液壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第4章 機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1機(jī)械手的工作原理分析 液壓自動(dòng)上下料機(jī)械手是自動(dòng)化流水生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用的工件搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運(yùn)輸單元。按其工作介質(zhì)是油還是水（乳化液），液壓機(jī)可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩種，以油為介質(zhì)的液壓機(jī)械手。液壓機(jī)械手要求液壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼魇牵üぜ椒牛捍蟊巯陆?00mm—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(gè)周期要完成所有動(dòng)作必須由五個(gè)液壓缸協(xié)調(diào)動(dòng)作才能做到 ，其中兩個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸和3各活塞式液壓缸。 4.2液壓系統(tǒng)控制原理圖設(shè)計(jì) 液壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理原理如圖4.1所示 圖4.1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖 1-液壓系統(tǒng)油箱 2-過(guò)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(shuō)明。 4.2.1 各缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析 1、機(jī)械手大臂下降 按下啟動(dòng)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(gè)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，然后直接流向大臂升降液壓缸的上腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做下降運(yùn)動(dòng)。 2、夾緊工件 在整機(jī)啟動(dòng)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(shí)此二位四通電磁閥處于右位，液壓油直接流進(jìn)機(jī)械手手指夾緊液壓缸的右腔，從而拉動(dòng)滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)夾緊工件。此時(shí)電磁換向閥通電不變，直到接到放松工件指令才斷電，此時(shí)因液壓缸保持不動(dòng)，回路壓力升高，到達(dá)先導(dǎo)型溢流閥的設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)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(gè)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，然后直接流向手腕翻轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手腕做上下擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 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(gè)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(dòng)機(jī)械手做上升運(yùn)動(dòng)。 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(gè)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(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 6、手臂延伸 PLC指令控制電磁鐵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(gè)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(dòng)機(jī)械手手臂做伸縮運(yùn)動(dòng)。 7、放松工件 在整機(jī)啟動(dòng)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(kāi)，此時(shí)此二位四通電磁閥處于左位，液壓油直接流進(jìn)機(jī)械手手指夾緊液壓缸的左腔，從而拉動(dòng)滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)放松工件。此時(shí)PLC指令不變，直到接到夾緊工件指令時(shí)3DT才通電，當(dāng)工件放到A傳送帶上時(shí)，因液壓缸保持不動(dòng)，回路壓力升高，到達(dá)先導(dǎo)型溢流閥的設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)啟，然回路壓力保持不變，仍然保持夾手指張開(kāi)。 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(gè)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(dòng)機(jī)械手手臂做收縮運(yùn)動(dòng)。 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(gè)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(dòng)機(jī)械手手腕做下翻動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 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(gè)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轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 至此就完成整個(gè)機(jī)械手的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，如果此時(shí)接到停止的指令，則10DT和11DT同時(shí)通電，電磁鐵將電磁換向閥到上位，此時(shí)液壓系統(tǒng)卸壓，同時(shí)上面的各個(gè)電磁鐵同時(shí)斷電回到默認(rèn)位置，完成卸荷。電磁鐵動(dòng)作順序表如下： 附表4.1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)電磁鐵通電順序表 動(dòng)作順序 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 7DT 8DT 9DT 10DT 11DT 大臂下降 + + + + 夾緊 + + + + + 手腕上翻 + + + + + 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 + + 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(jī)械手下降過(guò)程中受活塞桿自身的重力和在他的上面的一系列機(jī)械手組件的重力，以及啟動(dòng)慣性力。 液壓缸做上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，除上述各組件的重力外，還克服運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力，而且是重載運(yùn)動(dòng)。 液壓缸在上升或者下降動(dòng)作完成時(shí)，液壓缸停止動(dòng)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(shí)，液壓缸處于豎直向下?tīng)顟B(tài)，此狀態(tài)是重載運(yùn)動(dòng)，他所受的外載荷有機(jī)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(guò)程中的啟動(dòng)慣性力。 液壓缸做放松工件時(shí)，此時(shí)液壓缸及手部組件處于水平位置，，其外載荷主要是其連動(dòng)部件的啟動(dòng)慣性力和手部滑槽桿的摩擦力。 機(jī)械手手部在手腕上下翻轉(zhuǎn)時(shí)，夾緊液壓缸此時(shí)處于動(dòng)作的保持狀態(tài)，其所受外載荷主要是由于擺動(dòng)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(dòng)作時(shí)，其所受的外載荷主要是啟動(dòng)慣性力。 在手臂收縮時(shí)，其所受的外載荷主要也是啟動(dòng)慣性力。在上述兩個(gè)動(dòng)作完成的情況之外，都是保持動(dòng)作階段，外載荷基本沒(méi)有。 在機(jī)械手的工作過(guò)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(gè)為小流量泵，另一個(gè)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(jī)型號(hào)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(duì)機(jī)械手液壓系統(tǒng)的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)械手液壓系統(tǒng)的電磁閥電磁鐵電的通斷控制順序進(jìn)行詳細(xì)的分析，以及各個(gè)活塞液壓缸的主要受力進(jìn)行分析。另外由于設(shè)計(jì)液壓機(jī)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(huì)太大，所以在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中按照慣常思維就省略液壓系統(tǒng)性能的一系列驗(yàn)算。 4 / 4