【正文】 →單向閥 5→電液換向閥 14（右）→ 15 的單向調(diào)速閥→手臂伸長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 29 縮缸左腔 泵 2→單向閥 6→單向閥 7→電液換向閥 14（右）→ 15的單向調(diào)速閥→手臂伸縮缸左腔 回油路：手臂伸縮缸右腔→電液換向閥 14（右）→油箱 （ 7） 手腕回轉(zhuǎn)（ 1 Y+、 10 Y+、 12 Y+） 當手臂上的碰塊碰到行程開關(guān)時， 6Y 斷電，電液換向閥 14復(fù)位， 1Y、 10Y通電。此時，泵 2 單獨供油至電液換向閥 22左端，通過 24的單向閥進入手腕回轉(zhuǎn)油缸，使手腕回轉(zhuǎn)。 進油路：泵 2→單向閥 6→電液換向閥 22（左）→ 24 的單向閥→手腕回轉(zhuǎn)缸 回油路：手腕回轉(zhuǎn)缸→ 23的調(diào)速閥→電液換向閥 22（左）→油箱 （ 8） 拔定位銷（ 1 Y+） 當手腕上的碰塊碰到行程開關(guān)時， 10Y、 12Y 斷電，電液換向閥 22 和二位二通換向 25 復(fù)位，定位缸油液經(jīng)閥 25 左端回油箱，彈簧作用拔定位銷。 進油路：定位缸沒有進油路，它是 在彈簧作用下前進的 回油路：定位缸左腔→閥 25（左）→油箱 （ 9） 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)。 進油路：泵 2→單向閥 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 （ 10） 插定位銷（ 1 Y+、 12 Y+） 當手臂回轉(zhuǎn)碰到行程開關(guān)時， 7Y 斷電， 12Y 重又通電，液壓油流入定位缸左腔，定位銷定位。 進油路：泵 2→單向閥 6→減壓閥 8→單向閥 9→二位二通閥 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(fù)位的。 （ 11） 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(yīng)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→三位四通電液換向閥 14（左）→手臂伸縮缸右腔 泵 2→單向閥 6→單向閥 7→三位四通電液換向閥 14（左）→手臂伸縮缸右腔 回油路：手臂伸縮缸左腔→ 15的調(diào) 速閥→三位四通電液換向閥 14（左）→長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 30 油箱 （ 12） 手臂中停（ 12 Y+） 當手臂前伸碰到行程開關(guān)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。 （ 13） 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。 （ 14） 手指閉合（ 1 Y+、 12 Y+） 接繼電器信號， 9Y 斷電，手指閉合，泵 2 的壓力油通過電磁閥 20（右位）進入缸的左腔，使手指夾緊 棒料。 進油路：泵 2→單向閥 6→電磁閥 20（右）→液控單向閥 21→手指夾緊缸左腔 回油路：手指夾緊缸右腔→電磁閥 20（右）→油箱 （ 15） 手臂縮回（ 6 Y+、 12 Y+） 當手指閉喝后， 1Y 斷電，使泵 1 和泵 2一起供油，同時 6Y通電，泵 1 和泵2一起供油至電液換向閥 14右端，壓力油通過 15的單向調(diào)速閥進入伸縮缸左腔，而右腔油液經(jīng)閥 14 右端回油箱。 進油路：泵 1→單向閥 5→電液換向閥 14（右）→ 15 的單向調(diào)速閥→手臂伸縮缸左腔泵 2→單向閥 6→單向閥 7→電液換向閥 14（右）→ 15的單向調(diào)速閥→手臂伸縮缸左腔 回油路 ：手臂伸縮缸右腔→電液換向閥 14（右）→油箱 （ 16） 手臂下降（ 4 Y+、 12 Y+） 手臂縮回碰到行程開關(guān)， 6Y 斷電， 4Y 通電。此時，電液換向閥 10 右端動作，壓力油經(jīng)閥 10 和單向調(diào)速閥 13 進入升降缸上腔。 進油路：泵 1→單向閥 5→閥 10（右）→閥 13→手臂升降缸上腔 泵 2→閥 6→閥 7 回油路：手臂升降缸下腔→閥 12→閥 11→閥 10（右）→油箱 （ 17） 手腕反轉(zhuǎn)（ 1 Y+、 11 Y+、 12 Y+） 當升降導(dǎo)套上的碰鐵碰到行程開關(guān)時， 4Y 斷電， 1Y、 11Y 通電。泵 2 供油至閥22右端，壓力油通過單向調(diào)速閥 23 進 入手腕回轉(zhuǎn)缸的另一腔，并使手腕反轉(zhuǎn)。 進油路：泵 2→閥 6→閥 22（右）→單向調(diào)速閥 23→手腕回轉(zhuǎn)缸 回油路：手腕回轉(zhuǎn)缸→單向調(diào)速閥 24→閥 22（右）→油箱 （ 18） 拔定位銷（ 1 Y+） 手腕反轉(zhuǎn)碰到行程開關(guān)后， 11Y、 12Y 斷電。動作順序同 8。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 31 （ 19） 手臂反轉(zhuǎn)（ 1 Y+、 8 Y+） 拔定位銷，壓力繼電器發(fā)信號， 8Y接通。換向閥 16 右端動作，壓力油進入手臂回轉(zhuǎn)缸的另一腔，手臂反轉(zhuǎn)，機械手復(fù)位。 進油路：泵 2→閥 6→換向閥 16（右）→單向調(diào)速閥 17→手臂回轉(zhuǎn)缸 回油路：手臂回轉(zhuǎn)缸→單向調(diào)速閥 18→換向閥 16（ 右）→行程節(jié)流閥 19→油箱 （ 20） 待料卸載（ 1 Y+、 2 Y+） 手臂反轉(zhuǎn)到位后，啟動行程開關(guān)， 8Y 斷電， 2Y 接通。此時，兩油泵同時卸荷。機械手動作循環(huán)結(jié)束，等待下一個循環(huán)。 機械手的動作也可由微機程序控制，與相關(guān)主機聯(lián)為一體，其動作順序相同。 液壓系統(tǒng)工作原理 對于線路的設(shè)計我們采用的是邏輯設(shè)計法，工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)圖和機械手的動作要求，我作出了其繼電器電氣原理圖，見圖 2。這里我們對其繼電器電氣原理圖進行說明。 圖中 SB2 實現(xiàn)開機功能，按下 SB2 能 KM線圈得電，啟動電動機，為下面的順序動作做準 備。 當要進行順序動作時，繼電器工作順序如下： （ 1） 插定位銷 按下 SB3，中間繼電器 K1線圈得電并自鎖； 1Y， 12Y， K26 得電，機械手的定位缸右移，到達極限位置時，插上定位銷。 （ 2） 手臂前伸 當定位缸到達極限位置時，同時會觸動行程開關(guān) ST1，中間繼電器 K2 得電并自鎖，中間繼電器 K2 的輔助動斷點斷開， 1Y 失電，同時 5Y得電，手臂伸縮缸開始前伸，實現(xiàn)手臂前能。 （ 3） 手指張開 當手臂伸縮缸伸到一定位置時觸動行程開關(guān) ST2，中間繼電器 K3 得電并自鎖，中間繼電器 K3 的輔助動斷點斷開， 5Y 失電；同時 9Y得電，手 指夾緊缸向右滑動，實現(xiàn)手指張開功能。 （ 4） 手指抓料 當手指夾緊缸向右滑動到一定位置時觸動行程開關(guān) ST3，中間繼電器 K4得電并自鎖，中間繼電器 K4的輔助動斷點斷開， 9Y失電；手指夾緊缸向左滑動，從而實現(xiàn)手指抓料功能 。 （ 5） 手臂上升 當手指夾緊缸向左滑動到一定位置時觸動行程開關(guān) ST4，中間繼電器 K5得電并自鎖，中間繼電器 K5的輔助動斷點斷開， 1Y失電；同時 3Y 得電，手臂升長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 32 降缸開始上升，從而實現(xiàn)手臂上升功能。 （ 6） 手臂縮回 當手臂升降缸上升到一定位置時觸動行程開關(guān) ST5，中間繼電器 K6得電并自鎖，中間繼電器 K6的輔助動斷點斷開， 3Y 失電；同時 6Y 得電，手臂伸縮缸開始向右滑動，從而實現(xiàn)手臂縮回功能 （ 7） 手腕回轉(zhuǎn) 當手臂伸縮缸向右縮到一定位置時觸動行程開關(guān) ST6，中間繼電器 K7 得電并自鎖，中間繼電器 K7 的輔助動斷點斷開， 6Y 失電；同時 10Y得電，手腕回轉(zhuǎn)缸開始轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)功能 （ 8） 拔定位銷 當手腕回轉(zhuǎn)缸轉(zhuǎn)動到一定位置時觸動行程開關(guān) ST7，中間繼電器 K8得電并自鎖，中間繼電器 K8的輔助動斷點斷開， 12Y 失電， K26 失電， 10Y失電；拔出定位銷。 （ 9） 手臂回轉(zhuǎn) 當定位缸向左滑動到一定位置時會觸動行程開 關(guān) ST8，電磁閥 7Y 得電并自鎖，手臂回轉(zhuǎn)缸開始轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)功能。 （ 10） 插定位銷 當手臂回轉(zhuǎn)缸轉(zhuǎn)動到一定位置時會觸動行程開關(guān) ST9，中間繼電器 K10 得電并自鎖，其輔助動斷點斷開， 7Y 失電；中間繼電器 K9得電，其輔助動合點關(guān)閉，12Y 得電， K26 得電，機械手的定位缸右移，觸動行程開關(guān) ST11 時，插上定位銷。 （ 11） 手臂前伸 當定位缸觸動行程開關(guān) ST10，中間繼電器 K13 得電并自鎖，中間繼電器 K11得電，其動合觸點關(guān)閉， 5Y 得電；中間繼電器 K12 得電，其動斷觸點斷開， 1Y失電；手臂伸縮缸開始前伸，實現(xiàn) 手臂前伸功能。 （ 12） 手臂中停 當手臂伸縮缸觸動行程開關(guān) ST11，中間繼電器 K14 得電并自鎖，同時其動斷中間繼電器 K11 得電，其動合觸點關(guān)閉， 5Y 失電；同時 6Y 時間繼電器 KT0得電，開始延時。 （ 13） 手指張開 延時 1S，延時開關(guān) KT0 閉合，中間繼電器 K15 得電，其動短觸點斷開，此時，中間繼電器 K12 失電，其動斷觸點閉合， 1Y得電；中間繼電器 K16 得電，其動合觸點閉合， 9Y得電；手指夾緊缸向右滑動，實現(xiàn)手指張開功能。 （ 14） 手指閉合 當手指夾緊缸向右滑動到一定位置時，觸動行程開關(guān) ST12 中間繼電器 K17得電并自鎖，其動斷觸點斷開， 9Y失電；手指夾緊缸向左滑動，實現(xiàn)手指閉合。 （ 15） 手臂縮回 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 33 當手指夾緊缸向左滑動到一定位置時，觸動行程開關(guān) ST13 中間繼電器 K20得電并自鎖，中間繼電器 K18 得電，其動斷觸點斷開， 1Y 失電；中間繼電器 K19得電，其動合觸點閉合， 6Y 得電，手臂伸縮缸向右滑動實現(xiàn)縮回功能。 （ 16） 手臂下降 當手臂伸縮缸向右滑動到一定位置時，觸動行程開關(guān) ST14 中間繼電器 K21得電并自鎖，其動斷觸點斷開， 6Y失電；同時 4Y得電，手臂升降缸開始下降實現(xiàn)手臂下降功能。 （ 17） 手腕反轉(zhuǎn) 當手臂升降 缸下降到一定位置時，觸動行程開關(guān) ST15，中間繼電器 K22 得電并自鎖，其動斷觸點斷開， 4Y 失電；同時 11Y 得電。手腕回轉(zhuǎn)缸開始轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)反轉(zhuǎn)功能。 （ 18） 拔定位銷 當手腕回轉(zhuǎn)缸轉(zhuǎn)到一定位置時，觸動行程開關(guān) ST16，中間繼電器 K23 得電并自鎖，其動斷觸點斷開， 11Y 失電， 12Y 失電，壓力繼電器 K26 失電。定位缸開始向左滑動，拔下定位銷。 （ 19） 手臂反轉(zhuǎn)： 當定位缸向左滑動到一定位置時，觸動行程開關(guān) ST17，中間繼電器 K24 得電并自鎖；同時 8Y 得電。手臂回轉(zhuǎn)缸開始轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)手臂反轉(zhuǎn)動。 （ 20） 待料卸載 當手臂回轉(zhuǎn)缸轉(zhuǎn)到一定位置時，觸動行程開關(guān) ST18， 2Y 得電，實現(xiàn)待料卸載。 KT1 得電開始計時，延時 3S 后，中間繼電器 K25 得電 ,所有動作結(jié)束 。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 34 圖 5— 2 繼電器電氣原理圖 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 35 總結(jié) 機械手設(shè)計是一個集機械結(jié)構(gòu) ，電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，控制測試技術(shù)，液壓與氣壓傳動等多學(xué)科統(tǒng)一的 綜合系統(tǒng)。本文以在 “ 組合 —— 模塊結(jié)構(gòu)工業(yè) 機械手 ” 為研究課題，提出其各項技術(shù) 指標，以此基礎(chǔ)進行設(shè)計 。 文 中 著重研究分析了機械手的機械整體結(jié)構(gòu)及各部分零件結(jié)構(gòu)、液壓傳動部分和 電氣 控制部分三大問題，初步完成了一個機械手的整體設(shè)計。 本課題的設(shè)計工作總結(jié)如下： ： 通過在 設(shè)計期間的查閱及學(xué)習(xí) ，對機械手的機械原理進行建摸，再進行各 方案比對，選出最佳方案。此后設(shè)計均圍繞所選方案開展。 ： 利用 CATIA 和 CAD對機械手的整體機械結(jié)構(gòu)以及部分 非標 零件進行實體設(shè)計并裝配。在設(shè)計中不僅要遵照最初方案，還要充分考慮部分實體設(shè)計 的 合理性。 ： 用力學(xué)知識對機械手的非標零件進 行設(shè)計及校核，來驗證其是否可以 適應(yīng)工作要求。 ： 提 出操作機械手的控制策略 —— 液 壓傳動＋ 電子控制，用 CAD構(gòu)建 原理圖，并與機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合完成此課題。 機械手的設(shè)計與開發(fā)涉及多個領(lǐng)域和 多 個 學(xué)科。由于作者水平有限 和時間有限，此課題仍有許多問題需要解決。根據(jù) 實際工作環(huán)境和造價的要求，對于這一課題，本人認為今后可以按以下幾方面開展。 1. 本文非標件偏多， 氣動 系統(tǒng)有些復(fù)雜，需要 進一步優(yōu)化機械結(jié)構(gòu) 。 多部機械手配合 ， PLC電子控制；考慮機械手發(fā)展趨勢，最好采用單機械手＋ 單片機來優(yōu)化整個生產(chǎn)過程。 沒提及機械手的運動學(xué)、動力學(xué)和仿真，建議今后將 其 完善。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 36 參考文獻 [1] 張建民 . 工業(yè)機器人 [M].北京 :北京理工大學(xué)出版社， 1988. 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