一种稳压增压油箱装置的制作方法

本发明涉及一种针对搭载有液压传动系统的移动式机器人及无人移动机械平台的稳压增压油箱装置，属于移动式液压系统技术领域。

背景技术

在液压驱动的移动式机器人领域，例如重型四足机器人、高功率外骨骼机器人、无人移动战斗平台等，由于应用场景属于复杂、多变的状态，因此在工作过程中，机器本体连同液压系统的液压油箱，均会发生晃动、倾置，在此过程中油箱吸油管路容易暴露在液位之上，使空气被吸入液压系统损坏精密液压元件，且容易导致传动失稳。此外，该类应用场合均要求元件的重量轻、体积小、噪音小。

为此，该类场合必须使用闭式增压油箱。目前，增压油箱在航空领域的液压系统中应用广泛，主要有自增压油箱、引气增压油箱和弹簧增压油箱。自增压油箱的增压压力仅与系统压力有关，较为恒定，但是油箱结构极为复杂，制造、装配和维护要求较高，且因为增压腔的存在，油箱整体占用空间较大；引气增压油箱内部有一个气囊，利用气体膨胀使液压介质产生恒定压力，但是需要稳定的高压气源，且增压压力会随着温度、液压介质体积不同而产生较大变化，难以满足持续恒定的增压要求，且气源装置的引入导致噪音和体积较大，难以搭载在移动机器人平台上；弹簧增压油箱利用弹簧顶推作用推动活塞进而对另一腔液压介质施加压力，结构简单，但是随着弹簧压缩量的减小，液压介质的压力也随之降低，无法实现持续恒压增压，不能满足高精度液压传动要求的机器人应用场合。且这三种增压油箱体积和重量均较大，散热性差，不适合搭载在移动式液压驱动机器人平台上。而目前在移动式机器人平台上已经应用的增压式油箱大多也是以上三种增压油箱的缩小版，存在的问题同上。

技术实现要素：

针对现有液压增压油箱，制造复杂、成本高、体积笨重、空间占用大，恒压效果差、难以在移动式液压驱动机器人平台搭载等问题，本发明提出一种质量轻、成本低、、增压稳定、散热性能好的稳压增压油箱装置。

本发明的稳压增压油箱装置，采用以下技术方案：

一种稳压增压油箱装置，包括增压箱体组件，传动调节组件，油路组件；

所述的增压箱体组件包括移动增压元件、上压紧元件、下压紧元件、弹性箱体、固定增压元件；所述的上压紧元件和下压紧元件分别套在弹性箱体两端的圆筒部分的顶部和底部外圈，在所述的上压紧元件的上方设置与其相连的移动增压元件，下压紧元件的下方设置与其相连的固定增压元件；所述的移动增压元件、上压紧元件、下压紧元件、弹性箱体、固定增压元件形成一个密封的邮箱结构，所述的传动调节组件用于驱动所述的移动增压元件上下移动；所述的油路组件安装在所述的增压箱体组件上。

进一步的，所述的移动增压元件和固定增压元件上也固连有部分圆筒；移动增压元件和固定增压元件上的圆筒部分分别插入弹性箱体的两端圆筒部分内侧，通过连接件分别将上压紧元件、下压紧元件和弹性箱体两端压紧在移动增压元件和固定增压元件的圆筒外侧上面，构成一个密封的油箱。

进一步的，所述的弹性箱体采用波纹结构，材料本身具有一定弹性，因此，喉箍锁紧之后，能够将两端密封起来。

进一步的，所述的移动增压元件、上压紧元件、下压紧元件均采用轻质铝合金材料，弹性箱体部分采用橡胶或其他弹性材料。

进一步的，油路组件安装在增压箱体组件的顶部和底部，整个装置对称性较高。

进一步的，所述的传动调节组件包括顶部固定元件、同步电机、弹性联轴器、丝杆支座、丝杆、丝杆滑块；

所述的同步电机安装在所述的固定增压元件底部，所述的丝杆两端的丝杆支座分别安装在顶部固定元件和所述的固定增压元件上；所述的顶部固定元件固定安装在移动增压元件的上方；所述的丝杆滑块与所述的移动增压元件连接，同步电机通过弹性联轴器与丝杆连接并传递动力；同步电机驱动所述丝杆旋转，丝杆旋转带动丝杆滑块上下滑动，所述的丝杆滑块带动移动增压元件上下移动，实现邮箱的的增压或者减压。

进一步的，所述的稳压增压油箱装置还包括导向元件，所述的导向元件包括一组导向光杆；导向光杆沿着弹性箱体的圆周方向阵列布置，其中一端通过螺母连接在所述的固定增压元件上，另一端穿过所述的移动增压元件顶部用螺母限位，实现对移动增压元件的导向作用。

进一步的，所述的导向光杆中有4条导向光杆在穿过所述的移动增压元件之后利用螺母连接到所述的顶部固定元件上。

进一步的，所述的导向光杆为对称三段结构，中段采用薄壁不锈钢空心光杆或空心碳纤维杆，两端各连接一小段螺柱。

进一步的，所述的油路组件包括耐震压力表、油口接头、单向阀、压力传感器；耐震压力表安装在所述的移动增压元件中间，与其一块运动，并显示油箱压力，所述的油口接头安装在油箱的进、出油口处，所述的单向阀安装在进油口的油口接头上，所述的压力传感器连接到所述的固定增压元件的中间，实时向控制器变送油箱内的压力信号，且将所述的压力信号发送给控制器，所述的控制器控制传动调节组件，构成闭环调节系统。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的板材部件可以采用铝合金材料，箱体部分采用弹性橡胶材料，导向元件采用空心薄壁结构，满足强度和耐压需求的同时，极大地降低了装置整体的重量；

2.本发明的弹性箱体采用波纹结构，满足弹性伸缩功能的同时，具备了较大的空气接触面积，散热性能良好，且弹性箱体两端直接利用本身结构作为密封，避免了额外的密封设计，降低成本；

3.本发明采用传动调节组件与油路组件中的压力传感器构成闭环调节系统，能够实时调节弹性箱体的压缩量，实现稳定增压的功能，同时具有较小的工作噪音。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的轴测示意图。

图2是本发明的侧向示意图。

图3是本发明的固定增压元件结构示意图。

图4是本发明的弹性箱体结构的剖示图。

图5是本发明的压紧元件结构示意图。

其中：1.顶部固定元件，2.耐震压力表，3.移动增压元件，4.压紧元件元件，5.导向光杆，6.弹性箱体，7.固定增压元件，8.喉箍，9.同步电机，10.弹性联轴器，11.丝杆支座，12.丝杆，13.丝杆滑块，14.油口接头，15.单向阀，16.压力传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，目前，增压油箱在航空领域的液压系统中应用广泛，主要有自增压油箱、引气增压油箱和弹簧增压油箱。自增压油箱的增压压力仅与系统压力有关，较为恒定，但是油箱结构极为复杂，制造、装配和维护要求较高，且因为增压腔的存在，油箱整体占用空间较大；引气增压油箱内部有一个气囊，利用气体膨胀使液压介质产生恒定压力，但是需要稳定的高压气源，且增压压力会随着温度、液压介质体积不同而产生较大变化，难以满足持续恒定的增压要求，且气源装置的引入导致噪音和体积较大，难以搭载在移动机器人平台上；弹簧增压油箱利用弹簧顶推作用推动活塞进而对另一腔液压介质施加压力，结构简单，但是随着弹簧压缩量的减小，液压介质的压力也随之降低，无法实现持续恒压增压，不能满足高精度液压传动要求的机器人应用场合。且这三种增压油箱体积和重量均较大，散热性差，不适合搭载在移动式液压驱动机器人平台上。而目前在移动式机器人平台上已经应用的增压式油箱大多也是以上三种增压油箱的缩小版，存在的问题同上，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种稳压增压油箱装置，用于液压驱动的移动式机器人或无人移动机械平台。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，图1给出了本发明的轴测示意图。包括顶部固定元件1、耐震压力表2、移动增压元件3、压紧元件4、导向光杆5、弹性箱体6、固定增压元件7、喉箍8、同步电机9、弹性联轴器10、丝杆支座11、丝杆12、丝杆滑块13。

2个压紧元件元件4套在弹性箱体6两端的圆筒部分外侧，移动增压元件3和固定增压元件7的圆筒部分插入弹性箱体6两端的圆筒部分内侧，利用2对喉箍8分别将压紧元件4和弹性箱体6的两端压紧在移动增压元件3和固定增压元件7的圆筒外侧上面，依靠弹性箱体6本身材料特性构成一个密封的油箱，内部容纳液压介质；

一组导向光杆5的一端通过螺母连接在固定增压元件7上，并沿着弹性箱体6的圆周方向阵列布置，另一端穿过移动增压元件3，并装有螺母限位；导向光杆中有4条导向光杆在穿过所述的移动增压元件之后利用螺母连接到所述的顶部固定元件上。

进一步的，导向光杆为对称三段结构，中段采用薄壁不锈钢空心光杆或空心碳纤维杆，两端各连接一小段螺柱；满足强度和耐压需求的同时，极大地降低了装置整体的重量

2个同步电机9通过螺栓对称安装在固定增压元件7的两边凸缘处，2个丝杆滑块13通过螺钉对称连接在移动增压元件3的两边凸缘处，顶部固定元件1通过螺母固定在最为接近移动增压元件3两边凸缘部分的4条导向光杆上端；2对丝杠支座11分别对称安装在顶部固定元件1和固定增压元件7的两边，并分别与2个同步电机9同轴；2根丝杆12分别安装在2对丝杆支座11上，丝杆12的下端通过弹性联轴器10与同步电机9连接。装置工作的过程中，两个同步电机9共同输出旋转动力，带动丝杆12转动，使得丝杆滑块13沿着丝杆12轴向运动，进而带动移动增压元件3沿着导向光杆5向下运动，弹性箱体6受到压缩，使得内部的液压介质压力增高；沿圆周阵列布置的导向光杆5不仅对移动增压元件3有导向作用，还能保证在任何的机体晃动或油箱安装方位下，弹性箱体6在被压缩的过程中不会出现膨胀偏移的事故，丝杆滑块13自身的行程极限比弹性箱体6的可压缩极限大5％的余量；耐震压力表2安装在移动耐压板3的正中央位置，随着移动耐压板3一块移动，用于辅助显示液压介质的压力。

上述同步电机9的个数可以是多个，当邮箱尺寸和质量比较大时，可以采用多个同步电机驱动移动增压元件3移动。

图2给出了本发明的侧向示意图，该图更全面地展示了各个部位的元件安装情况。除了图1所示，还包括油口接头14、单向阀15和压力传感器16。油口接头14安装在固定耐压板7的进出油口上，用于连接油管；进油口的油管接头14上还连接了一个单向阀15，防止首次往油箱内注油及正常工作时的油液倒流；压力传感器16安装在固定耐压板7的正中央，用于实时地将油箱内的压力信号变送到控制器，作为反馈，与同步电机9构成压力闭环，控制器依据此压力信号实时控制同步电机9的转动，进而调节移动耐压板3的位移，最终使弹性箱体6的被压缩量满足设定的油箱压力需求，实现稳压增压的功能。

图3是本发明的固定增压元件结构示意图。其可以采用类似于板状结构的元件，具体的包括一个板子，在板子的中间有圆筒部分，板子的两边对称设计有凸缘部分，中间开有两个油口和一个小压力测试口；此类增压油箱的压力一般在2bar左右，属于超低压工作要求，因此，固定增压元件7采用轻质铝合金或其他轻质防水耐压材料。

值得说明的是，移动增压元件3的结构与该固定增压元件7基本相似，不同之处在于移动增压元件3的中间只有一个小压力测试口，两边凸缘比固定增压元件7的凸缘小一些，其余均相同，不再重复附图说明。

图4是本发明的弹性箱体结构的剖示图，箱体采用波纹管状体，利用橡胶或其他弹性密封材料，实现弹性伸缩和密封功能，较大的波纹面积能够更好地散热。

图5所示为本发明的压紧元件结构示意图。压紧元件4中间设计有小段圆筒段，侧面开有斜口，因此并非封闭的圆盘，有利于安装和喉箍8锁紧，此外，该压紧元件4的重要作用是将压紧力均匀传递到弹性箱体6上，防止弹性箱体4被喉箍8切割。

本发明的的稳压增压油箱装置在实施时，可方便地以任何方位搭载在液压驱动的移动机器人或无人移动机械平台上，液压泵组和电机完全可以集成在固定耐压板7的下部空间。正常工作的过程中,弹性箱体6内的压力油通过出油口及过滤器到达液压泵吸油口，整个液压系统的回油，最终通过单向阀15回流到弹性箱体6内，该过程中，控制器根据压力传感器16的反馈信号，实时通过丝杆传动装置调节移动增压元件3沿着导向光杆5向下压缩或向上释放弹性箱体6，以稳定箱体内的油压在设定值，并适应液压介质的体积变化，而不受箱体晃动的影响。

本发明的材料及结构均较为轻巧，且整体结构紧凑，制造和装配极为方便，成本低廉，可靠性强，噪音小，利用简单压力闭环即可对箱体内的油液实时稳定增压，且不受外界环境干扰，较强的散热能力对于容易发热的液压系统优势突出，具有明显的技术效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。