【正文】 縮 → 手臂上升 → 手臂回轉(zhuǎn) → 手腕回轉(zhuǎn)手臂前伸 → 手指張開 → 手臂縮回 → 手臂反轉(zhuǎn) →手臂下降（回到起始位置） → 待料（一個(gè)循環(huán)結(jié)束）卸荷。 上述動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)信控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)的。該電控系統(tǒng)的步進(jìn)控制環(huán)節(jié)采用步進(jìn)選線器，其步進(jìn)動(dòng)作是在每一步動(dòng)作完成后，使行程開關(guān)的觸點(diǎn)閉合或依據(jù)每一步動(dòng)作的預(yù)設(shè)停留時(shí)間，使時(shí)間繼電器動(dòng)作而發(fā)信，使步進(jìn)器順序“跳步”控制電磁閥的電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動(dòng)作（見電磁鐵動(dòng)作程序表）實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 自動(dòng)上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理介紹 機(jī)械手液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)原理如圖所示。該系統(tǒng)選用功率N =27千瓦的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)80 毫升/轉(zhuǎn)的柱塞泵，其公稱壓力為16MPa。手臂的升降油缸及伸縮油缸，手臂回轉(zhuǎn)和手指夾緊用的拉緊油缸，工作時(shí)四個(gè)油泵同時(shí)供油。 手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動(dòng)和手腕回轉(zhuǎn)油路采用節(jié)流閥（MG15G12），因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。 手臂升降油缸支路設(shè)置有液控單向閥閥（sv20pb3），可以使之在活塞、活塞桿及其所支承的手臂等自重所引起的油液壓力作用下仍保持?jǐn)嗦?。工作時(shí)油泵輸出的壓力油進(jìn)入升降油缸上腔，作用在液控單向閥的控制回路使之接通，活塞便向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞要上升時(shí)，壓力油液經(jīng)單向閥進(jìn)入升降油缸下腔而不會(huì)被阻，這樣采用單向順序閥克服手臂等自重，以防下滑，性能穩(wěn)定可靠。 手指夾緊油缸和擺動(dòng)缸支路裝有液控單向閥（sv20pb3），使手指夾緊工件時(shí)不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，保證保證手指夾持工件牢靠。當(dāng)反向進(jìn)油時(shí)，油箱通過控制油路將單向閥芯頂開，使回油路接通，油液流回油箱。 在手臂的提升油缸支路和夾緊油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（DP10DP24X/15Y）。 此系統(tǒng)四個(gè)主壓力油路的壓力測(cè)量，被測(cè)量的四個(gè)主油路的壓力值，分別從壓力表上表示出來。 下面以上料機(jī)械手的一個(gè)典型動(dòng)作程序?yàn)槔?，結(jié)合圖來說明其動(dòng)作循環(huán)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)2柱塞泵回轉(zhuǎn)，油液從油箱中經(jīng)過柱塞泵泵被送到工作油路中去，如果機(jī)械手還未啟動(dòng)，則油液通過二位四通電磁閥7和邏輯閥9（電磁鐵7YA未通電）進(jìn)行卸荷。 當(dāng)箱體到達(dá)上料的位置后，由于工件檢測(cè)限位開關(guān)發(fā)出電信號(hào)（或經(jīng)過人工啟動(dòng)），使機(jī)械手開始按程序動(dòng)作。此時(shí)卸荷停止（二位四通電磁閥7的電磁鐵通電），通過溢流閥8對(duì)壓力油進(jìn)行調(diào)壓，直到變?yōu)?6MPa。此時(shí)壓力油經(jīng)單向閥10，進(jìn)入升降缸，提升缸夾緊缸擺動(dòng)缸四個(gè)支路。進(jìn)過升降缸時(shí)，使電磁鐵YA5通電，油液進(jìn)入兩位四通換向閥（YA4未通電），通過順序閥12進(jìn)入升降缸下腔，推動(dòng)活塞上升，升降缸上升，壓力油通過電液單向閥進(jìn)入邏輯閥9，回到油箱。當(dāng)兩位四通換向閥（YA4通電），三位四通換向閥（YA6通電）時(shí)，液壓油從單項(xiàng)閥13進(jìn)入，通過電液換向閥15，進(jìn)入升降缸上腔，升降缸下降，壓力油從順序閥流回單向閥，期間壓力油壓力升高，升降缸加速下降，壓力使邏輯閥9打開，油液從邏輯閥9排入油缸內(nèi)。當(dāng)油液進(jìn)入提升缸支路時(shí)，兩位四通換向閥（YA1不得電），油液從節(jié)流閥通過，壓力油流量得到控制，進(jìn)入疊加式雙單項(xiàng)閥，通過減壓閥進(jìn)入提升缸右腔，提升缸提起，油液從左腔進(jìn)入疊加式雙單項(xiàng)閥，從油箱排出。兩位四通換向閥（YA1得電），油液進(jìn)入疊加式雙單項(xiàng)閥，進(jìn)入提升缸下腔，提升缸下降，壓力油進(jìn)入減壓閥，通過疊加式雙單項(xiàng)閥進(jìn)入油箱。期間疊加式雙單項(xiàng)閥可改變壓力油流量。當(dāng)油液進(jìn)入提升夾緊缸支路時(shí)，兩位四通換向閥（YA3不得電），油液從節(jié)流閥通過，壓力油流量得到控制，壓力油通過液控單向閥，油液進(jìn)入夾緊缸左腔夾緊缸放松，壓力油進(jìn)入減壓閥，通過液控單向閥流回油箱。兩位四通換向閥（YA3得電），油液從節(jié)流閥通過，壓力油通過液控單向閥，壓力油進(jìn)入減壓閥，油液進(jìn)入夾緊缸右腔夾緊缸夾緊，通過液控單向閥流回油箱。當(dāng)油液進(jìn)入擺動(dòng)缸支路時(shí)，兩位四通換向閥（YA7得電），油液進(jìn)入疊加式雙單項(xiàng)閥，壓力油通過液控單向閥，進(jìn)入擺動(dòng)缸下腔，油液進(jìn)入疊加式雙單項(xiàng)閥，壓力油通過液控單向閥流回油箱。兩位四通換向閥（YA8得電），油液進(jìn)入疊加式雙單項(xiàng)閥，壓力油通過液控單向閥，進(jìn)入擺動(dòng)缸上腔，油液進(jìn)入疊加式雙單項(xiàng)閥，壓力油通過液控單向閥流回油箱。 計(jì)算的主要內(nèi)容是，根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的輸出力和運(yùn)動(dòng)速度，確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸和所需流量、確定液壓系統(tǒng)所需的油壓與總的流量，以選擇油泵的規(guī)格和選擇油泵電動(dòng)機(jī)的功率。確定各個(gè)控制閥的通流量和壓力以及輔助裝置的某些參數(shù)等。系統(tǒng)壓力 P=16MPa夾緊缸 行程220mm提升缸 行程300mm擺動(dòng)缸 角度升降缸 行程970mm由于其他油缸相對(duì)升降油缸缸徑很小，且不是同時(shí)工作，只算升降油缸流量即可 （71）所以選 80毫升/轉(zhuǎn) 柱塞泵泵排量 800cc/r 轉(zhuǎn)換系數(shù)壓力 16MPa 效率 9590（72）（73）電機(jī)選 y20024 30kw 1470轉(zhuǎn)/分鐘 本章小結(jié)本章對(duì)機(jī)械手的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)碼垛機(jī)械手動(dòng)作的順序設(shè)計(jì)及原理進(jìn)行了分析，這是機(jī)身設(shè)計(jì)中不可缺少的部分。 8 PLC控制回路的設(shè)計(jì) 電磁鐵的動(dòng)作順序表動(dòng)作1DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10DT11DT12DT工件檢測(cè)+手臂前伸++手指閉合+++手臂回縮++手臂上升+++手臂回轉(zhuǎn)+++手臂前伸 +++手指張開++手臂縮回+手臂反轉(zhuǎn)++手臂下降+++待料卸荷注：+表示電磁鐵線圈通電 根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序表選定電磁閥、開關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)器件相對(duì)應(yīng)的PLC內(nèi)部等效繼電器的地址編號(hào)，其對(duì)照表如下： 現(xiàn)場(chǎng)器件與PLC內(nèi)部等效繼電器對(duì)照表 器件內(nèi)部繼電器地址說 明輸入1SB2SB1ST3ST4ST5ST6ST7ST8ST9ST10STSB3SB4FR1X000X001X002X004X005X006X007X010X011X012X013X014X015X016啟動(dòng)按扭停止按扭工件檢測(cè)手臂前伸限位開關(guān)手臂縮回限位開關(guān)手臂上升限位開關(guān)手臂下降限位開關(guān)手臂回轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂反轉(zhuǎn)限位開關(guān)手指閉合限位開關(guān)手指張開限位開關(guān)液壓啟動(dòng)液壓停止電機(jī)熱保護(hù)輸出1DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DTHLKM1Y000Y002Y003Y004Y005Y006Y007Y010Y011Y12手臂前伸電磁閥手指閉合電磁閥手臂下降電磁閥手臂上升電磁閥手臂下降電磁閥手臂回轉(zhuǎn)電磁閥手臂反轉(zhuǎn)電磁閥卸荷電磁閥工作指示燈接觸器 PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的實(shí)際連接圖PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的實(shí)際連接圖，如下所示 梯形圖滿足機(jī)械手工藝流程的梯形圖如下圖所示 ： 指令程序根據(jù)梯形圖編寫的指令程序如下：9 結(jié)論通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了機(jī)械手的很多相關(guān)知識(shí)。使我也了解了當(dāng)前國內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過程，通過對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)，為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)碼垛機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)及機(jī)械手的控制做了系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)計(jì)，并不完善，需要在以后的工作學(xué)習(xí)中進(jìn)一步了解和掌握。 本次設(shè)計(jì)的是碼垛機(jī)械手設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為緊湊，相對(duì)于通用機(jī)械手，因此，動(dòng)作固定，結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)成本低廉，專用性比較高，可實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運(yùn)工作。 采用液壓傳動(dòng)，液壓出力大，且可用電液伺服機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使機(jī)械手用途更廣，定位精度一般非常高，在1mm內(nèi)。 。同時(shí)增加了夾緊工件的可靠性。手指夾緊由一個(gè)工作油缸來完成，,可靠簡單。 主油缸固定在一對(duì)圓錐滾柱軸承上，工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無抖動(dòng)和偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 對(duì)工作場(chǎng)地高度要求不是太高（≤4000mm），缺點(diǎn)為液壓系統(tǒng)有噪音，散熱而引起溫升。由于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)水平的局限，設(shè)計(jì)難免有不到之處，望老師見量，指正。 參考文獻(xiàn)1孫迪生等．機(jī)器控制技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19982曹彤，員超，孫杏初．電視機(jī)搬運(yùn)碼垛機(jī)器應(yīng)用研究[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2002(2)3曾孔庚，王宏慶，丁原彥．高速機(jī)器人搬運(yùn)碼垛系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)牦 機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用,2001(4)4蔡自興．機(jī)器人學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，20005楊汝清，高建國，胡洪國．高速碼垛關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．高技術(shù)通訊，2004(14)6胡洪國，高建華，楊汝清．碼垛技術(shù)綜述_J]．組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2000(6)7陸祥生 ，,：北京理工大學(xué)出版社,1992,11 Kube and Eric Transport by Ants and Robots. 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