【正文】 調(diào)速回路 ,保壓回路 ,平衡回路和安全措施等 . 在本系統(tǒng)中充分考慮到了機械手的工況 ,在選擇各液壓回路時也充分考慮到了背壓 ,慣性沖擊力 ,管路壓力損失等對液壓系統(tǒng)帶來的影響 .在本系統(tǒng)推廣方面 ,也可以在系統(tǒng)中加上回轉(zhuǎn)回路 ,這樣可以讓機械手更加靈活 .用途更加廣泛 .此液壓系統(tǒng)也可用于各種搬運以及起重設備中 . 關鍵 詞 :液壓 PLC 機械手 2 緒論 機械手 能模仿人手和臂的某些動作功能 ,用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置 .它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化 ,能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全 .因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門 .機械手可把人類從危險 ,繁重的體力勞動中解放出來 ,配合機械手工作 .同時可極大地提高勞動生產(chǎn)率 ,加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐 .下面介紹下機械手的 歷史 和 前景 . 機械手是在早期出現(xiàn)的古代機器人基礎上發(fā)展起來的 ,機械手研究始于 20世紀中期 ,隨著計算機 和自動化技術的發(fā)展 ,特別是 1946 年第一臺數(shù)字電子計算機問世以來 ,計算機取得了驚人的進步 ,向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展 .同時 ,大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術的進展 ,又為機器人的開發(fā)奠定了基礎 .另一方面 ,核能技術的研究要求某些操作機械代替人處理放射性物質(zhì) ,在這一需求背景下 .美國于 1947年開發(fā)了遙控機械手 ,1948年又開發(fā)了機械式的主從機械手 .機械手首先是從美國開始研制的 .1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念 ,并申請了專利 ,該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節(jié) .利用人手對機器人進行 動作示教 ,機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn) .這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人 .1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人 .作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型是 1962 年美國 AMF 公司推出的“ VERSTRAN”和UNIMATION 公司推出的“ UNIMATE” . 從 94 年美國開發(fā)出 “ 虛擬軸機床 ” 以來 ,這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一 ,紛紛探索開拓其實際應用的領域 .我國的工業(yè)機器人從 80 年代 “ 七五 ” 科技攻關開始起步 ,在國家的支持下 ,通過 “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 科技攻關 ,目前己基本掌握了機器人操作機的設計制造技術 ,控制系 統(tǒng)硬件和軟件設計技術 ,運動學和軌跡規(guī)劃技術 ,生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件 ,開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人 。其中有 130 多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應用 ,弧焊機器人己應用在汽車制造廠的焊裝線上 .但總的來看 ,我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離 ,如 :可靠性低于國外產(chǎn)品 :機器人應用工程起步較晚 ,應用領域窄 ,生產(chǎn)線系統(tǒng) 3 技術與國外比有差距 ,當前我國的機器人生產(chǎn)都是應用戶的要求 “ 一客戶 ,一次重新設計 ” ,品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供 貨周期長、成本也不低 ,而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定 .因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關鍵技術 ,對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃 ,搞好系列化、通用化、模塊化設計 ,積極推進產(chǎn)業(yè)化進程 ,我國的智能機器人和特種機器人在 “863” 計劃的支持下 ,也取得了不少成果 ,其中最為突出的是水下機器人 ,6000m 水下無纜機器人的成果居世界領先水平 . 4 第一章 :液壓系統(tǒng)的設計 1. 對液壓系統(tǒng)的分析 a) 液壓系統(tǒng)設計參數(shù) 負載最大壓力 80KN 上下最大行程 200mm 伸出最大行程 500mm 伸出最大速度 35mm/s 泵工作時的各缸最高壓力伸縮缸 1 ? ,夾緊缸 2P 4MPa? ,升降缸3P ? . b) 分析 工況 根據(jù)液壓系統(tǒng)的設計依據(jù) ,對主機的工作過程進行分析即負載分析和運動分析 ,確定負載和速度在整個工作循環(huán)過程中得變化規(guī)律 .然后計算執(zhí)行元件的主要參數(shù) ,以及確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)即工作壓力 和最大流量 . 啟動階段 ： FFsGF?? (1) 加速階段 ： FFf m GFF? ? ? (2) 恒速階段 ： FFfGF?? (3) 制動階段 ： FFf m GFF? ? ? (4) 式中 為重力 ,若工作中執(zhí)行元件水平放置 ,則 F0G? . sf 為靜摩擦力 , s s nF f F? ? , sf 為靜摩擦系數(shù) ,取 ? , nF 為對支承面的正壓力 . fF 為動摩擦力 f d nF f F? ? , df 為 動 摩 擦 系 數(shù) 取 ? . mF 為慣性阻力 , mF mg v t? ?? ??. v? 為速度變化量 , t? 為啟動或制動時間 . 5 2. 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) a) 根據(jù)機械手 伸出，上升，夾緊時的最大壓力 和系統(tǒng)損失壓力 p?? ，確定 系統(tǒng)的最大工作壓力： 1pp = p + Δ = 4 .5 + 0 .5 = 5 ( M P a )? () b) 液壓缸有效工作面積： 264F m a x 8 1 0A 0 . 0 2 ( )p η 5 1 0 0 . 8 m?? ? ??? () c) 系統(tǒng) 最大流量 max(q ) ： 3 33m a xq A 0 . 0 2 3 5 1 0 0 . 7 1 0 / 4 2( / m in )m a xV mLs??? ? ? ? ? ? ? ? () d) 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 1) 確定 升降 缸的活塞及活塞桿的直徑 升降 缸最大載荷時 ,為 受壓使 產(chǎn)品 下降和提升產(chǎn)品 .其載荷力為 80KN ,工作 在受壓和拉伸狀態(tài) .活塞直徑為 : 1 4 4 0 . 0 2 0 . 1 6 ( )3 . 1 4ADm???? ? ? (式 4) 根據(jù)液壓手冊 ,取標準系列 D ? ,取 / ? , 即活塞桿直徑為 : 10 .7 0 .7 0 .2 0 .1 4 ( )d D m? ? ? ? (式 5) 根據(jù)液壓手冊標準系列 ,取 ( )dm? 2) 伸縮缸的活塞及活塞桿的直徑 伸縮缸直接控制機械手臂的伸出和縮回 ,主要承受縱向力 (彎矩 ),軸向力較 小所以對活塞缸的強度要求較高 ,而對缸的伸出壓力并不需要很大 . 伸縮缸移動最大載荷為其伸出頂緊之時 ,缸的回油流量雖經(jīng)節(jié)流閥 ,但流量極小 ,故背壓視為零 .故其活塞直徑為 322 614 4 3 0 1 0 0 . 1 0 9 ( )3 . 1 4 3 . 2 1 0FDmp? ??? ? ??? .(式 6) 根據(jù)液壓機械手冊 ,取 2 ? ,取 / ? , 6 即活塞桿直徑為 : 0 .8 0 .8 0 .1 2 0 .0 9 6dD? ? ? ? 圓整標準系列 ,取 ( )dm? . 3) 確定夾緊缸的活塞及活塞桿直徑 夾緊缸最大載荷時 ,根據(jù)工況分析 ,機械手指夾緊產(chǎn)品 .需要較大的夾緊力以 至于不會讓產(chǎn)品滑落 . 其活塞直徑為 : 333 634 4 6 0 1 0 0 . 1 3 8 ( )3 . 1 4 4 1 0FDmp? ??? ? ??? (式 7) 圓整標準系列取 ? .取 / ? 即活塞桿的直徑為 : 0 .7 0 .1 5 0 .1 0 5d ? ? ? 根據(jù)液壓設計手冊 ,取標準系列 ? e) 液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 : f) 執(zhí)行元件名稱 載荷 (KN) 背壓力