【正文】 作（見電磁鐵動作程序表）實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動控制。 自動上料機械手液壓系統(tǒng)原理介紹 圖9 機械手液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)原理如圖8所示。該系統(tǒng)選用功率N =，帶動雙聯(lián)葉片泵YB35/18 ，其公稱壓力為60*10帕，流量為 35升/分+18升/分=53升/分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為30*10帕，油箱容積選為250升。手臂的升降油缸及伸縮油缸工作時兩個油泵同時供油；手臂及手腕的回轉(zhuǎn)和手指夾緊用的拉緊油缸以及手臂回轉(zhuǎn)的定位油缸工作時只有小油泵供油，大泵自動卸荷。 手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動和手腕回轉(zhuǎn)油路采用單向調(diào)速閥（QI63B、QI25B、QI10B）回程節(jié)流，因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。 手臂升降油缸支路設(shè)置有單向順序閥（XI63B），可以調(diào)整順序閥的彈簧力使之在活塞、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斷路。工作時油泵輸出的壓力油進入升降油缸上腔，作用在順序閥的壓力增加使之接通，活塞便向下運動。當活塞要上升時，壓力油液經(jīng)單向閥進入升降油缸下腔而不會被順序閥所阻，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。 手指夾緊油缸支路裝有液控單向閥（IY25B），使手指夾緊工件時不受系統(tǒng)壓力波動的影響，保證保證手指夾持工件牢靠。當反向進油時，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。 在手臂回轉(zhuǎn)后的定位所用的定位油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（J10），使定位油缸獲得適應(yīng)壓力為15—18*10帕 ，同時還給電液動滑閥（或稱電液換向閥，34DY63B）來實現(xiàn)，空載卸荷不致使油溫升高。系統(tǒng)的壓力由溢流閥來調(diào)節(jié)。 此系統(tǒng)四個主壓力油路的壓力測量，是通過轉(zhuǎn)換壓力表開關(guān)（K3B）的位置來實現(xiàn)的，被測量的四個主油路的壓力值，分別從壓力表（Y60）上表示出來。 下面以上料機械手的一個典型動作程序為例，結(jié)合圖8來說明其動作循環(huán)。 當電動機啟動，帶動雙聯(lián)葉片泵3和8回轉(zhuǎn)，油液從油箱1中通過網(wǎng)式濾油器2和7，經(jīng)過葉片泵被送到工作油路中去，如果機械手還未啟動，則油液通過二位二通電磁閥5和10（電磁鐵11DT和12DT通電）進行卸荷。 當熱棒料到達上料的位置后，由于1150℃的熱料使光電繼電器發(fā)出電信號（或經(jīng)過人工啟動），經(jīng)過步進選線器跳步，使機械手開始按程序動作。此時卸荷停止（二位二通電磁閥5和10的電磁鐵斷電），電磁鐵8DT通電，壓力油進到定位油缸的無桿腔進行定位動作。定位后此支油路系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器40發(fā)出電信號，經(jīng)過步進選線器跳步使電磁鐵1DT通電，電液換向閥25從“O”型滑滑機能狀態(tài)變成通路，壓力油泵從3和8經(jīng)單向閥14和13，經(jīng)過電液換向閥25右邊通道進入手臂伸縮油缸的右腔，使活塞桿帶動導(dǎo)向桿作前伸運動（因活塞缸固定），手臂前伸到適當位置，裝在手臂上的碰鐵碰行程開關(guān)發(fā)出電信號，經(jīng)步進選線器和時間繼電器延時，是電磁鐵3DT通電，手指張開；手臂靠慣性滑行，手指移到待上料的中心位置。在延時結(jié)束時，3DT斷電，手指夾緊料；并同時發(fā)信、跳步，使電磁鐵4DT通電，壓力油從工作油路39經(jīng)電液換向閥33右邊通道、單向調(diào)速閥34的單向閥及單向順序閥35的單向閥進入手臂升降油缸的下腔，推動手臂上升。在手臂上升到預(yù)定位置，碰行程開關(guān)，使電磁鐵4DT斷電，電液換向閥33復(fù)位成“O”型滑閥機能狀態(tài)，發(fā)出電信號經(jīng)步進選線器跳步，使電磁鐵2DT通電，電液換向閥25左邊接通油路，壓力油通過電液換向閥25左邊通道，經(jīng)過單向調(diào)速閥26的單向閥進入受臂伸縮油缸左腔使受臂縮回。同時發(fā)信、跳步，使電磁鐵13DT通電，壓力油通過電液換向閥41的左腔，推動手臂橫向移動。當橫向移動機構(gòu)上的碰鐵碰到行程開關(guān)，使13DT斷電，并發(fā)出電信號經(jīng)步進選線器跳步使6DT通電，則換向閥18右邊接通油路，壓力油通過單向調(diào)速閥19的單向閥進入手腕回轉(zhuǎn)油缸一腔，使手腕回轉(zhuǎn)115176。，手腕上的碰鐵碰行程開關(guān)使6DT斷電，換向閥18復(fù)位成“O”型滑閥機能狀態(tài)，同時亦使8DT斷電，定位油缸復(fù)位（拔銷）；壓力繼電器復(fù)位，發(fā)出電信號。經(jīng)步進選線器跳步，使電磁鐵9DT通電，換向閥28右邊通道接通油路，壓力油經(jīng)QI（31）的單向閥進入手臂回轉(zhuǎn)油缸一腔使手臂回轉(zhuǎn)115176。當手臂的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開關(guān)使9 DT斷電，換向閥28復(fù)位成“O”型滑閥機能狀態(tài)；并發(fā)出電信號。步進選線器跳步，使8DT通電，定位油缸17動作，插定位銷，壓力繼電器40發(fā)出電信號經(jīng)發(fā)出電信號。經(jīng)步進選線器跳步，使電磁鐵1DT通電，手臂前伸；當手臂將棒料送到立式精鍛機的夾頭軸線前的適當距離，手臂的碰鐵碰行程開關(guān)，1DT斷電，手臂靠滑行和定位螺釘使手臂將棒料送到夾頭軸線處；并發(fā)出電信號、跳步使12DT通電，大泵卸荷，手臂處于“中?！蔽恢茫瑫r發(fā)出電信號使立式精鍛機啟動，夾頭下降，行程開關(guān)發(fā)信，通過時間繼電器使夾頭閉合將棒料夾牢，精鍛機電控系統(tǒng)發(fā)信，給機械手電控系統(tǒng)，經(jīng)過選線器跳步，時間繼電器延時使3DT通電，機械手手指松開（同時，精鍛機的電控系統(tǒng)發(fā)信使夾頭提升），延時到3DT斷電，手指閉合，并發(fā)出電信號，步選器跳步，2DT通電，手臂縮回。當手筆碰鐵碰到行程開關(guān)時，2DT斷電（手臂縮回停）；并發(fā)出電信號和跳步，使5DT通電，電液換向閥33的左邊通道接通油路，壓力油經(jīng)QI（36）的單向閥進到升降缸的上腔，使手臂下降，當升降導(dǎo)套上的碰鐵碰行程開關(guān)時，5DT斷電（手臂下降停）；并發(fā)出電信號和跳步，使7DT通電，換向罰18的左邊通道接通油路，壓力油QI（20）的單向閥進入手腕回轉(zhuǎn)油缸的另一腔，使手腕反轉(zhuǎn)115176。；手腕上的碰鐵碰行程開關(guān)，使7DT斷電并發(fā)出電信號、跳步，使8DT斷電（拔定位銷），壓力繼電器復(fù)位發(fā)出電信號、跳步，使10DT通電，換向閥28左邊通道接通油路，壓力油經(jīng)QI（29）的單向閥進入手臂回轉(zhuǎn)油缸的另一腔，使手臂反轉(zhuǎn)115176。（機械手復(fù)位）。當手臂上的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開關(guān)時，10DT斷電，并發(fā)出信號，跳步，使14DT通電，立柱回移（回到原位，機械手回到原來位置）；步進選線器跳步，使11DT和12DT通電（兩個油泵同時卸荷），機械手的動作循環(huán)結(jié)束。 計算的主要內(nèi)容是，根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所要求的輸出力和運動速度，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)格和選擇油泵電動機的功率。確定各個控制閥的通流量和壓力以及輔助裝置的某些參數(shù)等。 在本機械手中，用到的油缸有活塞式油缸（往復(fù)直線運動）和回轉(zhuǎn)式油缸（可以使輸出軸得到小于360176。的往復(fù)回轉(zhuǎn)運動）及無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸）。 雙作用單桿活塞油缸 圖10 雙作用單桿活塞桿油缸計算簡圖①流量、驅(qū)動力的計算 當壓力油輸入無桿腔，使活塞以速度V1運動時所需輸入油缸的流量Q1為 Q1 = DV1 對于手臂伸縮油缸：Q1=， 對于手指夾緊油缸：Q1= cm/s ,對于手臂升降油缸：Q1= cm/s 油缸的無桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力P1即油缸的驅(qū)動力為： P1 = Dp1 對于手臂伸縮油缸：p1=196N， 對于手指夾緊油缸：p1=126N ，對于手臂升降油缸：p1=320N 當壓力油輸入有桿腔，使活塞以速度V2運動時所需輸入油缸的流量Q2為： Q2 = （Dd）V2 對于手臂伸縮油缸：Q1=， 對于手指夾緊油缸：Q1= cm/s ,對于手臂升降油缸：Q1= cm/s 油缸的有桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力P2即油缸的驅(qū)動力為： P2 = （Dd）p1 對于手臂伸縮油缸：p1=172N， 對于手指夾緊油缸：p1=108N ，對于手臂升降油缸：p1=305N ② 計算作用在活塞上的總機械載荷 機械手手臂移動時，作用在機械手活塞上的總機械載荷P為 P = P工 + P導(dǎo) + P封 + P慣 + P回 其中 P工 為工作阻力 P導(dǎo) 導(dǎo)向裝置處的摩擦阻力 P封 密封裝置處的摩擦阻力 P慣 慣性阻力 P回 背壓阻力 P = 83+125+66+80+208=562(N) ③確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸 ㈠油缸內(nèi)徑的計算 油缸工作時，作用在活塞上的合成液壓力即驅(qū)動力與活塞桿上所受的總機械載荷平衡，即 P = P1（無桿腔） = P2 （有桿腔） 油缸（即活塞）的直徑可由下式計算 D = = 厘米 （無桿腔） 對于手臂伸縮油缸：D=50mm， 對于手指夾緊油缸：D=30mm ，對于手臂升降油缸：D=80mm ，對于立柱橫移油缸：D = 40mm 或D = 厘米 （有桿腔） ㈡ 油缸壁厚的計算： 依據(jù)材料力學薄壁筒公式，油缸的壁厚可用下式計算： = 厘米 P計 為計算壓力 油缸材料的許用應(yīng)力。 對于手臂伸縮油缸： =6mm， 對于手指夾緊油缸： =17mm ，對于手臂升降油缸： =16mm , 對于立柱橫移油缸: =17mm ㈢ 活塞桿的計算 可按強度條件決定活塞直徑d ?；钊麠U工作時主要承受拉力或壓力，因此活塞桿的強度計算可近似的視為直桿拉、壓強度計算問題，即 = ≦ 即 d ≧ 厘米 對于手臂伸縮油缸：d =30mm， 對于手指夾緊油缸：d =15mm ，對于手臂升降油缸：d=50mm , 對于立柱橫移油缸:d=16mm 單葉片回轉(zhuǎn)油缸 在液壓機械手上實現(xiàn)手腕、手臂回轉(zhuǎn)運動的另一種常用機構(gòu)是單葉片回轉(zhuǎn)油缸，簡稱回轉(zhuǎn)油缸，其計算簡圖如下： 圖12 回轉(zhuǎn)油缸計算簡圖 ①流量、驅(qū)動力矩的計算 當壓力油輸入回轉(zhuǎn)油缸，使動片以角速度運動時，需要輸入回轉(zhuǎn)油缸的流量Q為： Q = 當D=100mm,d=35mm,b=35mm, = rad/s時 Q= 回轉(zhuǎn)油缸的進油腔壓力油液，作用在動片上的合成液壓力矩即驅(qū)動力矩M： M = 得M = (Nm) ② 作用在動片（即輸出軸）上的外載荷力矩 M M = M工 +M封 + M慣 + M回 其中 M工 為工作阻力矩 M封 密封裝置處的摩擦阻力矩 M慣 參與回轉(zhuǎn)運動的零部件，在啟動時的慣性力矩 M回 回轉(zhuǎn)油缸回油腔的背反力矩 M = +++= (Nm) ③ 回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)徑的計算 回轉(zhuǎn)油缸的動片上受的合成液壓力矩與其上作用的外載荷力矩相平衡，可得： D = （厘米） D = 30mm 一般的機械手的液壓系統(tǒng)，大多采用定量油泵，油泵的選擇主要是根據(jù)系統(tǒng)所需要的油泵工作壓力p泵 和最大流量Q泵來確定。 ⑴ 確定油泵的工作壓力p泵 p泵 ≧ p + △p 式中 p ——油缸的最大工作油壓 △p ——壓力油路（進油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失。 p泵= 60*10帕 ⑵ 確定油泵的 Q泵 油泵的流量，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)個回路按設(shè)計的要求，在工作時實際所需的最大流量Q最大，并考慮系統(tǒng)的總泄漏來確定 Q泵 = K Q最大 — Q泵=53升/分 確定油泵電動機功率N N = （千瓦） 式中 p——油泵的最大工作壓力 Q——所選油泵的額定流量 ——油泵總效率N=（千瓦）第七章 PLC控制回路的設(shè)計表1 電磁鐵的動作順序表電