，所述轴套远离所述第一分流盲孔的端面上轴向设置有第二分流盲孔，所述轴套的内壁上对应第二分流盲孔设有分流槽，所述第二分流盲孔的内端与对应的所述分流槽连通从而形成所述动态通道；

所述动态通道的分流槽槽口与对应的所述固定通道的汇流环槽槽口对接连通从而形成所述关节内通道。

采用上述方案液压油从关节轴的一端流入，从轴套的一端流出从而形成一个独立的油路通道。

上述油路通道共n条，n为大于等于2的偶数，n条所述油路通道的第一分流盲孔和第二分流盲孔分别呈环形阵列状分布在所述关节轴或轴套的端面上，所有所述第一分流盲孔的孔深沿顺时针或逆时针方向逐渐增大，相应地，对应的所述第二分流盲孔的孔深则逐渐减小，所述分流槽为弧形槽，所有所述分流槽沿轴向呈螺旋状分布在所述轴套的内壁上。采用该方案不同部位的驱动液压油经不同的油路通道流出或回流，各油路通道分别独立，互不影响。

上述旋转件和关节壳体之间形成液压油腔，所述液压油腔内沿所述旋转件的旋转中心线方向设有两个腔体分隔组件，其中一个腔体分隔组件固定安装在所述关节壳体的内壁上，另一个所述腔体分隔组件固定安装在所述旋转件的外壁上，两个所述腔体分隔组件将所述液压油腔分隔成两个液压驱动油室，两个所述液压驱动油室分别经分油管连接有一个所述油路通道。采用该方案通过控制流入两个液压油室的液压油流量的大小、油压等即可控制关节的旋转角度、稳定性等。

上述关节壳体为两端开口的筒状结构，所述轴套轴向穿设在所述关节壳体内，所述液压油腔的两端分别通过端盖板封闭；

所述腔体分隔组件包括两个正对设置的分隔块，两个所述分隔块的内侧面贴合，二者之间经锁紧件锁紧后形成所述腔体分隔组件。

采用上述方案方便将关节壳体和轴套组装在一起。

两个所述分隔块之间设有密封组件，所述密封组件将两个所述液压驱动油室密封隔离。采用该方案通过密封组件可确保两个液压驱动油室之间密封严密。

上述密封组件包括两个正对设置的矩形垫圈，两个所述分隔块的内侧面上对应所述矩形垫圈分别设有密封槽，所述矩形垫圈分别落在对应的密封槽内，两个所述矩形垫圈之间设有密封圈，两个所述矩形垫圈将所述密封圈夹紧，所述矩形垫圈的外圈边缘同时与所述关节壳体的内壁、轴套的外壁以及端盖板的内壁抵紧。采用该方案两个较硬的矩形垫圈之间夹设一个较软的密封圈，方便调节密封圈的变形量，确保密封严密。

上述端盖板的外侧从内往外依次设有锁紧环和卡紧环，所述锁紧环和所述端盖板固定连接，所述锁紧环抵紧在所述卡紧环上，所述卡紧环的外圈卡设在所述关节壳体的内壁上。采用该方案通过锁紧环与卡紧环的抵紧，确保端盖板轴向位置被限定，径向上仍然可以自由旋转；而卡紧环由于卡设在关节壳体内壁上，在轴向上虽被限位但仍具有一定的浮动能力且径向上能自由旋转，在方便装配的同时，可使腔体分隔组件上的密封组件能始终保持良好的密封效果，并能有效减少密封组件在旋转过程中的摩擦力。

上述固定件内部中空形成走线过孔。采用此方案控制机械臂的其他电路等线路可以从关节轴内部穿过，不占空间，且关节轴内部中空还能减轻旋转关节的重量，提升其灵活性。

有益效果：采用本发明的有益效果是液压油的流经通道全部设置在旋转关节的内部，与传统的旋转关节相比，省去了外置油管，有效减轻了机械手旋转关节的重量，提升了其灵活度，且旋转时不会像传统的机械手那样与油管之间产生干扰。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为关节轴的内部结构示意图；

图3为轴套的内部结构示意图；

图4为关节轴和轴套配合结构示意图；

图5为流道汇集板的立体结构示意图；

图6为流道汇集板的内部结构示意图；

图7为关节壳体的平面结构示意图；

图8为图7的a-a’剖视图；

图9为图8中a部的放大图；

图10为图7的b-b’剖视图；

图11为图9中b部的放大图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种轻巧灵活的液压机械臂旋转结构，包括两个流道汇集板4，两个所述流道汇集板4之间设有关节本体，该关节本体包括由内到外依次套设的固定件、旋转件和关节壳体1，两个所述流道汇集板4分别与所述固定件、旋转件连接，两个流道汇集板4以及所述关节本体之间贯穿有至少一条油路通道，所述油路通道从其中一个流道汇集板4流入，流经所述关节本体后从另一个所述流道汇集板4流出。

所述油路通道包括设置在所述流道汇集板4内部的分流流道5、设置在所述固定件内的固定通道以及设置在所述旋转件内的动态通道，所述固定通道和动态通道相互连通形成关节内通道，所述固定通道和动态通道分别与对应的所述流道汇集板4内的分流流道5连通从而形成所述油路通道。

如图2-6所示，所述固定件为关节轴2，该关节轴2的一端端面上轴向设有第一分流盲孔6，所述关节轴2内部中空形成走线过孔2d，所述关节轴2的柱面上对应所述第一分流盲孔6径向设有连通过孔2c，所述关节轴2的柱面上对应所述连通过孔2c设有汇流环槽2b，所述第一分流盲孔6的内端经所述连通过孔2c与对应的所述汇流环槽2b的槽底连通从而形成所述固定通道；

所述旋转件为轴套3，该轴套3内轴向穿设有所述关节轴2，所述轴套3远离所述第一分流盲孔6的端面上轴向设置有第二分流盲孔7，所述轴套3的内壁上对应第二分流盲孔7设有分流槽3a，所述第二分流盲孔7的内端与对应的所述分流槽3a连通从而形成所述动态通道，所述动态通道的分流槽3a的槽口与对应的所述固定通道的汇流环槽2b的槽口对接连通形成所述关节内通道，该关节内通道的所述第一分流盲孔6和第二分流盲孔7的外端分别与对应的所述流道汇集板4内的分流流道5连通从而形成所述油路通道，所述油路通道共n条，n为大于等于2的偶数，n条所述油路通道的第一分流盲孔6和第二分流盲孔7分别呈环形阵列状分布在所述关节轴2或轴套3的端面上，所有所述第一分流盲孔6的孔深沿顺时针或逆时针方向逐渐增大，相应地，对应的所述第二分流盲孔7的孔深则逐渐减小，所述分流槽3a为弧形槽，所有所述分流槽3a沿轴向呈螺旋状分布在所述轴套3的内壁上。

从图中还可以看出，所述流道汇集板4上设有对接孔4a，其中一个所述流道汇集板4通过所述对接孔4a固套在所述关节轴2上并与所述轴套3固定连接，另一个所述流道汇集板4的对接孔4a与所述关节轴2内的走线过孔2d连通并与所述关节轴2固定连接。

如图7-11所示，所述关节壳体1为两端开口的筒状结构，所述轴套3轴向穿设在所述关节壳体1内，所述轴套3和关节壳体1之间形成液压油腔，所述液压油腔内沿所述轴套3的轴向设有两个腔体分隔组件，其中一个腔体分隔组件固定安装在所述关节壳体1的内壁上，另一个所述腔体分隔组件固定安装在所述轴套3的外壁上，两个所述腔体分隔组件将所述液压油腔分隔成两个液压驱动油室11，两个所述液压驱动油室11分别经分油管8连接有一个所述油路通道，具体地，所述分油管8与安装在所述关节轴2上的流道汇集板4内的分流流道5连通从而实现了与控制关节旋转的油路通道的连通，所述液压油腔的两端分别设有环形的端盖板10，所述端盖板10的内圈套合在所述轴套3的外壁上，所述端盖板10的外圈抵接在所述关节壳体1的内壁上，所述端盖板10的外圈与所述关节壳体1的内壁之间设有“o”形密封圈14，所述端盖板10将所述液压油腔的两端封闭，所述轴套3和两个端盖板10之间分别设有旋转密封13。

从图中还可以看出，所述端盖板10外侧的所述轴套3上套设有环形的压圈15，该压圈15与所述端盖板10一体成型，所述压圈15和轴套3之间轴向设有一圈滚柱16，所述端盖板10的外侧从内往外依次设有锁紧环17和卡紧环18，所述锁紧环17和卡紧环18的内圈分别套设在所述压圈15上，所述锁紧环17的外圈与所述关节壳体1的内壁贴合，所述卡紧环18的外圈卡设在所述关节壳体1的内壁上，所述端盖板10与所述锁紧环17固定连接，所述锁紧环17抵紧在所述卡紧环18上。

所述腔体分隔组件包括两个正对设置的分隔块12，所述分隔块12的两端与对应的所述端盖板10的内壁抵接，两个所述分隔块12的内侧面贴合，二者之间经螺栓锁紧后形成所述腔体分隔组件，两个所述分隔块12之间设有密封组件9，所述密封组件9将两个所述液压驱动油室11密封隔离，所述密封组件9包括两个正对设置的矩形垫圈901，两个所述分隔块12的内侧面上对应所述矩形垫圈901分别设有密封槽，所述矩形垫圈901分别落在对应的密封槽内，两个所述矩形垫圈901之间设有密封圈902，两个所述矩形垫圈901将所述密封圈902夹紧，所述密封圈902的硬度小于所述矩形垫圈901的硬度，所述矩形垫圈901的外圈边缘同时与所述关节壳体1的内壁、轴套3的外壁以及端盖板10的内壁抵紧。

使用时，不同的油路通道对应控制不同的部位；如驱动机械手腕关节的转动、液压机械抓具的抓取等的液压油是这样流动的：两个流道汇集板4内的分流流道5分别连接油管，液压油从不同的油管流入其中一个流道汇集板4内的分流流道5，流经关节轴2内部的固定通道、轴套3内部的动态通道后，从另一个流道汇集板4内的分流流道5流出并进入液压机械手的不同控制部位，而这些部位回流的液压油经另外的油路通道反向流动即可返回液压油箱；需要驱动关节旋转时，液压油从其中一个油路通道经分油管8流入液压驱动油室11，或液压驱动油室11内的液压油经分油管8流出通过另外一个油路通道流回液压油箱内，通过控制进入两个液压驱动油室11内的液压油量从而驱动整个旋转关节旋转，完成指定动作，整个关节旋转的油路及液压机械手臂其他部分的驱动油路均从旋转关节的内部经过，不再需要外部管道，整个关节更加灵活、轻巧。

最后需要说明的是，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。