一种液压驱动机械手腕部结构.pdf

本发明提供的是一种液压驱动机械手腕部结构。其组成包括腕部基座、摆线马达组件、腕部外壳、腕部端盖、马达输出轴、活塞杆、指爪基座、油路螺栓和传感器；其特征是：腕部外壳安装于腕部基座上；油路螺栓连接腕部端盖和腕部外壳，并向活塞杆供油；摆线马达组件和马达输出轴安装在腕部外壳内部，活塞杆安装在马达输出轴一侧空腔内，腕部端盖和指爪基座封住腕部外壳的端面；传感器安装于腕部基座空腔内，并与马达输出轴相连。本发明的液压驱动机械手腕部结构的供油管路内置，结构紧凑，重量轻，能实现360°连续回转。

1、  一种液压驱动机械手腕部结构，其组成包括腕部基座、摆线马达组件、腕部外壳、腕部端盖、马达输出轴、活塞杆、指爪基座、油路螺栓和传感器；其特征是：腕部外壳安装于腕部基座上；油路螺栓连接腕部端盖和腕部外壳，油路螺栓上加工有油孔；摆线马达组件和马达输出轴安装在腕部外壳内部，活塞杆安装在马达输出轴一侧空腔内，腕部端盖和指爪基座封住腕部外壳的端面；传感器安装于腕部基座空腔内，并与马达输出轴相连。

2、  根据权利要求1所述的一种液压驱动机械手腕部结构，其特征是：腕部基座上开5个油口通过供油管与阀箱连接，其中3个油口向摆线马达供油，分别为进油口、出油口和泄油口，另2个油口通过油路螺栓与液压缸进出油口相连。

3、  根据权利要求1或2所述的一种液压驱动机械手腕部结构，其特征是：在马达输出轴外圆表面设置有第一向心滚针轴承[18]、第二向心滚针轴承[22]、第三向心滚针轴承[24]；在摆线马达组件[8]和马达输出轴[25]之间安装有第一推力滚针轴承[21]；在锁紧螺母[16]和马达输出轴[25]之间安装有第二推力滚针轴承[17]。

4、  根据权利要求1或2所述的一种液压驱动机械手腕部结构，其特征是：指爪基座[1]与活塞杆[26]之间设置第二密封圈[2]；马达输出轴[25]与腕部外壳[6]之间设置第四密封圈[4]；马达输出轴[25]外圆面加工2个外油槽与腕部外壳[6]内圆面加工的2个内油槽相连，油槽间设置旋转密封圈[5]；油路螺栓[9]与腕部外壳[6]之间设置第七密封圈[7]；油路螺栓[9]与腕部端盖[10]之间设置第十一密封圈[11]；腕部基座[14]上油路通道与腕部端盖[10]上油路通道之间设置第十二密封圈[12]；腕部外壳[6]与腕部端盖[10]之间设置第十九密封圈[19]；马达输出轴[25]与活塞杆[26]之间设置第二十三密封圈[23]。

5、  根据权利要求3所述的一种液压驱动机械手腕部结构，其特征是：指爪基座[1]与活塞杆[26]之间设置第二密封圈[2]；马达输出轴[25]与腕部外壳[6]之间设置第四密封圈[4]；马达输出轴[25]外圆面加工2个外油槽与腕部外壳[6]内圆面加工的2个内油槽相连，油槽间设置旋转密封圈[5]；油路螺栓[9]与腕部外壳[6]之间设置第七密封圈[7]；油路螺栓[9]与腕部端盖[10]之间设置第十一密封圈[11]；腕部基座[14]上油路通道与腕部端盖[10]上油路通道之间设置第十二密封圈[12]；腕部外壳[6]与腕部端盖[10]之间设置第十九密封圈[19]；马达输出轴[25]与活塞杆[26]之间设置第二十三密封圈[23]。

一种液压驱动机械手腕部结构
(一)技术领域
本发明涉及的是一种机器人的部件结构，具体地说是一种液压驱动机械手腕部结构。
(二)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。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。机械手腕部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，灵活性好的机械手腕部具有十分重要意义。
目前公开的机械手手腕结构有许多种，主要由美国Rosheim公司的，日本NEC公司的，大都是利用扇形齿轮、行星齿轮、差动齿轮、螺母丝杠等传动机构，结构复杂，且都是电驱动的。目前液压驱动的腕部结构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。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑，重量轻，能实现360°连续回转的一种液压驱动机械手腕部结构。
本发明的目的是这样实现的：
液压驱动机械手腕部结构的组成包括腕部基座、摆线马达组件、腕部外壳、腕部端盖、马达输出轴、活塞杆、指爪基座、油路螺栓和传感器；腕部外壳安装于腕部基座上；油路螺栓连接腕部端盖和腕部外壳，油路螺栓上加工有油孔；摆线马达组件和马达输出轴安装在腕部外壳内部，活塞杆安装在马达输出轴一侧空腔内，腕部端盖和指爪基座封住腕部外壳的端面；传感器安装于腕部基座空腔内，并与马达输出轴相连。
本发明还可以包括：
1、腕部基座上开5个油口通过供油管与阀箱连接，其中3个油口向摆线马达供油，分别为进油口、出油口和泄油口，另2个油口通过油路螺栓与液压缸进出油口相连。
2、在马达输出轴外圆表面设置有第一向心滚针轴承18、第二向心滚针轴承22、第三向心滚针轴承24；在摆线马达组件8和马达输出轴25之间安装有第一推力滚针轴承21；在锁紧螺母16和马达输出轴25之间安装有第二推力滚针轴承17。
3、指爪基座1与活塞杆26之间设置第二密封圈2；马达输出轴25与腕部外壳6之间设置第四密封圈4；马达输出轴25外圆面加工2个外油槽与腕部外壳6内圆面加工的2个内油槽相连，油槽间设置旋转密封圈5；油路螺栓9与腕部外壳6之间设置第七密封圈7；油路螺栓9与腕部端盖10之间设置第十一密封圈11；腕部基座14上油路通道与腕部端盖10上油路通道之间设置第十二密封圈12；腕部外壳6与腕部端盖10之间设置第十九密封圈19；马达输出轴25与活塞杆26之间设置第二十三密封圈23。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明把驱动腕部回转的摆线马达和指爪开合的液压缸作为一体，摆线马达输出轴的一端加工有柱形空腔，作为液压缸的缸体，结构紧凑，重量轻；
2、本发明采用摆线马达组件可以使机械手腕部做360度回转，可以满足机械手连续回转作业要求；
3、本发明通过油路螺栓向液压缸供油，避免了油管外置与外界物体产生干涉，增大了机械手作业范围；
4、本发明传感器内置于腕部基座空腔内，节省空间，同时可以使机械手精
确定位。
(四)附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的左视图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，本发明由指爪基座1、腕部外壳6、摆线马达组件8、油路螺栓9、腕部端盖10、腕部基座14、传感器15、马达输出轴25、活塞杆26组成；腕部外壳6安装于腕部基座14上；油路螺栓9连接腕部端盖10和腕部外壳6，并向活塞杆供油；摆线马达组件8和马达输出轴安装在腕部外壳6内部空腔里；活塞杆26安装在马达输出轴25的一侧空腔内；腕部端盖11和指爪基座1封住腕部外壳6的端面；传感器15通过螺栓13安装于腕部基座14空腔内，并与马达输出轴25相连；指爪基座1通过螺栓3与腕部外壳6固连；腕部外壳6、摆线马达组件8和腕部端盖10通过螺栓20固连；腕部基座通过螺栓28与腕部外壳固连；腕部基座与马达输出轴通过锁紧螺母16固连；活塞杆接头27通过螺纹与活塞杆26固连；向心滚针轴承18、22、24套装在马达输出轴外圆表面；推力滚针轴承21安装在摆线马达组件8和马达输出轴25之间；推力滚针轴承17安装在锁紧螺母16和马达输出轴25之间；指爪基座1与活塞杆26通过密封圈2密封；马达输出轴25与腕部外壳6通过密封圈4密封；马达输出轴25外圆面加工2个外油槽与腕部外壳6内圆面加工的2个内油槽相连，油槽间通过旋转密封圈5密封；油路螺栓9与腕部外壳6通过密封圈7密封；油路螺栓9与腕部端盖10通过密封圈11密封；腕部基座14上油路通道与腕部端盖10上油路通道通过密封圈12密封；腕部外壳6与腕部端盖10通过密封圈19密封；马达输出轴25与活塞杆26通过密封圈23密封；腕部外壳6与腕部端盖10外圆面上的工艺油口在加工后通过焊接堵死。
结合图2，腕部基座14上加工有安装孔，可与机械手的上一关节相连；指爪基座1上加工有安装孔，可以安装指爪，液压剪等液压驱动作业工具。
结合图3，腕部基座14上开5个油口29通过油管与阀箱连接，其中3个油口向摆线马达供油，分别为进油口、出油口和泄油口，另两个油口通过油路螺栓9与液压缸进出油口相连；腕部基座14上开1个传感器线接口30。
本发明的工作过程与原理为：本发明把使腕部回转的摆线马达组件和指爪开合的液压缸作为一体，摆线马达输出轴25的一端加工有柱形空腔，作为液压缸的缸体。腕部端盖10通过4个螺栓与腕部基座14固连。腕部外壳6通过4个螺栓20和两个油路螺栓9与腕部端盖10固连。摆线马达组件8通过螺栓20安装于腕部外壳6的左侧空腔中，摆线马达组件8与马达输出轴25通过花键连接，实现运动传递，马达输出轴25通过6个螺栓与指爪基座1固连。指爪基座1上加工有安装孔，可以安装不同的液压驱动作业工具如指爪、液压剪。通过腕部基座14上的进油口进油驱动摆线马达旋转，通过花键带动马达输出轴旋转从而带动指爪基座1转动，实现腕部转动。液压油通过腕部基座14上的进油口流入，流经腕部端盖10—油路螺栓9—腕部外壳6—马达输出轴25进入马达输出轴空腔，驱动活塞杆26往复运动，从而使指爪(指爪未画)实现开合运动。马达输出轴25受到的轴向载荷由推力滚针轴承17和21承受，马达输出轴25受到的径向载荷由向心滚针轴承18、22、24承受。
为减轻机械手腕部的重量，腕部基座14、腕部端盖10、腕部外壳6、指爪基座1均选用铝合金材料5A06加工。