【正文】 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 第 1 頁 共 21 頁 目 錄 前言 2 確定對液壓系統(tǒng)的工作要求 2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 3 液壓系統(tǒng)原理圖 3 液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 4 液壓系統(tǒng)工作原理 4 液壓系統(tǒng)特點分析 7 電氣系統(tǒng)原理圖 8 電氣系統(tǒng)工作原理 8 電氣系統(tǒng)特點分析 10 計算和選擇液壓元件 11 —— 液壓缸、液壓馬達 11 件 —— 液壓泵 14 —— 方向閥、壓力閥、流量閥 16 —— 管道、管接頭、濾油器、油箱 17 —— 液壓油 18 液壓系統(tǒng)性能的驗算 19 19 19 19 結(jié)束語 19 致謝 19 參考文獻 20 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 第 2 頁 共 21 頁 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 施中秋 指導老師：梁棟 副教授 （華 南熱帶農(nóng)業(yè)大學工學院 海南儋州 571737） [摘要 ] 機械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操 作的自動裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及 笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應用。機械手一般由執(zhí)行機構(gòu)、 驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測裝置三大部分組成，智能機械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。本 篇介紹的工業(yè)機械手屬圓柱坐標式、全液壓驅(qū)動機械手。本篇根據(jù)液壓系統(tǒng)設計的一般程序， 分四步詳細地介紹了工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計過 程，其中第 3 步擬定液壓系統(tǒng)原理圖是重 點。 [關鍵詞 ] 機械手 液壓 電氣 前言 工業(yè)機械手的技術參數(shù)是說明機械手規(guī)格與性能的具體指標，一般有以下幾個方面： ⑴握取重量。握取重量標明了機械手的負載能力。這項參數(shù)與機械手的運動速度有關，通常指正常運行速度所握取的工件重量。 ⑵運動速度。運動速度是反映機械手性能的一項重要技術參數(shù)。它與機械手握取重量、定位、精度等參數(shù)都有密切關系，同時也直接影響機械手的運動周期。 ⑶自由度。確定工業(yè)機械手的手部在運動空間的位置和姿態(tài)的、獨立的變化參數(shù)就是工業(yè)機械手的自由 度。自由度越多，其動作越靈活，適應性越強，但結(jié)構(gòu)也相應越復雜。一般具有 4～ 6 個自由度即滿足使用要求。 ⑷定位精度。定位精度即重復定位精度，是衡量機械手工作質(zhì)量的又一項重要指標。定位精度的高低取決于位置控制方式以及運動部位本身的制造精度和剛度，與握取重量、運動速度等也有密切關系。 確定對液壓系統(tǒng)的工作要求 根據(jù)工況要求，執(zhí)行機構(gòu)要具有手臂升降、手臂伸縮、手臂回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)四個自由度。執(zhí)行機構(gòu)相應由手臂升降機構(gòu)、手臂伸縮機構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)、手腕回轉(zhuǎn)機構(gòu)、手指夾緊機構(gòu)和回轉(zhuǎn)定位機構(gòu)等組成，每一部分均由液壓缸 驅(qū)動與控制它完成的動作循環(huán)為：插定位銷→手臂前伸→手指張開→手指夾緊抓料→手臂上升→手臂縮回→手腕回轉(zhuǎn) ?180 →拔定位銷→手臂回轉(zhuǎn) ?95 →插定位銷→手臂前伸→手臂中?！种杆砷_→手指閉合→手臂縮回→手臂下降→手腕回轉(zhuǎn)復位→拔定位銷→手臂回轉(zhuǎn)復位→待料，泵卸載。 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 第 3 頁 共 21 頁 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖 手臂伸縮缸29手臂回轉(zhuǎn)缸30 手指夾緊缸32 手腕回轉(zhuǎn)缸31 定位缸33手臂升降缸3Y4Y5Y 6Y7Y 8Y 9Y10Y 11Y12Y1Y 2Y1 23 45 678925K2623 24222117 1816 20151413121110192728 工業(yè)機械手 液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 動作順序 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y K26 插定位銷 + + + 手臂前伸 + + + 手指張開 + + + + 手指抓料 + + + 手臂上升 + + + 手臂縮回 + + + 手腕回轉(zhuǎn) + + + + 拔定位銷 + 手臂回轉(zhuǎn) + + 插定位銷 + + + 手臂前伸 + + + 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 第 4 頁 共 21 頁 手臂中停 + + 手指張開 + + + + 手指閉合 + + + 手臂縮回 + + + 手臂下降 + + + 手腕反轉(zhuǎn) + + + + 拔定位銷 + 手臂反轉(zhuǎn) + + 待料卸載 + + 液壓系統(tǒng)工作原理 插定位銷（ 1 ?Y 、 12 ?Y ） 按下油泵起動按鈕后，雙聯(lián)葉片泵 2 同時供油，電磁鐵 1Y、 2Y 帶電，油液經(jīng)溢流閥 3 和 4 至油箱，機械手處于待料卸荷狀態(tài)。 當棒料到達待上料位置，啟動程序動作。電磁鐵 1Y 帶電， 2Y 不帶電，使泵 1 繼續(xù)卸荷，而泵 2 停止卸荷，同時 12Y 通電。 進油路：泵 2→閥 6→減壓閥 8→閥 9→閥 25（右）→定位缸左腔。 此時，插定位銷以保證初始位置準確。定位缸沒有回油路，它是依靠彈簧復位的。 手臂前伸（ 5 ?Y 、 12 ?Y ） 插定位銷后，此支路系統(tǒng)油壓升高，使繼電器 K26 發(fā)訊，接通電磁鐵 5Y，泵 1 和泵 2經(jīng)相應的單向閥匯流到電液換向閥 14 左位，進入手臂伸縮缸油腔。 進油路：泵 1→單向閥 5→閥 14（左）→手臂伸縮缸右腔 泵 2→閥 6→閥 7→↑ 回油路：手臂伸縮缸左腔→單向調(diào)速閥 15→閥 14（左）→油箱 手指張開（ 1 ?Y 、 9 ?Y 、 12 ?Y ） 手臂前伸至適當位置，行程開關發(fā)訊，電磁鐵 1Y、 9Y 帶電，泵 1 卸載，泵 2 供油，經(jīng)單向閥 6 電磁閥 20 左位，進入手指夾緊缸右腔?；赜吐窂淖笄煌ㄟ^液控單向閥 21 及閥 20左位進入油箱。 進油路：泵 2→閥 6→電磁閥 20（左）→手指夾緊缸右腔 回油路：手指夾緊缸左腔→閥 21→電磁閥 20（左）→油箱 手指抓料（ 1 ?Y 、 12 ?Y ） 手指張開后，時間繼電器延時。待棒料由送料機構(gòu)送到手指 區(qū)域時，繼電起器發(fā)訊使9Y 斷電，泵 2 的壓力油通過閥 20 的右位進入缸的左腔，使手指夾緊棒料。 進油路：泵 2→閥 6→閥 20（右）→閥 21→手指夾緊缸左腔 回油路：手指夾緊缸右腔→閥 20（右）→油箱 手臂上升（ 3 ?Y 、 12 ?Y ） 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 第 5 頁 共 21 頁 當手指抓料后，手臂上升。此時，泵 1 和泵 2 同時供油到升降缸。主油路為： 進油路：泵 1→單向閥 5→閥 10（左）→閥 11→閥 12→手臂升降缸下腔 泵 2→閥 6→閥 7→↑ 回油路：手臂升降缸上腔 →閥 13→閥 10（左）→油箱 手臂縮回（ 6 ?Y 、 12 ?Y ） 手臂上升至預定位置，碰行程開關， 3Y 斷電，電液換向閥 10 復位， 6Y 帶電。泵 1 和泵 2 一起供油至電液換向閥 14 右端，壓力油通過單向調(diào)速閥 15 進入伸縮缸左腔，而右腔油液經(jīng)閥 14 右端回油箱。 進油路：泵 1→閥 5→閥 14（右）→閥 15→手臂伸縮缸左腔 泵 2→閥 6→閥 7→↑ 回油路：手臂伸縮缸右腔→閥 14（右）→油箱 手腕回轉(zhuǎn)（ 1 ?Y 、 10 ?Y 、 12 ?Y ） 當手臂上的碰塊碰到行程開關時， 6Y 斷電，閥 14 復位， 1Y、 10Y 通電。此時，泵 2單獨供油至閥 22 左端，通過閥 24 進入手腕回轉(zhuǎn)油缸，使手腕回轉(zhuǎn) ?180 。 進油路：泵 2→閥 6→閥 22（左）→閥 24→手腕回轉(zhuǎn)缸 回油路：手腕回轉(zhuǎn)缸→閥 23→閥 22（左）→油箱 拔定位銷（ 1 ?Y ） 當手腕上的碰塊碰到行程開關時， 10Y、 12Y 斷電，閥 2 25 復位，定位缸油液經(jīng)閥25 左端回油箱，彈簧作用拔定位銷。 回油路：定位缸左腔→閥 25（左）→油箱 定位缸沒有進油路，它是在彈簧作用下前進的。 手臂回轉(zhuǎn)（ 1 ?Y 、 7 ?Y ） 定位缸支路無油壓后，壓力繼電器 K26 發(fā)訊，接通 7Y。泵 2 的壓力油進入閥 6 經(jīng)換向閥 16 左端通過單向調(diào)速閥 18 最后進入手臂回轉(zhuǎn)缸，使手臂回轉(zhuǎn) ?95 。 進油路：泵 2→閥 6→換向閥 16（左）→單向調(diào) 速閥 18→手臂回轉(zhuǎn)缸 回油路：手臂回轉(zhuǎn)缸→單向調(diào)速閥 17→換向閥 16（左）→行程節(jié)流閥 19→油箱 插定位銷（ 1 ?Y 、 12 ?Y ） 當手臂回轉(zhuǎn)碰到行程開關時， 7Y 斷電， 12Y 重又通電，插定位銷同 1。 1手臂前伸（ 5 ?Y 、 12 ?Y ） 此時的動作順序同 7。 1手臂中停（ 12 ?Y ） 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 第 6 頁 共 21 頁 當手臂前伸碰到行程開關后 ， 5Y 斷電，伸縮缸停止動作，確保手臂將棒料送到準確位置處，“手臂中停”等主機夾頭夾緊棒料，夾頭夾緊棒料后，時間繼電器發(fā)訊。 1手指張開（ 1 ?Y 、 9 ?Y 、 12 ?Y ） 接到繼電器信號后， 1Y、 9Y 通電，手指張開同 3。并啟動時間繼電器延時，主機夾頭移走棒料后，繼電器發(fā)訊。 1手指閉合（ 1 ?Y 、 12 ?Y ） 接繼 電器信號，