机械手液压系统说明书

1课程设计说明书课程名称：机床电气控制技术设计题目：机械手液压系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：0804学生姓名:覃潇潇学号:0812110427指导教师:吴吉平湖南工业大学科技学院教务部制2011年6月19日2目录第一章前言.............................................................................................................................4第二章确定对液压系统的工作要求.....................................................................................5第三章拟定液压系统原理图...............................................................................................63.1液压系统原理图.................................................................................................................63.2液压系统电磁铁动作顺序表.............................................................................................73.3液压系统工作原理.............................................................................................................83.4液压系统特点分析............................................................................................................113.5电气系统原理图...............................................................................................................123.6电气系统工作原理...........................................................................................................133.7电气系统特点分析...........................................................................................................17第四章系统性能的验算.......................................................................................................184.1系统的压力损失验算.......................................................................................................184.2系统的温升验算...............................................................................................................184.3系统的其它验算...............................................................................................................18第五章心得体会...................................................................................................................19第六章参考文献...................................................................................................................203[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4第一章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。5第二章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。6第三章拟定液压系统原理图3.1液压系统原理图定位缸手腕回转缸手指夹紧缸手臂回转缸手臂伸缩缸手臂升降缸73.2液压系统电磁铁动作顺序表动作顺序1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12YK26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++该液压系统的特点归纳如下：1）系统采用了双联泵供油，额定压力为6.3MPa，手臂升降及伸缩时由两个泵同时供油，流量为（35+18）L/min，手臂及手腕回转，手指松紧及定位缸工作时，只由小流量泵2供油，大流量泵1自动卸载。由于定位缸和控制油路所需压力较低，在定位缸去路上串联有减压阀8，使之获得稳定的1.5～1.8MPa压力。2）手臂的伸缩和升降采用单杆双作用液压缸驱动，手臂的伸出和升降速度分别由单向调整阀15、13和11实现回油节流调速；手臂及手腕的回转由摆动液压缸驱动，其正反向运动亦采用单向调速阀17和18、23和24回油节流调速。3）执行机构的定位和缓冲是机械手工作平稳可靠的关键。从提高生产率来说，希望机械手正常工作速度越快越好，但工作速度越高，启动和停止时的惯性力就越大，振动和冲击就越大，这不仅会影响到机械手的定位精度，严重时还会损伤机件。因此为达到机械手的定位精度和运动平稳性的要求，一般在定位前要采取缓冲措施。该机械手手臂伸出、手腕回转由死挡铁定位保证精度，端点到达前发信号切断油路，滑行缓冲；手臂缩回和手臂上升由行程开关适时发信号，提前切断油路滑行缓冲并定位。此外，手臂伸缩缸和升降缸采用了电液换向阀换向，调节换向时间，亦增加缓冲效果。由于手臂的回转部分质量圈套，转速较高，运动惯性矩8圈套，系统的手臂回转缸除采用单向调速阀回油节流调速外，还在回油路上安装有行程和节流阀19进行减速缓冲，最后由定位缸插销定位，满足定位精度要求。4）为使手指夹紧缸夹紧工件后不受系统压力波动的影响，保证牢固地夹紧工件，采用了液控单向阀21的锁紧回路。5）手臂升降缸为立式液压缸，为支承平衡手臂运动部件的自重，采用了单向顺序阀12的平衡回路。3.3液压系统工作原理一.继电器——接触器控制线路对于线路的设计我们采用的是逻辑设计法，根据JS01工业机械手液压系统图和机械手的动作要求，我作出了其继电器电气原理图，见附图一。这里我们对其继电器电气原理图进行说明。图中SB2实现开机功能，按下SB2能KM线圈得电，启动电动机，为下面的顺序动作做准备。当要进行顺序动作时，继电器工作顺序如下：1．插定位销按下SB1，继电器KM线圈得电并自锁；1Y，12Y，K26得电，机械手的定位缸右移，到达极限位置时，插上定位销。2．手臂前伸当定位缸到达极限位置时，由于压力继电器达到动作压力，这时压力继电器动作，这样就使得k26闭合，5Y导通。同时由于5Y的导通，互锁使得1Y会断开。手臂伸缩缸开始前伸，实现手臂前伸功能。3．手指张开当手臂伸缩缸伸到一定位置时触动行程开关1ST，导致继电器2k导通，使得2K打开，5Y失电，手臂停止前伸。同时，1Y得电。9Y也由于1ST的闭合导通，手指开始张开，实现手指张开功能。4．手指抓料当手指夹紧缸向右滑动到一定位置时触动行程开关2ST，中间继电器1K得电并自锁，中间继电器K1的辅助动断点断开，9Y失电；手指夹紧缸向左滑动，从而实现手指抓料功能.手指夹紧。5．手臂上升当到达行程阀3ST位置时，此时正好将物料夹紧，使得3ST开关和压力开关闭合，同时3Y得电，使得1Y失电断开。同时手臂升降缸开始上升，从而实现手臂上升功能。6.手臂缩回当手臂升降缸上升到一定位置时触动行程开关4ST，3Y失电；同时6Y得电自锁并使得1Y继续失电，手臂伸缩缸开始向右滑动，从而实现手臂缩回功能。7．手腕回转当手臂伸缩缸向右缩到一定位置时触动行程开关5ST，5ST断开，6Y失电，1Y得电闭合。同时10Y得电，手腕回转缸开始转动，从而实现手腕回转功能。8．拔定位销当手腕回转缸转动到一定位置时触动行程开关6ST，10Y失电断开。12Y失电，K26失电；拔出定位销。9．手臂回转由于K26失压而使得时间继电器1KT得电，一段时间后（此时定位销已完全拔出），时间继电器触点1KT闭合，7Y得电，手臂回转缸开始转动，实现手臂回转功能。10．插定位销当手臂回转缸转动到一定位置时会触动行程开关7ST，7Y失电，手臂停止回转。同时12Y得电，K26得电，机械手的定位缸右移定位。911．手臂前伸当K26达到一定压力后动作，使得5Y得电闭合；手臂伸缩缸开始前伸，实现手臂前伸功能，同时由于5Y的失电使得1Y得电。12．手臂中停当手臂伸缩缸触动行程开关8ST，中间继电器2K得电并自锁，其动合触点关闭，5Y失电，手臂中点。13.手指张开触动行程开关8ST闭合，9Y导通，手指张开。同时由于5Y的断开1Y得电闭合。14．手指闭合当手指夹紧缸向右滑动到一定位置时，触动行程开关2ST，使得中间继电器得电，触