專利名稱：用于水下液壓機械手的伺服閥箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于水下機器人工程領(lǐng)域，具體地說是一種用于水下液壓機械手的伺服閥箱，可用于輔助控制液壓機械手進行海洋開發(fā)和取樣。
背景技術(shù)：
在惡劣的海洋作業(yè)環(huán)境中，機械手要承受很高的潛水壓力，而且隨著作業(yè)水深的不同而變化，還會受到不同程度波涌和暗流的沖擊。由于液壓機械手系統(tǒng)能實現(xiàn)對環(huán)境壓力的自動平衡補償，同時重量功率比和重量扭矩比小，單位能量密度大，運用不同變量泵組合，能在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)與外界作業(yè)特性匹配。因此，以液壓源驅(qū)動的多關(guān)節(jié)機械手已成為深海作業(yè)型水下工作站、ROV(遙控水下機器人)、載人潛水器等深海調(diào)查裝備的主要作業(yè)工具。然而，要始終保持液壓機械手良好的作業(yè)性能，如何配置和保護機械手的液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)就顯得尤為重要。一方面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要緊湊，減少外部管線的配置，降低水下系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性；另一方面要確保系統(tǒng)能適應(yīng)不同的工作水深，避免因海水滲透而導(dǎo)致電子設(shè)備損壞的事故。

實用新型內(nèi)容為了使液壓機械手系統(tǒng)更好地適應(yīng)不同的作業(yè)水深，有效抵抗外界環(huán)境的干擾， 始終保持良好的作業(yè)性能，本實用新型的目的在于提供一種用于水下液壓機械手的伺服閥箱。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型包括伺服閥箱蓋及伺服閥箱體，伺服閥箱蓋密封安裝在伺服閥箱體上；所述伺服閥箱體的兩側(cè)壁上設(shè)有多個鎖閥，各鎖閥分別與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通，伺服閥箱體一端端面上分別設(shè)有進油管接頭及回油管接頭，另一端端面上分別設(shè)有水密接插件和補償油管接頭；在伺服閥箱蓋罩著的伺服閥箱體的上表面上，設(shè)有控制器及多個伺服閥，每個伺服閥分別與控制器的輸入端電連接，控制器的輸出端由伺服閥箱體穿出、 接至機械手的關(guān)節(jié)位置傳感器；所述多個伺服閥通過液壓油路并聯(lián)于進油管接頭及回油管接頭之間，每個伺服閥均與一個鎖閥相連通，在伺服閥箱蓋上設(shè)有排氣閥。其中所述伺服閥的數(shù)量與鎖閥的數(shù)量相同，與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器形成獨立的走油通道；所述鎖閥的兩側(cè)分別安裝有與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通的可調(diào)向直角管接頭；所述進油管接頭和回油管接頭與伺服閥相連通的液壓油路以及伺服閥與鎖閥相連通的液壓油路分別通過伺服閥箱體內(nèi)的工藝孔實現(xiàn)；工藝孔通過密封螺釘封堵；所述伺服閥箱體的上表面上，在控制器的周圍設(shè)有多個盲孔；在伺服閥箱體的兩側(cè)壁上還設(shè)有多個走線接頭；控制器通過周圍布置的盲孔，經(jīng)走線接頭將信號線引向機械手的關(guān)節(jié)位置傳感器，又通過水密接插件與外界進行信息交互；補償油管接頭通過盲孔與伺服閥箱蓋和伺服閥箱體之間的密封空間相通，將補償油引入所述密封空間內(nèi)；所述伺服閥箱體的上表面上設(shè)有環(huán)形密封槽，該環(huán)形密封槽內(nèi)容置有0形密封圈，伺服閥箱蓋和伺服閥箱體通過所述0形密封圈密封結(jié)合。本實用新型的優(yōu)點與積極效果為1.結(jié)構(gòu)緊湊。本實用新型在箱體內(nèi)通過工藝孔集中配置了機械手液壓回路，以及通訊線路；整個布局緊湊合理，極大節(jié)省了因布置管線需要的額外空間。2.故障率低。本實用新型采用箱體內(nèi)部通油和走線，避免了多管線的交叉纏繞，減少了水下系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性；3.安全可靠。本實用新型蓋殼體內(nèi)充滿液壓補償油，不僅能使自身適應(yīng)不同的工作水深，而且還對箱內(nèi)液壓元件及電子設(shè)備進行了有效保護。此外，箱蓋與閥箱體結(jié)合面采用0形密封圈緊密貼合，有效防止了海水的滲漏；4.便于推廣。本實用新型的尺寸、功能易擴展，便于適應(yīng)水下液壓機械手關(guān)節(jié)數(shù)目變化，以及實際的作業(yè)需要。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為圖1去掉伺服閥箱蓋及螺釘后的俯視圖；圖3為圖1的左視圖；圖4為本實用新型鎖閥安裝孔位局部視圖；圖5為本實用新型伺服閥安裝孔位局部視圖；圖6為本實用新型的液壓原理圖；其中1為伺服閥箱蓋，2為伺服閥箱體，3為0形密封圈，4為鎖閥，5為可調(diào)向直角管接頭，6為螺釘，7為排氣閥，8為走線接頭，9為水密接插件，10為補償油管接頭，11為控制器，12為伺服閥，13為回油管接頭，14為進油管接頭，15為密封螺釘。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。如圖1所示，本實用新型包括伺服閥箱蓋1和伺服閥箱體2。具體連接方式為伺服閥箱蓋1和伺服閥箱體2由螺釘6固聯(lián)為一體，在伺服閥箱體2的上表面上設(shè)環(huán)形密封槽，該環(huán)形密封槽內(nèi)容置有0形密封圈3，伺服閥箱蓋1和伺服閥箱體2通過該 0形密封圈3將兩者的結(jié)合面緊密貼合。伺服閥箱蓋1的左上側(cè)安裝有排氣閥7，鎖閥4固聯(lián)在伺服閥箱體2的兩側(cè)壁上，與伺服閥箱體2側(cè)壁上開設(shè)的對應(yīng)油口相通，每個鎖閥4的兩側(cè)分別固聯(lián)有可調(diào)向直角管接頭5。如圖2所示，伺服閥箱體2的一端端面(左端面)上分別布置有進油管接頭14和回油管接頭13，另一端端面(右端面)上配置有水密接插件9和補償油管接頭10 ；伺服閥箱體2的上表面上布置有多個伺服閥12(本實施例為七個)，每個伺服閥均對應(yīng)一個外掛于伺服閥箱體2上的鎖閥4 (即伺服閥的數(shù)量與鎖閥的數(shù)量相同)，與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器形成獨立的走油通道。在伺服閥箱蓋1罩著的伺服閥箱體2的上表面上設(shè)有控制器11， 該控制器11為現(xiàn)有技術(shù)，在控制器11的周圍設(shè)有多個盲孔(本實施例設(shè)置了六個盲孔，分別為盲孔C H)。在伺服閥箱體2的兩側(cè)壁上還設(shè)有多個走線接頭8 (本實施例為四個)。 各個伺服閥12的信號線直接與位于伺服閥12右側(cè)的控制器11相連，由控制器11輸出的信號線通過前后分布的盲孔C D (走線孔)，經(jīng)伺服閥箱2兩側(cè)均布的走線接頭8引出，接至機械手的關(guān)節(jié)位置傳感器；外部信號及電源線由穿過水密接插件9，經(jīng)盲孔G與控制器11 相連。進油管接頭14和回油管接頭13與伺服閥12相連通的液壓油路以及伺服閥12與鎖閥4相連通的液壓油路分別通過伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔實現(xiàn)，工藝孔通過密封螺釘15封堵。如圖3 5所示，伺服閥箱體2—端端同上開設(shè)總進油口 P'和總回油口 R'，兩油口處在距伺服閥箱體2上表面不同的深度層次；進油口 P'外接有進油管接頭14，回油口 R'外接有回油管接頭13;進油口 P'和回油口 R'分別通過伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔與各伺服閥12上的油孔P和R連通；伺服閥12的兩個負載油口 A和B，流經(jīng)伺服閥箱體2兩側(cè)壁上開設(shè)的孔A'和B'后，直接與安裝在側(cè)壁上的鎖閥4上的對應(yīng)油孔連通。鎖閥4兩端的可調(diào)向直角管接頭5將液壓油直接引向機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器(液壓缸或液壓馬達)， 進而形成多條并聯(lián)的液壓回路。伺服閥箱體2內(nèi)部實現(xiàn)圖6中虛線框部分液壓集成回路。如圖4 6所示，伺服閥箱體2外側(cè)的總進油口 P'和總回油口 R'，液壓油通過伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通。圖6中從左至右的各伺服閥分別控制肩關(guān)節(jié)左右擺動、肩關(guān)節(jié)上下俯仰、肘關(guān)節(jié)上下俯仰、腕關(guān)節(jié)上下俯仰、肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動、腕關(guān)節(jié)軸向轉(zhuǎn)動及手爪，每個伺服閥12外接兩個負載油口 A和B，實現(xiàn)對機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器的往返或正反轉(zhuǎn)控制。 補償油直接通過補償管接頭10經(jīng)盲孔H引入伺服閥箱蓋1和伺服閥箱體2之間的密封空間，這樣除了補償工作油液因本身彈性變形、溫度及下潛深度而產(chǎn)生的油液體積變化外，更主要的是平衡內(nèi)外壓力，使系統(tǒng)內(nèi)壓等于工作水深外壓或稍大于外壓，實現(xiàn)對環(huán)境壓力的自動平衡補償，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。本實用新型的工作原理本實用新型為用于輔助控制液壓機械手進行海洋開發(fā)和取樣的伺服閥箱。總進油口 P'和總回油口 R'經(jīng)伺服閥箱體2內(nèi)的工藝孔與各伺服閥12的油路連通，而伺服閥12 上的負載油口與側(cè)壁上的鎖閥4相連，進而形成多條并聯(lián)的液壓回路，分別控制機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器；伺服閥箱體2的右端面單獨配置補償油管接頭，能將補償油直接引入伺服閥箱蓋1和伺服閥箱體2之間的密封空間，實現(xiàn)了對環(huán)境壓力的自動平衡補償，使伺服閥箱內(nèi)壓等于工作水深外壓或稍大于外壓，從而避免海水滲漏，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。此外，閥箱內(nèi)控制器通過水密接插件及走線接頭傳輸信號，能時刻保持與外界信息交互。具體為首先，打開伺服閥箱蓋1，檢查箱內(nèi)電控系統(tǒng)線路布置，接著將鎖閥4兩端的可調(diào)向直角管接頭5與機械手各關(guān)節(jié)對應(yīng)的液壓執(zhí)行器用軟管相連，確保油路通暢。然后，將伺服閥箱體2外側(cè)的進油管接頭14和回油管接頭13經(jīng)軟管與載體液壓站相連。接著液壓站上電，檢查液壓系統(tǒng)是否漏油，機械手運動有無異常。最后，若整個系統(tǒng)無異常情況，則安裝好伺服閥箱蓋1，由補償油管接頭10處引入補償油，不斷按動排氣閥7，直至有油從排氣閥7溢出，表明伺服閥箱蓋1內(nèi)已充滿液壓油， 接著就能下水工作。綜上所述，伺服閥箱將機械手的液壓和電控系統(tǒng)集成在一個獨立的水下密封體內(nèi)。在實際的工作過程中，伺服閥箱蓋1內(nèi)充滿液壓補償油，不僅可以使伺服閥箱適應(yīng)不同的水深，而且還對箱內(nèi)液壓元件及電子設(shè)備進行了有效保護。這樣既增強整個水下系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也有效抵制了外界的干擾，為機械手的水下作業(yè)提供了可靠的保障。
權(quán)利要求1.一種用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于包括伺服閥箱蓋(1)及伺服閥箱體O)，伺服閥箱蓋⑴密封安裝在伺服閥箱體⑵上；所述伺服閥箱體⑵的兩側(cè)壁上設(shè)有多個鎖閥G)，各鎖閥(4)分別與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通，伺服閥箱體( 一端端面上分別設(shè)有進油管接頭(14)及回油管接頭(13)，另一端端面上分別設(shè)有水密接插件 (9)和補償油管接頭(10)；在伺服閥箱蓋(1)罩著的伺服閥箱體O)的上表面上，設(shè)有控制器(11)及多個伺服閥(12)，每個伺服閥(12)分別與控制器(11)的輸入端電連接，控制器(11)的輸出端由伺服閥箱體⑵穿出、接至機械手的關(guān)節(jié)位置傳感器；所述多個伺服閥 (12)通過液壓油路并聯(lián)于進油管接頭(14)及回油管接頭(13)之間，每個伺服閥(12)均與一個鎖閥⑷相連通，在伺服閥箱蓋⑴上設(shè)有排氣閥(7)。
2.按權(quán)利要求1所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述伺服閥(12) 的數(shù)量與鎖閥(4)的數(shù)量相同，與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器形成獨立的走油通道。
3.按權(quán)利要求1或2所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述鎖閥的兩側(cè)分別安裝有與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通的可調(diào)向直角管接頭(5)。
4.按權(quán)利要求1所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述進油管接頭 (14)和回油管接頭(13)與伺服閥(12)相連通的液壓油路以及伺服閥(12)與鎖閥(4)相連通的液壓油路分別通過伺服閥箱體O)內(nèi)的工藝孔實現(xiàn)。
5.按權(quán)利要求4所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述工藝孔通過密封螺釘(1 封堵。
6.按權(quán)利要求1所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述伺服閥箱體 (2)的上表面上，在控制器(11)的周圍設(shè)有多個盲孔；在伺服閥箱體O)的兩側(cè)壁上還設(shè)有多個走線接頭(8)。
7.按權(quán)利要求6所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述控制器(11) 通過周圍布置的盲孔，經(jīng)走線接頭(8)將信號線引向機械手的關(guān)節(jié)位置傳感器，又通過水密接插件(9)與外界進行信息交互。
8.按權(quán)利要求6所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述補償油管接頭(10)通過盲孔與伺服閥箱蓋(1)和伺服閥箱體(2)之間的密封空間相通，將補償油引入所述密封空間內(nèi)。
9.按權(quán)利要求1所述用于水下液壓機械手的伺服閥箱，其特征在于所述伺服閥箱體 (2)的上表面上設(shè)有環(huán)形密封槽，該環(huán)形密封槽內(nèi)容置有0形密封圈(3)，伺服閥箱蓋(1) 和伺服閥箱體(2)通過所述0形密封圈(3)密封結(jié)合。
專利摘要本實用新型屬于水下機器人工程領(lǐng)域，具體地說是一種用于水下液壓機械手的伺服閥箱，包括密封安裝的伺服閥箱蓋及伺服閥箱體，伺服閥箱體的兩側(cè)壁上設(shè)有多個鎖閥，各鎖閥分別與機械手各關(guān)節(jié)液壓執(zhí)行器連通，伺服閥箱體一端端面上設(shè)有進、回油管接頭，另一端端面上設(shè)有水密接插件和補償油管接頭；在伺服閥箱蓋罩著的伺服閥箱體的上表面上，設(shè)有控制器及多個伺服閥，每個伺服閥分別與控制器的輸入端電連接，控制器的輸出端由伺服閥箱體穿出、接至機械手的關(guān)節(jié)位置傳感器；多個伺服閥通過液壓油路并聯(lián)于進油管接頭及回油管接頭之間，每個伺服閥均與一個鎖閥相連通，在伺服閥箱蓋上設(shè)有排氣閥。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、故障率低、安全可靠等優(yōu)點。
文檔編號F15B13/02GK202219506SQ201120295920
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者孫斌, 張奇峰, 張竺英, 張艾群, 李玲瓏 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所