机械手液压系统课程设计

本科生课程设计书

学 院、系： 机电教学部 专 业： 机械设计制造及自动化 学 生 姓 名： 欧光宇 班 级： 机设1402 学号 1412110211 指导教师姓名： 吴吉平 最终评定成绩：

2010-11-21年7月17日

目录

一、 引言……………………………………………………（1） 二、 设计要求………………………………………………（1） 三、 设计的基本原理………………………………………（2） 四、 机械手的动作流程……………………………………（4） 五、 机械手液压系统电器控制的总体设计………………（7） 六、 机械手液压系统PLC的设计………………………（10） 七、 机械手电气元件的选择……………………………（16） 1、 电动机的选择 2、 三相隔离开关的选择 3、 熔断器的选择 4、 热继电器的选择 5、 接触器的选择

八、 小结…………………………………………………（18） 九、 参考文献……………………………………………（18） 十、 附图：系统电气原理图

一、引言

机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手通过模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。而可编程控制器（ＰＬＣ）由于其具有的高可靠性、编程方便、易于使用和修改，易于扩展和维护，环境要求低、体积小巧，安装调试方便，在工业控制中有着广泛的应用。所以可以应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，达到简化控制线路，节省成本，提高劳动生产率。根据我们所设计的机械手的驱动部件为步进电机的特点，应用ＰＬＣ移位寄存ＳＦＴ指令可以很方便、灵活地对机械手进行控制。图1 是机械手搬运物品示意图。

图1 机械手搬物示意图

二、设计要求

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。驱动系统多数采用电液（气）机联合传动。

JS01工业机械手属于圆柱坐标式、全液压驱动机械手，具有手臂升降、伸缩、回转和手腕回转四个自由度。执行机构相应由手部、手腕、手臂伸缩机构、手臂升降机构、手臂回转机构和回转定位装置等组成，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180o→拔定位销→手臂回转95 o →插定位销→手臂前伸→手臂中停（此时主机的夹头下降夹料）→手指松开（此时主机夹头夹着料上升）→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。

三、JS01工业机械手液压系统工作原理及特点

JS01工业机械手液压系统图如图1所示。各执行机构的动作均由电控系统发信号控制相应的电磁换各阀，按程序依次步进动作。电磁铁动作顺序见表1。

手臂伸缩缸手臂回转缸手指夹紧缸手腕回转缸定位缸手臂升降缸图1 JS01工业机械手液压系统

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。