【導(dǎo)讀】未定義書簽。未定義書簽。未定義書簽。

　　

【正文】 63B）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(jī)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(dāng)電動機(jī)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(jī)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(jìn)行卸荷。 當(dāng)熱棒料到達(dá)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(jìn)選線器跳步，使機(jī)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(jìn)到定位油缸的無桿腔進(jìn)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(jìn)選線器跳步使電磁鐵 1DT通電，電液換向閥 25 從 “O” 型滑滑機(jī)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(jìn)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(jī)能狀態(tài)，發(fā)出電信號經(jīng)步進(jìn)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(jìn)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(dāng)橫向移動機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)油缸一腔使手臂回轉(zhuǎn) 115176。當(dāng)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(jī)能狀態(tài)；并發(fā)出電信號。步進(jìn)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(jìn)選線器跳步，使電磁鐵 1DT 通電，手臂前伸；當(dāng)手臂將 棒料送到立式精鍛機(jī)的夾頭軸線前的適當(dāng)距離，手臂的碰鐵碰行程開關(guān)， 1DT 斷電，手臂靠滑行和定位湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 23 頁 共 40 頁 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 “中停 ”位置，同時發(fā)出電信號使立式精鍛機(jī)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(jī)電控系統(tǒng)發(fā)信，給機(jī)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(jī)械手手指松開（同時，精鍛機(jī)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(dāng)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(jìn)到升降缸的上腔，使手臂下降，當(dāng)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(jìn)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(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)油缸的另一腔，使手臂反轉(zhuǎn) 115176。（機(jī)械手復(fù)位）。當(dāng)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(jī)械手回到原來位置）；步進(jìn)選線器跳步，使 11DT 和 12DT 通電（兩個油泵同時卸荷），機(jī)械手的動作循環(huán)結(jié)束。 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的簡單計算 計算的主要內(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(jī)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(jī)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）。 圖 9 雙作用單桿活塞桿油缸計算簡圖 流量、驅(qū)動力的計算 當(dāng)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 = 40? D2 V1 對于手臂伸縮油缸： Q1= /s， 對于手指夾緊油缸： Q1= cm3 /s ,對于手臂湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 24 頁 共 40 頁 升降油缸： Q1= cm3 /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 =4? D2 p1 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(dāng)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 = 40? （ D2 d2 ） V2 對于手臂伸縮油缸： Q1= /s， 對于手指夾緊油缸： Q1= cm3 /s ,對于手臂升降油缸： Q1= cm3 /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 =4? （ D2 d2 ） 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 計算作用在活塞上的總機(jī)械載荷 機(jī)械手手臂移動時，作用在機(jī)械手活塞上的總機(jī)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) 確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸 ① 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(jī)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 = 14PP? = 1Pp 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 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 25 頁 共 40 頁 或 D = 1142P dPP ??? 厘米 （有桿腔） ② 油缸壁厚的計算： 依據(jù)材料力學(xué)薄壁筒公式，油缸的壁厚 ? 可用下式計算： ? = ? ??2 Dp計 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 ③ 活塞桿的計算 可按強(qiáng)度條件決定活塞直徑 d 。活塞桿工作時主要承受拉力或壓力，因此活塞桿的強(qiáng)度計算可近似的視為直桿拉、壓強(qiáng)度計算問題，即 ? = 42?dP≦ ??? 即 d ≧ ? ???P4 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 無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸） 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 26 頁 共 40 頁 圖 10 齒條活塞缸計算簡圖 ① 流量、驅(qū)動力的計算 Q = 1332 ?? dD 當(dāng) D=103mm,d=40mm,? = rad/s 時 Q = 952N ② 作用在活塞上的總機(jī)械載荷 P P = P 工 + P 封 + P 慣 + P 回 其中 P 工 為工作阻力 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 = 66+108+208=382（ N） ③ 油缸內(nèi)徑的計算 根據(jù)作用在齒條活塞上的合成液壓力即驅(qū)動力與總機(jī)械載荷的平衡條件，求得 : D = pP?4 （厘米） D = 45mm 單葉片回轉(zhuǎn)油缸 在液壓機(jī)械手上實現(xiàn)手腕、手臂回轉(zhuǎn)運動的另一種常用機(jī)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： 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 27 頁 共 40 頁 圖 11 回轉(zhuǎn)油缸計算簡圖 ① 流量、驅(qū)動力矩的計算 當(dāng)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 = 400 )(322 ?dDb ? 當(dāng) D=100mm,d=35mm,b=35mm, ? = rad/s 時 Q= /s 回轉(zhuǎn)油缸的進(jìn)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 = 8 )(22 dDpb ? 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： 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 28 頁 共 40 頁 D = 28 dbpM? （厘米 ) D = 30mm 4）油泵的選擇 一般的機(jī)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。 ① 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(jìn)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*105 帕 ② 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 其中 K 一般取 — Q 泵 =53 升 /分 ③ 確定油泵電動機(jī)功率 N N = ?612pQ （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） 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 29 頁 共 40 頁 4 機(jī)械手的 PLC 控制設(shè)計 考慮到機(jī)械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機(jī)械手進(jìn)行控制 .當(dāng)機(jī)械手的動作流程改變時，只需改變 PLC 程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 可編程序控制器 的選擇及工作過程 可編程序控制器的選擇 目前 ，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的 F 系列 PC,德國西門子公司的 SIMATIC N5 系列 PC、日本 OMRON(立石 )公司的 C 型、 P型 PC等?？紤]到本機(jī)械手的輸入輸出點不多，工作流程較簡單，同時考慮到制造成本，因此在本次設(shè)計中選擇了 OMRON 公司的 C28P 型可編程序控制器。 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務(wù)的。為此采用 了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程可分為 4 個階段。 第一階段是初始化處理。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機(jī)相連， CPU對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I/0 狀態(tài)表 .該表是一個專門放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。其中存放輸入