[发明专利]机器人液压关节模组

摘要

本专利公开了一种机器人液压关节模组，包括电液一体球形泵动力系统、液压马达(41)及控制系统，在外壳(1)上设置有基座(21)；电液一体球形泵动力系统是由具有正反转功能的球形泵(40)、电机定子(3)和电机转子(4)构成，球形泵(40)与电机转子(4)固定连接，球形泵(40)设置在连接板的一侧，液压马达(41)设置在连接板(7)的另一侧，在缸套(13)上连接有缸套端盖(14)，缸套端盖(14)上设置有连接环；控制器(27)与电机、传感器和刹车系统电连接，用于接收传感器信号、控制电机的运转、刹车系统的启停等。本专利的优点是结构简单、扭矩大、功率质量比大，运动柔性好，可以模块化使用。

主权项

1.机器人液压关节模组，其特征是：包括设置在外壳(1)内的电液一体球形泵动力系统、液压马达(41)及控制系统，在外壳(1)上设置有基座(21)，其中：

所述电液一体球形泵动力系统是由具有正反转功能的球形泵(40)、电机定子(3)和电机转子(4)构成，转子连接体(2)为一端开口的圆筒型结构，球形泵(40)置于转子连接体(2)的圆柱内腔内，转子连接体(2)的外圆柱面与电机转子(4)的内圆柱面固定连接，电机定子(3)和连接板(7)固定在外壳(1)圆柱内腔的内圆柱面上；连接板(7)的一侧中央向内凹入一与缸盖(22)顶端圆柱凸台相配的圆柱空腔，在连接板(7)的另一侧中央向外伸出一中心轴(34)；在中心轴(34)和缸盖(22)内设置有液压油路；球形泵(40)的泵壳(6)的顶端法兰端面与连接板(7)的一侧端面贴合并通过螺钉固定在连接板(7)的该侧端面上，缸盖(22)顶端伸出泵壳(6)的圆柱凸台插入连接板(7)上的圆柱空腔后，缸盖(22)顶端圆柱凸台的端面与连接板(7)凹入的圆柱空腔的底面紧密贴合，缸盖(22)上的两个进排油孔(16)与中心轴(34)内的两个进排油孔(16)分别接通，缸盖(22)上的两个溢流通道(35)与连接板(7)上的两个溢流通道(35)分别接通；转子连接体(2)的底端向内凸出一驱动轴(42)与球形泵(40)的转盘(25)连接，在转子连接体(2)的内圆柱面与球形泵(40)的泵壳(6)外圆柱面之间设置有C轴承(5)，转子连接体(2)的底端向外伸出一支撑轴(43)，在支撑轴(43)上连接有D轴承(29)和轴承压盖(30)，轴承压盖(30)固定在壳体(1)上，转子连接体(2)以C轴承(5)和D轴承(29)作为旋转支撑；在轴承压盖(30)的外侧端面上设置有电器端盖(28)，弹性储油器(31)设置在轴承压盖(30)与电器端盖(28)所形成的封闭容腔内，弹性储油器(31)与电机定子(3)与泵壳(6)之间的容腔接通；

所述液压马达(41)设置在连接板(7)上伸出中心轴(34)的一侧，液压马达(41)包括缸套(13)、椭圆轮(17)、叶片(19)、弹簧(20)，椭圆轮(17)固定在中心轴(34)上，缸套(13)环绕在中心轴(34)上并绕椭圆轮(17)转动，在缸套(13)的内圆柱面上设置有多个叶片槽(46)，在叶片槽(46)的根部设置有弹簧(20)，叶片(19)的一端压持在弹簧(20)上，另一端与椭圆轮(17)的外圆弧面贴合，叶片(17)随着缸套(13)绕椭圆轮(17)旋转时，叶片(19)压缩弹簧(20)并在叶片槽(46)内滑动，在缸套(13)连接叶片(19)一侧的圆环端面上通过螺钉连接有缸套端盖(14)，缸套端盖(14)、缸套(13)、椭圆轮(17)、叶片(19)组合构成液压马达(41)的两组封闭工作腔，两组封闭工作腔与中心轴(34)内的两个进排油孔(16)分别接通；在中心轴(34)的根部台阶圆柱面和缸套(13)之间设置有A轴承(15)，在中心轴(34)端部台阶圆柱面与缸套端盖(14)之间设置有B轴承(18)；在缸套端盖(14)上设置有连接环，连接环与机器人手部、臂部或者其它液压关节的基座(21)连接；

所述控制系统包括控制器(27)、传感器和刹车系统；刹车系统和传感器设置在液压马达(41)的缸套(13)与连接板(7)侧面之间，刹车系统用于液压马达(41)刹车控制，传感器用于感知缸套(13)的转动角度、转动速度信息；控制器(27)设置在轴承压盖(30)与电器端盖(28)形成的空腔内，控制器(27)与电机、传感器和刹车系统电连接，用于接收传感器信号、控制电机的运转、刹车系统的启停等。

2.根据权利要求1所述的机器人液压关节模组，其特征是：中心轴(34)是一从连接板(7)端面中央伸出的直径依次变小的台阶轴，在中心轴(34)内设置有两个进排油孔(16)和两个溢流通道(35)，中心轴(34)上的两个进排油孔(16)和两个溢流通道(35)的一端开口位于连接板(7)圆柱空腔的底部端面上；两个进排油孔(16)的另一端分别与设置在中心轴(34)与液压马达(41)的两组封闭工作腔所在的外圆柱面上的进排油端口(35)接通；中心轴(34)内的两个溢流通道(35)为盲孔，其中一个溢流通道(35)的盲端与中心轴(34)内的一个进排油孔(16)接通，另一个溢流通道(35)的盲端与中心轴(34)内的另一个进排油孔(16)接通，在中心轴(34)内每个溢流通道(35)口部设置有单向阀(39)，液压油从连接板(7)上溢流通道(35)的口部经单向阀(39)可进入中心轴(34)内的进排油孔(16)；在缸盖(22)顶部凸起的圆柱凸台圆柱面上设置有两个溢流孔(44)，在连接板(7)和泵壳(6)的结合面上相应的设置两个溢流槽(36)，缸盖(22)上每个溢流孔(44)的一端与缸盖(22)上的溢流通道(35)接通，另一端与溢流槽(36)接通；每个溢流槽(36)的一端与溢流孔(44)连通，另一端与泵壳(6)与电机定子(3)之间的空腔接通。

3.根据权利要求1所述的机器人液压关节模组，其特征是：两组封闭工作腔分别与设置在椭圆轮(17)外圆弧面上的两组进排油端口(45)接通，椭圆轮(17)外圆弧面上的两组进排油端口(45)与中心轴(34)圆柱面上的相应的两组进排油端口(45)分别接通。

4.根据权利要求1所述的机器人液压关节模组，其特征是：进排油端口(45)为两组，一组进排油端口(45)径向贯通中心轴(34)和椭圆轮(17)，两端开口在椭圆轮(17)的外圆弧面上并以椭圆轮(17)的中心为对称，并与中心轴(34)内的一个进排油孔(16)接通；另一组进排油端口(45)径向贯通中心轴(34)和椭圆轮(17)，两端开口在椭圆轮(17)的外圆弧面上并以椭圆轮(17)的中心为对称，并与中心轴(34)内的另一个进排油孔(16)接通；两组进排油端口(45)沿中心轴(34)的轴向相互错开，在中心轴(34)连接椭圆轮(17)的台阶圆柱面上两组进排油端口(45)开口之间的设置有密封环。

5.根据权利要求1所述的机器人液压关节模组，其特征是：液压马达(41)的封闭工作腔为四组，以椭圆轮(17)的椭圆中心为对称分布在在椭圆长轴的两侧，在椭圆长轴每侧的两组封闭工作腔分别与中心轴(34)内的两个进排油孔(16)接通。

6.根据权利要求1所述的机器人液压关节模组，其特征是：刹车系统包括环形的刹车盘(8)、环形的电磁铁(9)和环形的衔铁(12)，刹车盘(8)设置在中心轴(34)根部台阶圆柱面上，通过螺钉连接在连接板(7)的侧面上，电磁铁(9)安装固定在刹车盘(8)端面上的环形凹槽内，衔铁(12)通过压簧、销钉和螺栓压持在缸套(13)与刹车盘(8)相对的端面上，衔铁(12)随同缸套(13)旋转。

7.根据权利要求1所述的机器人液压关节模组，其特征是：在刹车系统的刹车盘(8)的外圆周与外壳(1)内圆周之间的环形空腔内设置有传感器，传感器包括读卡器(10)和磁性环(11)，读卡器(10)固定在刹车盘(8)与外壳(1)之间的环形空腔内，与固定在缸套(13)的外圆周侧面上的环形磁性环(11)相对且之间留有间隙。