CN209350274U - 一种具有双自由度的重载液压机械爪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双自由度的重载液压机械爪，包括夹持组件、直动驱动组件和回转驱动组件；夹持组件用于与被操作对象直接接触，提供夹持力；直动驱动组件实现直动自由度；回转驱动组件实现回转自由度；夹持组件包括上下对称的两部分，每部分包括夹头、夹头连杆和夹头辅杆，两部分之间通过直动连杆连接；直动驱动组件安装在直动驱动外壳内，包含支架、静油环、动油环、活塞和活塞杆；回转驱动组件包括摆动缸、摆动缸驱动轴、回转驱动外壳；本实用新型利用液压为动力，具有直动和回转双自由度，通过两组轴承抵抗整体受到弯矩，通过花键传动大转矩，适用于重载工况。本实用新型机械爪结构紧凑，功能完备，具有极佳的工程应用前景。

Description

一种具有双自由度的重载液压机械爪

技术领域

本实用新型属于液压工程领域，涉及液压机器人、液压机械臂等机械爪部位，尤其涉及一种具有双自由度的重载液压机械爪。

背景技术

液压机械臂广泛运用于各种工程领域，尤其适用于重载工况。机械爪作为液压机械臂执行件的最末端，其抗弯矩、抗扭矩以及传递重载的能力尤为重要。现有机械爪大多仅具有开合自由度，其回转自由度要靠机械臂辅助实现，而少数具有双自由度的机械爪则均利用非标定制，不具有组件的互换性，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提出一种具有双自由度的重载液压机械爪。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有双自由度的重载液压机械爪，包括夹持组件、直动驱动组件和回转驱动组件；所述夹持组件包括上下对称的两部分，每部分包括夹头、夹头连杆和夹头辅杆，两部分之间通过直动连杆连接；夹头与夹头连杆构成转动副；夹头连杆与直动驱动组件构成转动副；夹头连杆与直动连杆构成转动副；夹头与夹头辅杆构成转动副；夹头辅杆与直动驱动组件构成转动副；所述直动驱动组件安装在直动驱动外壳内，包含支架、静油环、动油环、活塞和活塞杆；所述直动驱动外壳上具有与直动驱动组件的油路连通的油口；直动驱动组件的前端与后端分别安装一组轴承；静油环和直动驱动外壳二者保持静止；静油环的外表面设有若干沿周向布置的静密封圈沟槽，静油环和直动驱动外壳之间通过安装在静密封圈沟槽中的密封圈实现静密封；动油环通过花键和回转驱动组件连接，动油环和支架固定连接；活塞位于动油环的中心轴上，活塞杆与直动连杆固定连接；静油环的内表面设有若干沿周向布置的动密封沟槽；动油环和静油环之间通过安装于动密封沟槽中的组合密封件实现动密封；所述动油环内的活塞运动极限位置处设置缓冲凸台；所述静油环上设计有两个静油环油口，分别用于输入外界供给的高压油液、把低压油液输出给外界；静油环内表面设有沿周向布置的两个油槽，位置分别对应于两个静油环油口；所述动油环上设计有两个外油口，静油环的两个油槽内的油液分别通过两个外油口进入动油环内部；所述回转驱动组件包括摆动缸、摆动缸驱动轴、回转驱动外壳；花键加工在摆动缸驱动轴上，回转驱动外壳和直动驱动外壳通过摆动缸连接板固定连接；回转驱动外壳实现摆动缸的油液进油、回油与外界的联通。

进一步地，所述直动驱动组件的前端安装由两个轴承双列对顶形成的一组轴承。

进一步地，所述直动驱动组件前端安装的轴承的润滑油液通过油封密封。

进一步地，在动油环上设计两个用于加工油液通道的加工口，加工口在使用时通过油堵密封。

进一步地，所述回转驱动组件还包括角度编码器，角度编码器与摆动缸驱动轴相连。

本实用新型的有益效果是：通过液压提供动力，靠回转驱动组件和直动驱动组件实现机械爪回转和直动两个自由度的运动，直动驱动组件可以实现机械爪的开合。回转驱动组件通过花键和直动驱动组件连接，提供较大的转矩。通过位于机械爪中部的两组轴承，保证了机械爪整体结构的刚度，可以抵抗重载作业时产生的弯矩，内缩式缓冲腔实现了直动驱动组件极限位置的缓冲同时防止活塞堵死油口，保证了机械爪整体结构的紧凑。该机械爪具有回转和直动双自由度且适用于重载工况，具有极佳的工程应用前景。

附图说明

图1是具有双自由度的重载液压机械爪整体轴测图；

图2是机械爪剖视图；

图3是静油环剖视图；

图4是动油环剖视图；

图5是自由度实现原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提供的一种具有双自由度的重载液压机械爪，包括夹持组件1、直动驱动组件2和回转驱动组件3；其中，夹持组件1用于与被操作对象直接接触，提供夹持力；直动驱动组件2实现了直动自由度；回转驱动组件3实现了回转自由度。

如图1、2所示，所述夹持组件1包括上下对称的两部分，每部分包括夹头1.1、第一夹头转轴1.2、第一轴承1.3、夹头连杆1.4、第二轴承1.5、连杆转轴1.6、第三轴承1.7、第二夹头转轴1.8、夹头辅杆1.9、直动连杆转轴1.10，两个部分之间通过直动连杆1.11连接。夹头1.1通过第一夹头转轴1.2和第一轴承1.3，与夹头连杆1.4构成转动副。同理，夹头连杆1.4通过第二轴承1.5和连杆转轴1.6，与直动驱动组件2构成转动副；夹头1.1通过第三轴承1.7和第二夹头转轴1.8，与夹头辅杆1.9构成转动副；夹头连杆1.4通过直动连杆转轴1.10和直动连杆1.11构成转动副。夹头辅杆1.9与直动驱动组件2构成转动副。所述转动副可以实现夹持组件各部分的相对转动运动，可以将活塞杆2.8产生的直动运动通过各转动副的转动运动转变为整个夹持组件的张开与闭合运动。

如图1、2、3所示，所述直动驱动组件2实现了直动自由度，其中，直动驱动外壳2.4将整个直动驱动组件2包含在内，通过直动驱动外壳2.4上的油口可实现直动驱动组件2内部油液与外界的流通，第四轴承2.2和第五轴承2.3双列对顶作为第一组轴承，第六轴承2.5单独作为第二组轴承，两组轴承分别分布于直动驱动组件2前端与后端，且位于整个机械爪的中段前后端，可以有效抵抗重载作业时施加在机械爪整体的弯矩。油封2.1用于密封轴承的润滑油液。静油环2.6和直动驱动外壳2.4二者保持静止，不做回转运动。静油环2.6的外表面设有三个沿周向布置的第一静密封圈沟槽2.6.1、第二静密封圈沟槽2.6.3、第三静密封圈沟槽2.6.5，静油环2.6和直动驱动外壳2.4之间通过安装在第一静密封圈沟槽2.6.1、第二静密封圈沟槽2.6.3、第三静密封圈沟槽2.6.5中的密封圈实现静密封。动油环2.7通过花键3.4和回转驱动组件3连接，花键3.4可以传递大转矩，以实现机械爪夹持重物后的翻转功能等，动油环2.7和支架2.10通过螺栓固定连接，支架2.10与机械爪夹持组件1的夹头连杆1.4，通过第二轴承1.5和连杆转轴1.6构成转动副；活塞2.9位于动油环2.7的中心轴上，活塞杆2.8通过螺栓与直动连杆1.11固定连接；花键3.4带动动油环2.7回转运动，从而带动整个机械爪夹持组件1和活塞杆2.8、活塞2.9做回转运动。静油环2.6的内表面设有三个沿周向布置的第一动密封沟槽2.6.6、第二动密封沟槽2.6.7、第三动密封沟槽2.6.8；动油环2.7和静油环2.6之间通过安装于静油环第一动密封沟槽2.6.6、第二动密封沟槽2.6.7、第三动密封沟槽2.6.8中的组合密封件实现动密封。

如图3所示，所述直动驱动组件2中的静油环2.6上设计有第一静油环油口2.6.2、第二静油环油口2.6.4，其二者功能为输入外界供给直动驱动组件2的高压油液并把直动驱动组件2内的低压油液输出给外界。静油环2.6内表面设有沿周向布置的第一油槽2.6.9和第二油槽2.6.10，位置分别对应于第一静油环油口2.6.2、第二静油环油口2.6.4，可将油液配给和静油环做相对回转运动的动油环。

如图4所示，所述直动驱动组件2中的动油环2.7上设计有第一动油环外油口2.7.3、第二动油环外油口2.7.8，在静油环2.6中的第一油槽2.6.9和第二油槽2.6.10内的油液能够通过第一动油环外油口2.7.3和第二动油环外油口2.7.8进入动油环2.7内部，分别形成第一油液通道2.7.2和第二油液通道2.7.7。在加工过程中，为了方便第一油液通道2.7.2的加工，在动油环2.7上设计第一加工口2.7.1和第二加工口2.7.4，实际使用时将两个加工口用油堵堵上。在动油环2.7内的活塞2.9运动极限位置处设置缓冲凸台2.7.6可以起到机械爪闭合时极限位置的缓冲作用，同时为机械爪闭合极限位置时油液进入动油环提供了一定的空间，防止活塞2.9位于极限位置时堵死油口使得油液作用面积不足的情况出现。

如图2、3、4、5所示，机械爪作开合运动时直动驱动组件2中的油路联通情况如下：活塞2.9可在动油环2.7内作前进和回退运动，活塞2.9作前进运动时，通过活塞杆2.8前进推动直动连杆1.11前进，此时夹头连杆1.4以连杆转轴1.6为回转中心作转动运动，此时夹头1.1在夹头辅杆1.9的拉动下，绕第一夹头转轴1.2转动，使得夹头1.1始终保持夹持面水平状态，通过夹持组件1中的各转动副相互作用，实现了机械爪张开动作；活塞2.9作回退运动时，通过活塞杆2.8回退将直动连杆1.11回拉，此时夹头连杆1.4以连杆转轴1.6为回转中心作转动运动，此时夹头1.1在夹头辅杆1.9的拉动下，绕第一夹头转轴1.2转动，使得夹头1.1始终保持夹持面水平状态，通过夹持组件1中的各转动副相互作用，实现了机械爪闭合动作。机械爪闭合过程中，高压油液从第一静油环油口2.6.2进入第一油槽2.6.9，通过第一动油环外油口2.7.3，经过第一油液通道2.7.2，从第一动油环内油口2.7.5进入动油环2.7内，作用于动油环内活塞2.9有杆一端，低压油液经第二油液通道2.7.7由第二动油环外油口2.7.8进入静油环第二油槽2.6.10，由第二静油环油口2.6.4输出至外界。机械爪张开过程中，高压油液从第二静油环油口2.6.4进入第二油槽2.6.10，通过第二动油环外油口2.7.8经第二油液通道2.7.7进入东有环内，作用于动油环内活塞2.9无杆一端，低压油液经第一油液通道2.7.2从第一动油环外油口2.7.3进入静油环第一油槽2.6.9，通过第一静油环油口2.6.2输出至外界。

如图1、2所示，所述回转驱动组件3实现了回转自由度，其包括摆动缸3.3、摆动缸驱动轴3.5、回转驱动外壳3.2以及角度编码器3.6。花键3.4加工在摆动缸驱动轴3.5上，回转驱动外壳3.2和直动驱动外壳2.4通过摆动缸连接板3.1通过螺栓固定连接；角度编码器3.6与摆动缸驱动轴3.5相连，监测摆动缸回转角度。回转驱动外壳3.2可实现摆动缸3.3的油液进油、回油与外界的联通。

最后需要注意的是，上述说明只是本实用新型的一种具体应用实例，可以根据需要，设计多种直动驱动组件和回转驱动组件的形式，显然与本实用新型基本原理相同的其他应用实例也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有双自由度的重载液压机械爪，其特征在于，包括夹持组件(1)、直动驱动组件(2)和回转驱动组件(3)；

所述夹持组件(1)包括上下对称的两部分，每部分包括夹头(1.1)、夹头连杆(1.4)和夹头辅杆(1.9)，两部分之间通过直动连杆(1.11)连接；夹头(1.1)与夹头连杆(1.4)构成转动副；夹头连杆(1.4)与直动驱动组件(2)构成转动副；夹头连杆(1.4)与直动连杆(1.11)构成转动副；夹头(1.1)与夹头辅杆(1.9)构成转动副；夹头辅杆(1.9)与直动驱动组件(2)构成转动副；

所述直动驱动组件(2)安装在直动驱动外壳(2.4)内，包含支架(2.10)、静油环(2.6)、动油环(2.7)、活塞(2.9)和活塞杆(2.8)；所述直动驱动外壳(2.4)上具有与直动驱动组件(2)的油路连通的油口；直动驱动组件(2)的前端与后端分别安装一组轴承；静油环(2.6)和直动驱动外壳(2.4)二者保持静止；静油环(2.6)的外表面设有若干沿周向布置的静密封圈沟槽，静油环(2.6)和直动驱动外壳(2.4)之间通过安装在静密封圈沟槽中的密封圈实现静密封；动油环(2.7)通过花键(3.4)和回转驱动组件(3)连接，动油环(2.7)和支架(2.10)固定连接；活塞(2.9)位于动油环(2.7)的中心轴上，活塞杆(2.8)与直动连杆(1.11)固定连接；静油环(2.6)的内表面设有若干沿周向布置的动密封沟槽；动油环(2.7)和静油环(2.6)之间通过安装于动密封沟槽中的组合密封件实现动密封；所述动油环(2.7)内的活塞(2.9)运动极限位置处设置缓冲凸台(2.7.6)；

所述静油环(2.6)上设计有两个静油环油口，分别用于输入外界供给的高压油液、把低压油液输出给外界；静油环(2.6)内表面设有沿周向布置的两个油槽，位置分别对应于两个静油环油口；

所述动油环(2.7)上设计有两个外油口，静油环(2.6)的两个油槽内的油液分别通过两个外油口进入动油环(2.7)内部；

所述回转驱动组件(3)包括摆动缸(3.3)、摆动缸驱动轴(3.5)、回转驱动外壳(3.2)；花键(3.4)加工在摆动缸驱动轴(3.5)上，回转驱动外壳(3.2)和直动驱动外壳(2.4)通过摆动缸连接板(3.1)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有双自由度的重载液压机械爪，其特征在于，所述直动驱动组件(2)的前端安装由两个轴承双列对顶形成的一组轴承。

3.根据权利要求1所述的一种具有双自由度的重载液压机械爪，其特征在于，所述直动驱动组件(2)前端安装的轴承的润滑油液通过油封(2.1)密封。

4.根据权利要求1所述的一种具有双自由度的重载液压机械爪，其特征在于，在动油环(2.7)上设计两个用于加工油液通道的加工口，加工口在使用时通过油堵密封。

5.根据权利要求1所述的一种具有双自由度的重载液压机械爪，其特征在于，所述回转驱动组件(3)还包括角度编码器(3.6)，角度编码器(3.6)与摆动缸驱动轴(3.5)相连。