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机械手夹持器设计(含装配图CAD图) 第10页

更新时间:2010-3-17:  来源:毕业论文
机械手夹持器设计(含装配图CAD图) 第10页
5.1驱动系统设计要求
本次设计的工业机械手属坐标式液压驱动机械手。具有手臂伸缩,回转,升降,手腕回转四个自由度。因此,相应地有手腕回转机构、手臂伸缩机构,手臂回转机构,手臂升降机构等构成。各部分均用液压缸或液压马达驱动与控制。
设计要求
(1)满足工业机械手动作顺序要求。动作顺序的各个动作均由电控系统发讯号控制相应的电磁铁,按程序依次步进动作而实现。
(2)机械手伸缩臂安装在升降大臂上,前端安装夹持器,按控制系统的指令,完成工件的自动换位工作。伸缩要平稳灵活,动作快捷,定位准确,工作协调。
(3)液压控制系统设计要满足伸缩臂动作逻辑要求,液压缸及其控制元件的选择要满足伸缩臂动力要求和运动时间要求
5.2驱动系统设计方案
采用叶片泵供油,动作顺序:从原位开始——升降臂下降——夹持器夹紧——升降臂上升——底座快进回转——底座慢进——手腕回转——伸缩臂伸出——夹持器松开——伸缩臂缩回;待加工完毕后,伸缩臂伸出——夹持器夹紧——伸缩臂缩回——底座快退(回转)——底座慢退——手腕回转——升降臂下降——夹持器松开——升降臂上升到原位停止,准备下次循环。
上述动作均由电控系统发讯号控制相应的电磁铁(电磁换向阀),按程序依次步进动作而实现。
(1)各液压缸的换向回路
为便于机械手的自动控制,采用可编程控制器进行控制,前分析可得系统的压力和流量都不高,选用电磁换向阀回路,以获得较好的自动化成都和经济效益。液压机械手采用单泵供油,手臂伸缩,手腕回转,夹持动作采用并联供油,这样可有效降低系统的供油压力,此时为了保证多缸运动的系统互不干扰,实现同步或非同步运动,换向阀采用中位“O”型换向阀。
(2)调速方案
整个液压系统只用单泵工作,各液压缸所需的流量相差较大,各液压缸都用液压泵的全流量是无法满足设计要求的。尽管有的液压缸是单一速度工作,但也需要进行节流调速,用以保证液压缸的平稳运行。各缸可选择进油路或回油路节流调速,选用节流阀调速。
单泵供油系统以所有液压缸中需流量最大的来选择泵的流量。系统较为简单,所需元件较少,经济性好,考虑到系统功率较小,其溢流损失也较小。
(3)缓冲回路
伸缩臂处设置缓冲回路,使用单向节流阀
(4)系统安全可靠性
夹紧缸在夹紧工件时,为防止失电等意外情况,设置锁紧保压回路。
手臂升降缸在系统失压的情况下会自由下落或超速下行,所以在回路中设置平衡回路。
5.3驱动系统设计
5.3.1分功能设计分析
(1)夹持器采用单出杆双作用缸,保证运动过程中不使工件下掉,夹持器夹紧工件后,锁紧回路由先导型顺序阀和单向阀组成。顺序阀的设置在夹持器松开回油过程中起到缓冲作用。
(2)底座回转采用摆动液压缸,正反方向均采用单向调速阀调速。由于回转部分的重量大,回转长度长,因此手臂回转时具有很大的动能。为此,除采用调速阀的回油节流阀调速阀外,还在回油路上安装双溢流阀,进行减速缓冲。
(3)手臂伸缩采用单出杆双作用缸,手臂伸出时,由单向阀和节流阀组成的调速回路进行回油节流调速。手臂缩回时,回油路设置调速阀以完成缓冲作用。
(4)手臂升降运动采用单出杆双作用缸,上升和下降均由单向调速阀回油节流。因为升降缸为立式,在其液压缸下腔油路中安装单向顺序阀,避免因整个手臂运动部分的自重而下降,起支撑平衡作用。
(5)伸缩臂进油路设置蓄能保压回路,伸出完全后,进油路压力升高,压力继电器发出电信号导致换向阀通电,泵卸荷,单向阀自动关闭,由蓄能器保压。
(6)单泵供油,采用先导型溢流阀卸荷,设置二位二通换向阀。
5.3.2液压泵的确定与所需功率计算
系统各执行元件最大需用流量
       夹紧缸:Q =1.5 L/min
       伸缩缸:Q =15 L/min
升降缸:Q =7.536 L/min
回转缸:Q =17.34 L/min            
b、泵的排量                            
c、泵工作时的最高压力
夹紧缸:
伸缩缸:
升降缸:
回转缸:                                                 
 包括油液流经流量阀和其他元件的局部损失,管路沿程损失等
 为0.2 0.5Mpa 
作为压力储备,可选额定压力为5Mpa
选择YB-A16B型号泵,其主要性能参数如表5.1所示
 排量 压力 输入功率 额定转速 最低转速 最高转速
YB-A16B 16.3ml/r 5Mpa 1.69Kw 1000r/min 600r/min 1800r/min
5.3.3确定泵的电机功率N                                              
   p—泵的实际最大工作压力 kgf/cm
   Q—泵在p压力下的实际流量 l/min
   η --泵的总效率 0.65 0.75 
考虑到压力损失,故按标准选用1.5kw的电机
5.3.4液压元件的选择,如表5.2所示
表5.2
编号 元件名称 阀最大通过流量L/min 型号 公称流量L/min
1 滤油器(粗) 19.074 XU-CJ45 50BS
40
3 溢流阀 19.074 YF3-10L 63
4 电磁换向阀  23DO-B8C 22
6 滤油器(精)   XU-CJ45 30BS
40
9 电磁换向阀(夹紧)   
10、11 液控单向阀  CPT-03-04-50 40
13 压力继电器  HE O /35

14 电磁换向阀(伸缩) 15 34DF30-E10B-D 25
15 单向调速阀  AQ -10C
30
17 电磁换向阀(回转) 17.34 34DF30-E10B-D 25
18 、19 单向调速阀  AQ -10 21 电磁换向阀(升降) 7.536 DG55-5 

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