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工业机械手液压系统设计目录 1、前言2 2、确定对液压系统的工作要求2 3、拟定液压系统原理图3 3.1 液压系统原理图3 3.2 液压系统电磁铁动作顺序表4 3.3 液压系统工作原理4 3.4 液压系统特点分析7 3.5 电气系统原理图8 3.6 电气系统工作原理8 3.7 电气系统特点分析10 4、计算和选择液压元件11 4.1执行元件——液压缸、液压马达11 4.2动力元件——液压泵144.3控制元件——方向阀、压力阀、流量阀164.4辅助元件——管道、管接头、滤油器、油箱174.5工作介质——液压油18 5、液压系统性能的验算19 5.1系统的压力损失验算195.2系统的温升验算195.3系统的其它验算196、结束语19 7、致谢19 8、参考文献20工业机械手液压系统设计 [摘要] 机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手。本篇根据液压系统设计的一般程序，分四步详细地介绍了工业机械手液压系统设计过程，其中第 3 步拟定液压系统原理图是重点。 [关键词] 机械手液压电气 1、前言工业机械手的技术参数是说明机械手规格与性能的具体指标，一般有以下几个方面：⑴握取重量。握取重量标明了机械手的负载能力。这项参数与机械手的运动速度有关，通常指正常运行速度所握取的工件重量。⑵运动速度。运动速度是反映机械手性能的一项重要技术参数。它与机械手握取重量、定位、精度等参数都有密切关系，同时也直接影响机械手的运动周期。⑶自由度。确定工业机械手的手部在运动空间的位置和姿态的、独立的变化参数就是工业机械手的自由度。自由度越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构也相应越复杂。一般具有 4～6 个自由度即满足使用要求。⑷定位精度。定位精度即重复定位精度，是衡量机械手工作质量的又一项重要指标。定位精度的高低取决于位置控制方式以及运动部位本身的制造精度和刚度，与握取重量、运动速度等也有密切关系。 2、确定对液压系统的工作要求根据工况要求，执行机构要具有手臂升降、手臂伸缩、手臂回转和手腕回转四个自由度。执行机构相应由手臂升降机构、手臂伸缩机构、手臂回转机构、手腕回转机构、手指夹紧机构和回转定位机构等组成，每一部分均由液压缸驱动与控制它完成的动作循环为：插定位销→手臂前伸→手指张开→手指夹紧抓料→手臂上升→手臂缩回→手腕回转° 180 →拔定位销→手臂回转° 95 →插定位销→手臂前伸→手臂中停→手指松开→手指闭合→手臂缩回→手臂下降→手腕回转复位→拔定位销→手臂回转复位→待料，泵卸载。3、拟定液压系统原理图 3.1 液压系统原理图手臂伸缩缸29手臂回转缸30手指夹紧缸32手腕回转缸31定位缸33手臂升降缸3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y1Y2Y12345678925K262324222117181620151413121110192728工业机械手液压系统图3.2 液压系统电磁铁动作顺序表动作顺序 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y K26 插定位销 + + + 手臂前伸 + + + 手指张开 + + + + 手指抓料 + + + 手臂上升 + + + 手臂缩回 + + + 手腕回转 + + + + 拔定位销 + 手臂回转 + + 插定位销 + + + 手臂前伸 + + + 手臂中停 + + 手指张开 + + + + 手指闭合 + + + 手臂缩回 + + + 手臂下降 + + + 手腕反转 + + + + 拔定位销 + 手臂反转 + + 待料卸载 + + 3.3 液压系统工作原理 1、插定位销（1+ Y 、12+ Y ）按下油泵起动按钮后，双联叶片泵 1、2 同时供油，电磁铁 1Y、2Y 带电，油液经溢流阀 3 和 4 至油箱，机械手处于待料卸荷状态。当棒料到达待上料位置，启动程序动作。电磁铁 1Y 带电，2Y 不带电，使泵 1 继续卸荷，而泵 2 停止卸荷，同时 12Y通电。进油路：泵 2→阀 6→减压阀 8→阀 9→阀 25（右）→定位缸左腔。此时，插定位销以保证初始位置准确。定位缸没有回油路，它是依靠弹簧复位的。 2、手臂前伸（5+ Y 、12+ Y ）插定位销后，此支路系统油压升高，使继电器 K26 发讯，接通电磁铁 5Y，泵 1 和泵 2 经相应的单向阀汇流到电液换向阀 14 左位，进入手臂伸缩缸油腔。进油路：泵 1→单向阀 5→阀 14（左）→手臂伸缩缸右腔泵 2→阀 6→阀 7→↑回油路：手臂伸缩缸左腔→单向调速阀15→阀 14（左）→油箱 3、手指张开（1+ Y 、9+ Y 、12+ Y ）手臂前伸至适当位置，行程开关发讯，电磁铁1Y、9Y 带电，泵 1卸载，泵 2供油，经单向阀 6 电磁阀 20 左位，进入手指夹紧缸右腔。回油路从左腔通过液控单向阀 21 及阀 20 左位进入油箱。进油路：泵 2→阀 6→电磁阀 20（左）→手指夹紧缸右腔回油路：手指夹紧缸左腔→阀21→电磁阀 20（左）→油箱 4、手指抓料（1+ Y 、12+ Y ）手指张开后，时间继电器延时。待棒料由送料机构送到手指区域时，继电起器发讯使 9Y 断电，泵 2 的压力油通过阀 20 的右位进入缸的左腔，使手指夹紧棒料。进油路：泵 2→阀 6→阀 20（右）→阀 21→手指夹紧缸左腔回油路：手指夹紧缸右腔→阀20（右）→油箱 5、手臂上升（3+ Y 、12+ Y ）当手指抓料后，手臂上升。此时，泵 1和泵 2 同时供油到升降缸。主油路为：进油路：泵 1→单向阀 5→阀 10（左）→阀 11→阀 12→手臂升降缸下腔泵 2→阀 6→阀 7→↑回油路：手臂升降缸上腔→阀13→阀 10（左）→油箱 6、手臂缩回（6+ Y 、12+ Y ）手臂上升至预定位置，碰行程开关，3Y 断电，电液换向阀 10 复位，6Y 带电。泵 1 和泵 2 一起供油至电液换向阀 14右端，压力油通过单向调速阀 15 进入伸缩缸左腔，而右腔油液经阀 14 右端回油箱。进油路：泵 1→阀 5→阀 14（右）→阀 15→手臂伸缩缸左腔泵 2→阀 6→阀 7→↑回油路：手臂伸缩缸右腔→阀14（右）→油箱 7、手腕回转（1+ Y 、10+ Y 、12+ Y ）当手臂上的碰块碰到行程开关时，6Y 断电，阀 14 复位，1Y、10Y 通电。此时，泵 2 单独供油至阀 22 左端，通过阀 24 进入手腕回转油缸，使手腕回转° 180 。进油路：泵 2→阀 6→阀 22（左）→阀 24→手腕回转缸回油路：手腕回转缸→阀 23→阀 22（左）→油箱 8、拔定位销（1+ Y ）当手腕上的碰块碰到行程开关时，10Y、12Y 断电，阀 22、25 复位，定位缸油液经阀 25 左端回油箱，弹簧作用拔定位销。回油路：定位缸左腔→阀 25（左）→油箱定位缸没有进油路，它是在弹簧作用下前进的。9、手臂回转（1+ Y 、7+ Y ）定位缸支路无油压后，压力继电器 K26发讯，接通 7Y。泵 2 的压力油进入阀 6 经换向阀 16 左端通过单向调速阀 18最后进入手臂回转缸，使手臂回转° 95 。进油路：泵 2→阀 6→换向阀 16（左）→单向调速阀18→手臂回转缸回油路：手臂回转缸→单向调速阀 17→换向阀 16（左）→行程节流阀 19→油箱 10、插定位销（1+ Y 、12+ Y ）当手臂回转碰到行程开关时，7Y 断电，12Y重又通电，插定位销同 1。 11、手臂前伸（5+ Y 、12+ Y ）此时的动作顺序同 7。 12、手臂中停（12+ Y ）当手臂前伸碰到行程开关后，5Y 断电，伸缩缸停止动作，确保手臂将棒料送到准确位置处，“手臂中停”等主机夹头夹紧棒料，夹头夹紧棒料后，时间继电器发讯。 13、手指张开（1+ Y 、9+ Y 、12+ Y ）接到继电器信号后，1Y、9Y 通电，手指张开同