直线电液执行器的液压系统和机械臂的制作方法

本实用新型涉及机械臂领域，特别涉及一种直线电液执行器的液压系统和机械臂。

背景技术：

机械臂是工业生产中重要的辅助机械，能够极大的提高生产效率。

机械臂通常具有多个关节，通过各个关节的配合，控制机械臂的运动，使机械臂能够呈现出不同的姿态。关节通常由液压系统驱动，目前驱动机械臂的关节运动的液压系统通常包括液压缸，液压缸的两端分别与相互铰接的两节臂铰接，通过液压缸的伸缩就可以实现机械臂的关节的转动。

现有的机械臂的液压系统通常需要设置较大的液压动力站，使得液压系统的空间体积较大。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种直线电液执行器的液压系统和机械臂，能够减小机械臂的液压系统的体积。所述技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种直线电液执行器的液压系统，包括双向液压泵、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀、第一单向阀、第二单向阀、补油蓄能器和液压缸，所述双向液压泵的第一油口与所述第一液控单向阀的进油口连通，所述第一液控单向阀的出油口与所述液压缸的无杆腔连通，所述液压缸的有杆腔与所述第二液控单向阀的出油口连通，所述第二液控单向阀的进油口与所述双向液压泵的第二油口连通，所述第一液控单向阀的控制油口与所述第二液控单向阀的进油口连通，所述第二液控单向阀的控制油口与所述第一液控单向阀的进油口连通，所述第一单向阀的出油口与所述双向液压泵的第一油口连通，所述第一单向阀的进油口与所述补油蓄能器连通，所述第二单向阀的出油口与所述双向液压泵的第二油口连通，所述第二单向阀的进油口与所述补油蓄能器连通，所述第三液控单向阀的进油口与所述补油蓄能器连通，所述第三液控单向阀的出油口与所述第一单向阀的进油口连通，所述第三液控单向阀的控制油口与所述第二液控单向阀的进油口连通。

可选地，还包括第一安全阀和第二安全阀，所述第一安全阀的进油口与所述双向液压泵的第一油口连通，所述第一安全阀的出油口与所述补油蓄能器连通，所述第二安全阀的进油口与所述双向液压泵的第二油口连通，所述第二安全阀的出油口与所述补油蓄能器连通。

可选地，还包括节流阀，所述节流阀的第一油口与所述第三液控单向阀的进油口连通，所述节流阀的第二油口与所述补油蓄能器连通。

可选地，所述补油蓄能器包括壳体和气囊，所述气囊位于所述壳体内。

可选地，所述壳体为铝制结构。

可选地，还包括控制器、用于控制驱动所述双向液压泵的电机的电机驱动器、用于检测所述液压缸的活塞杆的位移的位移传感器和用于供用户输入所述液压缸的活塞杆的位移的目标值的输入设备，所述位移传感器位于所述液压缸上，所述位移传感器、所述电机驱动器、所述输入设备均与所述控制器连接，所述控制器被配置为根据所述目标值控制所述液压缸的活塞杆伸缩，使所述液压缸的活塞杆的位移与所述目标值一致。

可选地，还包括用于检测所述液压缸的无杆腔的压力的第一油压传感器和用于检测所述液压缸的有杆腔的压力的第二油压传感器。

可选地，所述输入设备包括旋钮电位器、触摸屏、手柄中的至少一种。

可选地，所述双向液压泵为定量泵。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种机械臂，该机械臂包括至少一关节和用于驱动所述关节的液压系统，所述液压系统为如第一方面所述的直线电液执行器的液压系统。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过设置双向液压泵驱动液压系统中的液压油的双向流动，从而可以控制液压缸的伸缩。通过设置第一液控单向阀和第二液控单向阀，并将第一液控单向阀的控制油口与第二液控单向阀的进油口连通，第二液控单向阀的控制油口与第一液控单向阀的进油口连通，在控制液压缸的伸缩杆伸长时，双向液压泵的第一油口出油，第二油口吸油，第一液控单向阀的进油口处于高压，使得第二液控单向阀导通，液压缸的有杆腔的液压油排出并被吸入双向液压泵，同时由于设置有第二单向阀和补油蓄能器，补油蓄能器中的一部分液压油通过第二单向阀被吸入双向液压泵，液压缸的无杆腔进油，无杆腔内增加的液压油的量相当于有杆腔排出的液压油的量以及补油蓄能器通过第二单向阀补充的液压油的量。在控制液压缸的伸缩杆缩短时，双向液压泵的第二油口出油，第一油口吸油，第二液控单向阀的进油口处于高压，使得第一液控单向阀和第三液控单向阀导通，进入有杆腔的液压油推动活塞杆运动，无杆腔中排出的液压油一部分通过双向液压泵循环，另一部分可以通过第三液控单向阀进入补油蓄能器，使得即使液压缸的活塞在移动过程中有杆腔和无杆腔的容积变化不一致，也可以正常伸缩，不需要设置较大的油箱，且机械臂不需要配置单独的液压动力站，有利于减小机械臂的液压系统的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种直线电液执行器的液压系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1是本实用新型实施例提供的一种直线电液执行器的液压系统的结构示意图。如图1所示，该液压系统包括双向液压泵5、第一液控单向阀7a、第二液控单向阀7b、第三液控单向阀7c、第一单向阀3a、第二单向阀3b、补油蓄能器1和液压缸9。

双向液压泵5的第一油口与第一液控单向阀7a的进油口连通，第一液控单向阀7a的出油口与液压缸9的无杆腔连通，液压缸9的有杆腔与第二液控单向阀7b的出油口连通，第二液控单向阀7b的进油口与双向液压泵5的第二油口连通。

第一液控单向阀7a的控制油口与第二液控单向阀7b的进油口连通，第二液控单向阀7b的控制油口与第一液控单向阀7a的进油口连通。

第一单向阀3a的出油口与双向液压泵5的第一油口连通，第一单向阀3a的进油口与补油蓄能器1连通，第二单向阀3b的出油口与双向液压泵5的第二油口连通，第二单向阀3b的进油口与补油蓄能器1连通。

第三液控单向阀7c的进油口与补油蓄能器1连通，第三液控单向阀7c的出油口与第一单向阀3a的进油口连通，第三液控单向阀7c的控制油口与第二液控单向阀7b的进油口连通。

通过设置双向液压泵驱动液压系统中的液压油的双向流动，从而可以控制液压缸的伸缩。通过设置第一液控单向阀和第二液控单向阀，并将第一液控单向阀的控制油口与第二液控单向阀的进油口连通，第二液控单向阀的控制油口与第一液控单向阀的进油口连通，在控制液压缸的伸缩杆伸长时，双向液压泵的第一油口出油，第二油口吸油，第一液控单向阀的进油口处于高压，使得第二液控单向阀导通，液压缸的有杆腔的液压油排出并被吸入双向液压泵，同时由于设置有第二单向阀和补油蓄能器，补油蓄能器中的一部分液压油通过第二单向阀被吸入双向液压泵，液压缸的无杆腔进油，无杆腔内增加的液压油的量相当于有杆腔排出的液压油的量以及补油蓄能器通过第二单向阀补充的液压油的量。在控制液压缸的伸缩杆缩短时，双向液压泵的第二油口出油，第一油口吸油，第二液控单向阀的进油口处于高压，使得第一液控单向阀和第三液控单向阀导通，进入有杆腔的液压油推动活塞杆运动，无杆腔中排出的液压油一部分通过双向液压泵循环，另一部分可以通过第三液控单向阀进入补油蓄能器，使得即使液压缸的活塞在移动过程中有杆腔和无杆腔的容积变化不一致，也可以正常伸缩，不需要设置较大的油箱，且机械臂不需要配置单独的液压动力站，有利于减小机械臂的液压系统的体积。

如图1所示，补油蓄能器1可以包括壳体1a和气囊1b，气囊1b位于壳体1a内。壳体1a为封闭结构，壳体1a内具有一容纳腔，气囊1b位于该容纳腔中，与补油蓄能器1连通的油口均与容纳腔连通，液压油进入到壳体1a中后，压缩气囊1b，使气囊1b体积减小，在与补油蓄能器1连通的油口的压力较低时，气囊1b膨胀，将液压油送出补油蓄能器1实现补油。这种补油蓄能器1结构简单，易于制作。

可选地，壳体1a可以为铝制结构。采用铝制作壳体，有利于对液压油进行散热，从而降低液压油的温度。

如图1所示，该液压系统还可以包括第一安全阀2a和第二安全阀2b，第一安全阀2a的进油口与双向液压泵5的第一油口连通，第一安全阀2a的出油口与补油蓄能器1连通，第二安全阀2b的进油口与双向液压泵5的第二油口连通，第二安全阀2b的出油口与补油蓄能器1连通。这样在双向液压泵5沿任意方向转动时，如果液压系统的压力过高，液压油可以通过第一安全阀2a和第二安全阀2b中的一个将部分液压油送入到补油蓄能器1中，以限制液压系统的压力，确保安全性。

可选地，该液压系统还可以包括节流阀6，节流阀6的第一油口与第三液控单向阀7c的进油口连通，节流阀6的第二油口与补油蓄能器1连通。通过设置节流阀6可以降低流经第三液控单向阀7c的液压油的油压，使活塞杆缩回时更加平稳，同时还可以避免第三液控单向阀7c在补油蓄能器1内的压力下导通。

如图1所示，该液压系统还可以包括控制器11、电机驱动器12、位移传感器10和输入设备13。位移传感器10位于液压缸9上，位移传感器10用于检测液压缸9的活塞杆的位移，电机驱动器12用于控制驱动双向液压泵5的电机。位移传感器10、电机驱动器12、输入设备13均与控制器11连接。输入设备13用于供用户输入液压缸9的活塞杆的位移的目标值，控制器11用于根据目标值控制液压缸9的活塞杆伸缩，使液压缸9的活塞杆的位移与目标值一致。用户通过输入设备13输入液压缸9的活塞杆的位移的目标值后，控制器11通过电机驱动器12控制电机4运转，电机4驱动双向液压泵5工作，从而使液压缸9伸缩，在位移传感器10检测到液压缸9的活塞杆的位移达到目标值时，控制器11通过电机驱动器12控制电机4停止工作，使用户可以通过输入设备13控制液压缸9的活塞杆的位移。控制器11可以采用pid控制，实现对液压缸9的活塞杆的伸缩速度、位移的控制。

进一步地，该液压系统还可以包括第一油压传感器8a和第二油压传感器8b，第一油压传感器8a用于检测液压缸9的无杆腔的压力，第二油压传感器8b用于检测液压缸9的有杆腔的压力。通过第一油压传感器8a和第二油压传感器8b分别检测液压缸9的无杆腔和有杆腔的压力，控制器11可以采用pid控制，实现对液压缸9的压力控制。

示例性地，输入设备13可以包括旋钮电位器、触摸屏、手柄中的至少一种。这些输入设备13操作方便，便于用户的使用。

在本实用新型的一种实现方式中，双向液压泵2可以为定量泵。采用定量泵驱动，可以保证液压油的流动速度稳定，使机械手的运动更平稳，有利于提高机械手控制的准确性。

可选地，双向液压泵2可以采用调速电机驱动。调速电机可以方便改变转速，以使电机达到较高的使用性能，有利于节能，而且方便改变双向液压泵2的转速和转向。

以下结合图1简单说明本实用新型实施例所提供的直线电液执行器的液压系统的工作过程：

当控制液压缸的活塞杆伸长时，双向液压泵的第一油口出油，第二油口进油，第一液控单向阀和第二液控单向阀均导通，第三液控单向阀截止，液压缸的有杆腔排出液压油，通过双向液压泵泵入液压缸的无杆腔，补油蓄能器中的液压油通过第二单向阀进入双向液压泵，并被泵入液压缸的无杆腔，补偿液压缸的活塞移动时，无杆腔与有杆腔容积变化的差值。

当控制液压缸的活塞杆缩短时，双向液压泵的第二油口出油，第一油口进油，第一液控单向阀、第二液控单向阀和第三液控单向阀均导通，液压缸的无杆腔排出液压油，一部分通过双向液压泵泵入液压缸的有杆腔，一部分通过第三液控单向阀进入补油蓄能器中，以补偿液压缸的活塞移动时，无杆腔与有杆腔容积变化的差值。

当液压缸的活塞杆不动时，双向液压泵的第一油口和第二油口均不出油，第一液控单向阀、第二液控单向阀和第三液控单向阀均截止。

本实用新型实施例还提供了一种机械臂，该机械臂包括至少一关节和如图1所示的直线电液执行器的液压系统。该液压系统的液压缸9用于驱动关节。

通过设置双向液压泵驱动液压系统中的液压油的双向流动，从而可以控制液压缸的伸缩。通过设置第一液控单向阀和第二液控单向阀，并将第一液控单向阀的控制油口与第二液控单向阀的进油口连通，第二液控单向阀的控制油口与第一液控单向阀的进油口连通，在控制液压缸的伸缩杆伸长时，双向液压泵的第一油口出油，第二油口吸油，第一液控单向阀的进油口处于高压，使得第二液控单向阀导通，液压缸的有杆腔的液压油排出并被吸入双向液压泵，同时由于设置有第二单向阀和补油蓄能器，补油蓄能器中的一部分液压油通过第二单向阀被吸入双向液压泵，液压缸的无杆腔进油，无杆腔内增加的液压油的量相当于有杆腔排出的液压油的量以及补油蓄能器通过第二单向阀补充的液压油的量。在控制液压缸的伸缩杆缩短时，双向液压泵的第二油口出油，第一油口吸油，第二液控单向阀的进油口处于高压，使得第一液控单向阀和第三液控单向阀导通，进入有杆腔的液压油推动活塞杆运动，无杆腔中排出的液压油一部分通过双向液压泵循环，另一部分可以通过第三液控单向阀进入补油蓄能器，使得即使液压缸的活塞在移动过程中有杆腔和无杆腔的容积变化不一致，也可以正常伸缩，不需要设置较大的油箱，且机械臂不需要配置单独的液压动力站，有利于减小机械臂的液压系统的体积。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。