物流自动化机械手液压系统设计[1]

表 ! 主要性能参数表
升降机构 重力 *!%"./ !"# *".3 !/ 摆动机构 转矩 **"! %&’( ’"3# ’".. 夹紧机构 重力 !"#. !# !"#. ’"..
二、执行系统
执行系统是由机械手完成抓取工件（或工具） ，实现 所需的各种运动的机械部分。设计中钳爪采用锻造并结 合焊接结构。为了防止夹坏物体，夹紧力应限制在一定 范围内，并镶有橡胶垫，同时在转轴下方装有限位杆， 限位杆一端与一夹板连成一体，另一端装有可调螺母， 用于对两夹板的间距进行调整，以适应被夹取的物体的 形状和尺寸。执行系统的主要性能参数如表 ! 所示。 实现升降高 !"#$ 和旋转采用纯液压。所设计的机 械手臂部具有升降、旋转功能。为降低臂部的重量，增 大臂部的刚度，本设计手臂采用 ! ) *$$ 的钢板折弯成 矩形梁，为减轻结构重量，在保证钳爪强度的前提下， 可在钳爪面上加工一些孔。
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运行与应用
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物流自动化机械手液压系统设计
四川机电职业技术学院（四川 !"#$$$） 李世蓉
【摘
要】
本装置是一套能自动搬运货物的装置，主要用于自动生产线，能实现机械手抓物后升高
!"#$，转过 %&’(后再下降 !"#$ 的升降动作。
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图 ) 摆动缸工作循环图
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三、控制系统
控制系统是机械手的指挥系统，控制驱动系统，让 执行机构按照规定的要求来进行工作，并检测正确与 否。本设备采用三菱 +! —,*-. 可编程序控制器。可编 程序控制器的控制方式是软控制，它充分发挥 /01 内部 继电器接点可重复使用的优点，简化中间控制环节，节 约材料费用，减少维修工作量，当需要改变被控对象的 控制内容，甚至改变控制对象时，在硬件方面不必作任 何改动，不需改变控制线路，只要改变 /01 的控制程序 即可。 在机械手控制系统中大多是开关量，设备控制功能 主要为上升、下降、旋转。在油路中设置有换向电磁 阀、单向阀、单向节流阀、减压阀以及调速阀，并有 $ 个行程开关，实现上升、下降、旋转的慢 ! 快 ! 慢控 制，以及实现慢夹快放功能，是一种典型的顺序控制系 统。控制工艺不要求实现 /23 闭环控制，所以从控制功 能上看 /01 能很方便地实现对此控制要求。随着工业控
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制技术的发展，采用可编程序控制器是工业控制的发展 趋势，故本控制系统采用 /01 控制。
四、液压系统元件
液压系统元件及型号如表 ) 所示。
表 ! 主要液压元件型号 图 ! 升降缸工作循环图
序 号 ! ) 9 ’ & $ ? !* !! !) 元件名称 额定流量 公称直径 （ 4 0 4 567） ’ 4 )& )& !* !* )& )* !* !* )& )& !* !* )& )& &* )& &* 4 55 89 4 ’:， 8! 4 ’: ;<—’ 4 )& ;—)& ;—!* ))3—!*< 9’3—&< =+— 0!*> ))3—!*@ 0—!* )93—)&< 0—,9 )93—)&< ))3—!*< A—)&< 3+;— <!*@ B3B+— 0)*3 2—)&< C0D—&* ;—,* 0— EF9) ! ! ! 9 ! ! ! ! ! ! ! ) ! ! ! ! ! ) 型号及规格 数量
最大流量 （ + 4 + $56）
升降缸上升过程中，要承受梁、配重、夹持部分重量、 转动缸部分重量、升降筒体及法兰重量等。升降缸开始上 升时，若速度太大，使得加速度过大，上升到位时，会对 液压缸产生较大的冲击，减小寿命，升降缸采用慢升!快 升!慢升的工作循环。下降也采用慢降!快降!慢降的工 作循环。为提高效率，在升降缸开始下降的同时，取物装 置的手部应张开。在下降时，为了防止液压缸在重力作用 下超速下行，回路中应有平衡回路。当升降缸下降到位碰 到行程开关时，应指示夹紧缸实现夹紧。夹紧后，升降缸 又经慢升!快升!慢升直至到位。上升阶段用 7"#8，下降 阶段用 /"#8。工作循环图如图 ! 所示。
三、改进后的效果
改进后消除了泵的漏油现象，润滑油的温度有了明 显降低，减 少 了 对 润 滑 油 站 的 维 护 工 作 量，保 证 了 9:!33 减速机各部位的良好润滑。现正在其他回转窑上 推广使用。 （收稿日期：%’’/ + !! + ’*）
;0 通用机械

"##$ 年第 $ 期
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运行与应用
五、结束语
本装置可用于需要实现上升! 旋转 ! 下降的自动流 水线可减轻人的繁重的重复动作，大大改善劳动强度， 并且操作非常简便。 参考文献
! 张 建 民 % 工 业 机 器 人 % 北 京：北 京 理 工 大 学 出 版 社， !?$$ ) 陆祥生，杨秀莲编 % 机械手—理论及应用 % 北京：中国 铁道出版社，!?$& 9 煤炭工业部，煤炭科学研究院上海所编 % 液压传动设计 手册 % 上海：上海科学技术出版社，!?$9 ’ 李慕洁 % 液压传动与气压传动 % 北京：机械工业出版社， !?$? & 孟繁华编著 % 机器人应用技术 % 哈尔滨：哈尔滨工业大 学出版社，!?$?
摆动液压马达开始转动时，若速度太大，会造成加 速度过大，从而造成过大的惯性力，转动到位时，会对 摆动液压马达和旋转梁产生冲击，严重时会对设备造成 损坏。为减少设备运动时的惯性冲击，增加其使用寿命 及运行的稳定性，同时也为了提高设备生产率，将摆动 液压马达带动旋转梁作左右旋转运动设置为慢 ! 快 ! 慢 顺序。由于梁在转动过程中，搬运物体比较小，可将旋 转梁一个旋转周期的左右转动速度设为一样，设旋转梁 一个旋转周期用 !"#。从左转到右转用 $%&#。刚开始慢 转 ’&(用 )#，快转 !$*(用 ’%&#，最后慢转 ’&(用 )#。梁的 起动、制动时间 !! 取 *%&#。工作循环图如图 ) 所示。
双联叶片泵 溢流阀 溢流阀 二位二通换向阀 三位四通换向阀 减压阀 二位二通换向阀 减流阀 二位三通换向阀 调速阀
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!9 二位三通（常开） !’ !& !$ !? )! 二位二通换向阀 调速阀 双向流压锁 单向顺序阀 单向阀 滤油器 压力表 液压油
【关键词】 自动机械手 液压系统 自动搬运
一、本装置简介
本装置是一套能自动搬运货物的装置。它主要用于 自动生产线，能实现机械手抓物后升高 !"#$，转过 %&’( 后再下降 !"#$ 的升降动作。由执行系统、驱动系统和 控制系统组成。
机构名称 负载类型 最大负载 + ,最大行程 + $ 最高压力 + 012
（收稿日期：)**& 4 *! 4 !9）
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!""# 年第 # 期
>- 通用机械
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 该润滑系统为敞口结构。 并接，并把进油管及回油管进行更换加粗；在减速机的 回油管路上增加垂直安装的旁路油管（旁油管路上部安 装通气管，高度以超过减速机的中分面以上为准，以防 止虹吸现象发生，造成油箱冒油及减速机润滑不良） ， 工作时回油管路上的阀门 !、% 均为关闭，以提高减速 箱内的油面，保证 *、/ 轴啮合的齿轮继续保持为油池 润滑。旁路油管的高度由四轴齿轮的润滑要求确定。