一種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)，主要包括水壓動力源、水壓高頻電磁開關(guān)閥組、水壓回轉(zhuǎn)執(zhí)行元件和監(jiān)測控系統(tǒng)幾個部分，其中水壓控制閥組由四個結(jié)構(gòu)完全相同的高頻響水壓電磁開關(guān)閥組成，水壓回轉(zhuǎn)執(zhí)行元件采用安裝有角度編碼器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工控機(jī)與序控制器實現(xiàn)通訊，通過程序控制器發(fā)出的脈沖寬度調(diào)制信號實現(xiàn)對四個水壓高頻電磁開關(guān)閥開啟與關(guān)閉的時間控制，從而實現(xiàn)水壓擺動缸或馬達(dá)位置、速度的精確數(shù)字控制。該純水液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，以純水為工作介質(zhì)，整個系統(tǒng)為開式回路，直接從系統(tǒng)環(huán)境中吸水和排水，能夠避免油壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)必須設(shè)為閉式回路、系統(tǒng)需要增設(shè)壓力補償裝置、泄漏會造成環(huán)境污染等問題。
【專利說明】
一種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于流體傳動與控制領(lǐng)域，涉及以純水為工作介質(zhì)的液壓機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，尤其涉及一種在水下使用的機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水液壓傳動技術(shù)在水下作業(yè)工具、水下機(jī)器人、潛器浮力調(diào)節(jié)等水下工程技術(shù)領(lǐng)域具有獨特的使用優(yōu)勢，在某些場合甚至是唯一的選擇。這是因為傳統(tǒng)的以液壓油為工作介質(zhì)的液壓系統(tǒng)，必須設(shè)計成閉式循環(huán)結(jié)構(gòu)并配置壓力補償器，隨著水深的增加，補償器需要承受的背壓越高，造成系統(tǒng)越發(fā)笨重復(fù)雜。尤其需要指出的是，液壓油一旦泄漏對水下環(huán)境會造成嚴(yán)重污染。水液壓系統(tǒng)以純水作為工作介質(zhì)，利用水壓栗直接從周邊水域吸入水，系統(tǒng)做完功后又直接排回至周邊環(huán)境，無需考慮封裝、壓力補償?shù)葐栴}，系統(tǒng)配置簡單，不污染環(huán)境，因此適合在水下尤其是大深度海洋環(huán)境中應(yīng)用。
[0003]由于液壓機(jī)械手具有控制精度高，響應(yīng)速度快等特點，所以相配套液壓系統(tǒng)在容積效率、泄漏、靜動態(tài)性能等方面都要有較高要求。然而與液壓油相比，純水(包括淡水、海水)的粘度低、潤滑性差，在同等工況下通過相同摩擦副間隙時純水(包括淡水、海水)的泄漏流量要比液壓油增大近30倍，從而引起容積效率、控制精度的顯著降低。目前，國內(nèi)外所研制的液壓機(jī)械手主要以油壓為工作介質(zhì)油壓系統(tǒng)為主，其中的控制元件主要為油壓比例閥或伺服閥，對傳動介質(zhì)的污染度提出了更高的要求。由于以水液壓比例閥或伺服閥至今發(fā)展并不成熟，限制了水液壓系統(tǒng)在液壓機(jī)械手的中的應(yīng)用。但是，以水為工作介質(zhì)的錐閥類運動部件之間配合公差小、動作靈敏，可實現(xiàn)微小或零泄漏，同樣可以滿足機(jī)械手在控制精度和速度方面的要求。如何克服現(xiàn)有水液壓元件在密封、可靠性等方面的不足，并以水液壓元件為基本單元研制出滿足液壓機(jī)械手需要的水液壓系統(tǒng)，對于擴(kuò)展機(jī)械手的應(yīng)用場所，避免環(huán)境污染等問題都具有重要意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提供一種水壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)，可以應(yīng)用于以水工作介質(zhì)的液壓機(jī)械手，避免油壓機(jī)械手需要壓力補償裝置、泄漏會造成污染等問題。為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)，主要包括水壓動力源、水壓高頻電磁開關(guān)閥組、水壓回轉(zhuǎn)執(zhí)行元件和監(jiān)測控系統(tǒng)幾個部分，其特征在于:水壓柱塞栗(I)入口處安裝過濾器(3)并由潛水電機(jī)(2)驅(qū)動，水壓柱塞栗(I)的出口并聯(lián)設(shè)置有第二水壓高頻電磁開關(guān)閥(7)、第三水壓高頻電磁開關(guān)閥(8)和水壓溢流閥(4)，其中水壓溢流閥(4)的入口安裝有壓力表(5);第二水壓高頻電磁開關(guān)閥(7)的出口分為兩路:一路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)的進(jìn)出水口 I連接，另一路連接到第一水壓高頻電磁開關(guān)閥(6)的入口；第三水壓高頻電磁開關(guān)閥(8)的出口分為兩路:一路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)的進(jìn)出水口 II連接，另一路連接到第四水壓高頻電磁開關(guān)閥(9)的入口；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)內(nèi)安裝角度編碼器(11)，并通過傳動軸與負(fù)載(12)連接;水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)的信號輸出端分別通過水密線纜與程序控制器
(13)連接，角度編碼器(11)的信號輸入、輸出端別通過水密線纜與程序控制器(13)連接，程序控制器(13)與工控機(jī)(14)通過線纜實現(xiàn)通訊。
[0006]所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)為水壓擺動缸或馬達(dá)。
[0007]所述的一種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)，水壓高頻電磁開關(guān)閥組由四個結(jié)構(gòu)完全相同的水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)組成，每個水壓高頻電磁開關(guān)閥的閥芯采用錐閥密封結(jié)構(gòu)。
[0008]—種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓的控制方法，根據(jù)水壓機(jī)械手關(guān)節(jié)位置、速度的控制需要，由程序控制器(13)和工控機(jī)(14)發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號，實現(xiàn)水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)開啟與關(guān)閉的時間控制，從而實現(xiàn)水壓擺動缸或馬達(dá)(10)位置、速度的精確數(shù)字控制。
[0009]與【背景技術(shù)】相比，本實用新型所具有的有益效果是:
[0010](I)該水壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，以純水為工作介質(zhì)，整個系統(tǒng)為開式回路，直接從系統(tǒng)工作環(huán)境中吸水和排水，能夠避免油壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)必須設(shè)為閉式回路、系統(tǒng)需要增設(shè)壓力補償裝置、泄漏會造成環(huán)境污染等問題；
[0011](2)利用程序控制器和工控機(jī)發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號，控制高頻電磁開關(guān)閥組的開啟與關(guān)閉時間，從而實現(xiàn)水壓擺動缸或馬達(dá)的精確數(shù)字控制，滿足液壓機(jī)械手的高精度、高頻響控制要求。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0013]圖1中的標(biāo)記為:1-水壓柱塞栗，2-潛水電機(jī)，3-過濾器，4-水壓溢流閥，5-壓力表，6-第一水壓高頻電磁開關(guān)閥，7-第二水壓高頻電磁開關(guān)閥，8-第三水壓高頻電磁開關(guān)閥，9-第四水壓高頻電磁開關(guān)閥，10-執(zhí)行機(jī)構(gòu)，11-角度編碼器，12-負(fù)載，13-程序控制器，14-工控機(jī)，1-水壓擺動缸或馬達(dá)進(jìn)出水口，I1-水壓擺動缸或馬達(dá)進(jìn)出水口。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型提供一種水壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)，下面將結(jié)合附圖對具體的實施方式做進(jìn)一步的說明。如圖1所示，主要包括水壓動力源、水壓高頻電磁開關(guān)閥組、水壓回轉(zhuǎn)執(zhí)行元件和監(jiān)測控系統(tǒng)幾個部分，水壓柱塞栗(I)入口處安裝過濾器(3)并由潛水電機(jī)(2)驅(qū)動，水壓柱塞栗(I)的出口并聯(lián)第二水壓高頻電磁開關(guān)閥(7)、第三水壓高頻電磁開關(guān)閥(8)和水壓溢流閥(4)，其中水壓溢流閥的入口安裝壓力表(5);第二水壓高頻電磁開關(guān)閥(7)的出口分為兩路:一路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)的進(jìn)出水口 I連接，另一路連接到第一水壓高頻電磁開關(guān)閥
(6)的入口；水壓高頻電磁開關(guān)閥(8)的出口也分為兩路:一路與水壓擺動缸或馬達(dá)(10)的進(jìn)出水口 II連接，另一路連接到水壓高頻電磁開關(guān)閥(9)的入口；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)內(nèi)安裝角度編碼器(11)，并通過傳動軸與負(fù)載(12)連接;水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)的信號輸出端分別通過水密線纜與程序控制器(13)連接，角度編碼器(11)的信號輸入、輸出端別通過水密線纜與程序控制器(13)連接，程序控制器(13)與工控機(jī)(14)通過線纜實現(xiàn)通訊。
[0015]水壓擺動缸或馬達(dá)是單葉片或雙葉片或多葉片水壓擺動缸或連續(xù)回轉(zhuǎn)的水壓馬達(dá)。
[0016]水壓高頻電磁開關(guān)閥組由四個結(jié)構(gòu)完全相同的水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)組成，每個水壓高頻電磁開關(guān)閥的閥芯采用錐閥密封結(jié)構(gòu)。
[0017]根據(jù)水壓機(jī)械手關(guān)節(jié)位置、速度的控制需要，由程序控制器(13)和工控機(jī)(14)發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號，實現(xiàn)水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)開啟與關(guān)閉的時間控制，從而實現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(1)位置、速度的精確數(shù)字控制。
[0018]本實用新型中的程序控制器(13)、工控機(jī)(14)、變頻器(15)置于水面以上，其它所有元器件均在水面以下即浸入水中，通過水密封裝后也可整體置于水下。
[0019]本實用新型中所提到的純水液壓系統(tǒng)及其控制方法不局限于水下機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動，也可以應(yīng)用于水上、水下等其它位置、速度控制的應(yīng)用場所。
【主權(quán)項】
1.一種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)，主要包括水壓動力源、水壓高頻電磁開關(guān)閥組、水壓回轉(zhuǎn)執(zhí)行元件和監(jiān)測控系統(tǒng)幾個部分，其特征在于:水壓柱塞栗(I)入口處安裝過濾器(3)并由潛水電機(jī)(2)驅(qū)動，水壓柱塞栗(I)的出口并聯(lián)設(shè)置有第二水壓高頻電磁開關(guān)閥(7)、第三水壓高頻電磁開關(guān)閥(8)和水壓溢流閥(4)，其中水壓溢流閥(4)的入口安裝有壓力表(5);第二水壓高頻電磁開關(guān)閥(7)的出口分為兩路:一路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)的進(jìn)出水口 I連接，另一路連接到第一水壓高頻電磁開關(guān)閥(6)的入口；第三水壓高頻電磁開關(guān)閥(8)的出口分為兩路:一路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)的進(jìn)出水口 II連接，另一路連接到第四水壓高頻電磁開關(guān)閥(9)的入口；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)內(nèi)安裝角度編碼器(11)，并通過傳動軸與負(fù)載(12)連接;水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)的信號輸出端分別通過水密線纜與程序控制器(13)連接，角度編碼器(11)的信號輸入、輸出端別通過水密線纜與程序控制器(13)連接，程序控制器(13)與工控機(jī)(14)通過線纜實現(xiàn)通訊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)，其特征在于:所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)為水壓擺動缸或馬達(dá)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于機(jī)械手關(guān)節(jié)驅(qū)動的純水液壓系統(tǒng)，其特征在于:水壓高頻電磁開關(guān)閥組由四個結(jié)構(gòu)完全相同的水壓高頻電磁開關(guān)閥(6，7，8，9)組成，每個水壓高頻電磁開關(guān)閥的閥芯采用錐閥密封結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F15B21/02GK205521364SQ201620051424
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】聶松林, 張振華, 楊宏磊
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)