液壓機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計

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1、第4章 機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計 4.1機械手的工作原理分析 液壓自動上下料機械手是自動化流水生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用的工件搬運機械設(shè)備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運輸單元。按其工作介質(zhì)是油還是水（乳化液），液壓機可分為油壓機和水壓機兩種，以油為介質(zhì)的液壓機械手。液壓機械手要求液壓系統(tǒng)完成的主要動作是（工件平放）：大臂下降300mm—夾緊工件—手腕上翻90°—大臂上升300mm—大臂回轉(zhuǎn)90°—手臂延伸500mm—放松工件—手臂收縮500mm—手腕下翻90°—大臂回轉(zhuǎn)90°—大臂下降300mm。整個周期要完成所有動作必須由五個液壓缸協(xié)調(diào)動作才能做到?，其中兩個回轉(zhuǎn)液壓缸和3各活塞式液壓缸。 4.

2、2液壓系統(tǒng)控制原理圖設(shè)計 液壓機械手液壓系統(tǒng)原理原理如圖4.1所示 圖4.1 機械手液壓系統(tǒng)原理圖 1-液壓系統(tǒng)油箱 2-過濾器 3、4-雙聯(lián)齒輪液壓泵 5-單向閥 6、21-兩位二通電磁閥 7-先導(dǎo)型溢流閥 8-三位四通電磁閥 9-二位四通電磁閥 10-節(jié)流閥 11-調(diào)速閥（帶阻尼孔）其余元件已在上圖說明。 4.2.1 各缸運動過程分析 1、機械手大臂下降 按下啟動按鈕。PLC指令控制電磁鐵5DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第二個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)

3、速閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的上腔，從而推動機械手做下降運動。 2、夾緊工件 在整機啟動的情況下，泵4供油流經(jīng)單向閥，然后PLC控制程序指令控制電磁鐵3DT通電吸合，此時此二位四通電磁閥處于右位，液壓油直接流進機械手手指夾緊液壓缸的右腔，從而拉動滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)夾緊工件。此時電磁換向閥通電不變，直到接到放松工件指令才斷電，此時因液壓缸保持不動，回路壓力升高，到達先導(dǎo)型溢流閥的設(shè)定壓力時，溢流閥開啟，然回路壓力保持不變，仍然能夠保持夾緊需要。 3、手腕上翻 PLC指令控制電磁鐵8DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第四個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和

4、單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手腕翻轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動機械手手腕做上下擺動運動。 4、大臂上升 PLC指令控制電磁鐵4DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第二個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，接著流向減壓閥和單向閥構(gòu)成的復(fù)合閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的下腔，從而推動機械手做上升運動。 5、大臂回轉(zhuǎn) PLC指令控制電磁鐵6DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第一個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動機械手大臂做左右擺動運動。 6、手臂延伸 PLC指令控制電

5、磁鐵1DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第三個三位四通電磁閥右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手臂伸縮液壓缸，從而推動機械手手臂做伸縮運動。 7、放松工件 在整機啟動的情況下，泵4供油流經(jīng)單向閥，然后PLC控制程序指令控制電磁鐵3DT斷電跳開，此時此二位四通電磁閥處于左位，液壓油直接流進機械手手指夾緊液壓缸的左腔，從而拉動滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)放松工件。此時PLC指令不變，直到接到夾緊工件指令時3DT才通電，當工件放到A傳送帶上時，因液壓缸保持不動，回路壓力升高，到達先導(dǎo)型溢流閥的設(shè)定壓力時，溢流閥開啟，然回路壓力保持不變，仍然保持夾手指張開。

6、8、手臂收縮 PLC指令控制電磁鐵2DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第三個三位四通電磁閥左位，然后直接流向手臂伸縮液壓缸，從而推動機械手手臂做收縮運動。 9、手腕下翻 PLC指令控制電磁鐵9DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第四個三位四通電磁閥右位，接著液壓油流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手腕翻轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動機械手手腕做下翻動運動。 10、大臂回轉(zhuǎn) PLC指令控制電磁鐵7DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖4.1所示從左到右第一個三位四通電磁閥左位，接著液壓油流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回

7、轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動機械手大臂做左右擺動運動。 至此就完成整個機械手的循環(huán)運動，如果此時接到停止的指令，則10DT和11DT同時通電，電磁鐵將電磁換向閥到上位，此時液壓系統(tǒng)卸壓，同時上面的各個電磁鐵同時斷電回到默認位置，完成卸荷。電磁鐵動作順序表如下： 附表4.1 機械手液壓系統(tǒng)電磁鐵通電順序表 動作順序 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 7DT 8DT 9DT 10DT 11DT 大臂下降 + + + + 夾緊 + + + + + 手腕上翻

8、 + + + + + 大臂上升 + + + + + 大臂回轉(zhuǎn) + + + + + 手臂延伸 + + + + + 放松工件 + + + + 手臂收縮 + + + + 手腕下翻 + + + + 大臂回轉(zhuǎn) + + + + 停止

9、 + + 4.3 各液壓缸的載荷力的分析 1 大臂升降液壓缸的載荷力 升降缸在機械手下降過程中受活塞桿自身的重力和在他的上面的一系列機械手組件的重力，以及啟動慣性力。 液壓缸做上升運動時，除上述各組件的重力外，還克服運動部件的摩擦阻力，而且是重載運動。 液壓缸在上升或者下降動作完成時，液壓缸停止動作，但依然要克服各組件重力的影響。 2 夾緊液壓缸的載荷力 在夾緊工件時，液壓缸處于豎直向下狀態(tài)，此狀態(tài)是重載運動，他所受的外載荷有機械手手部組件的重力和液壓缸活塞桿自身的重力，以及在下降過程中的啟動慣性力。 液壓缸做放松工件時，此時液壓缸及手部組件處于水平位置

10、，，其外載荷主要是其連動部件的啟動慣性力和手部滑槽桿的摩擦力。 機械手手部在手腕上下翻轉(zhuǎn)時，夾緊液壓缸此時處于動作的保持狀態(tài)，其所受外載荷主要是由于擺動所產(chǎn)生的離心力。 3 手臂伸縮液壓缸的載荷力 在手臂延伸動作時，其所受的外載荷主要是啟動慣性力。 在手臂收縮時，其所受的外載荷主要也是啟動慣性力。在上述兩個動作完成的情況之外，都是保持動作階段，外載荷基本沒有。 在機械手的工作過程中，立柱升降頻繁，為了節(jié)省能量，減少系統(tǒng)發(fā)熱，故選用雙聯(lián)齒輪泵，其中一個為小流量泵，另一個為大流量泵。選擇CBZ 型液壓泵：大泵的額定流量為125L/min;，額定工作壓力)2.5MPa；小泵的額定流量為18L/min;額定工作壓力2.5MPa，其消耗功率6.8Kw，轉(zhuǎn)速為1450r/min；電機型號J02-51-4，功率7.5KW，電壓380V。液壓原理如圖4.1所示。 4.4 本章小結(jié) 主要對機械手液壓系統(tǒng)的原理進行設(shè)計，并對機械手液壓系統(tǒng)的電磁閥電磁鐵電的通斷控制順序進行詳細的分析，以及各個活塞液壓缸的主要受力進行分析。另外由于設(shè)計液壓機械手的工作載荷只有5N，非常的小，所以液壓系統(tǒng)的工作壓力也不大，在系統(tǒng)工作中所產(chǎn)生的發(fā)熱量也不會太大，所以在液壓系統(tǒng)設(shè)計中按照慣常思維就省略液壓系統(tǒng)性能的一系列驗算。 4 / 4