冲床自动卸料机械手液压系统设计

冲床自动卸料机械手液压系统设计

摘要：工业机械手最初在60年代问世，20世纪80年代以来，工业机器人技术逐渐成熟，并很快得到推广,经过了30多年的发展，已经广泛应用于各个工业领域，成为制造业生产自动化中主要的机电一体化设备，其应用范围很广。机械手的设计包括结构设计、驱动设计、反馈装置设计、液压控制设计等，本文主要介绍液压控制设计以及控制系统的设计。

关键词: 工业机械手，液压传动。

冲床自动卸料机械手是机械制造、机械设计和机械电子工程(机电一体化)等专业的一个重要的内容，冲床自动卸料机械手应能以一种或几种典型零件（如盘类或箱体类）的加工为对象，实现对加工工件在机床上的装、卸操作。

一、冲床自动卸料机械手的结构包括：

1、执行机构

执行机构由抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走机构等运动部分组成。

2、驱动机构

有气动、液动、电动、和机械四种形式。气动式速度快，结构简单，成本低。采用点位控制或机械挡块定位时，有较高的重复定位精度，但臂力一般在300N以下。

液压式的机器人，臂力可达1000N以上，且可用电液伺服机构，可实现连续控制，使工业机器人的用途和通用性更广，定位精度一般在1mm范围内。

3、控制系统

有点动控制和连续控制两种形式。

4、基体

基体是机械手的基础。

二、冲床自动卸料机械手的液压系统的组成：

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。其中各部分的作用为：

1、动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，

它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

2、执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载

作直线往复运动或回转运动。

3、控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。压力控

制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。

4、辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。

5、液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油

等几大类。

三、冲床自动卸料机械手的液压系统的原理：

由于液压技术是一种比较成熟的技术，它具有动力的，力（或力矩）惯量比较大、快速响应高，易于实现直径驱动等特点，因此在手臂的伸缩，手腕的回转运动中选用液压驱动系统。

在液压设备中，有时采用一个油泵（或一个高低泵组）驱动多个执行元件，以实

现工作部件的特定功能。这样，可以节省液压元件和电机，合理利用功率，减少占地

面积。各个液压执行元件间的动作关系可以分为：按照一定的顺序动作、同步动作或

互不干扰动作等。对于每一个执行元件来说，在流量、压力机在动作关系上难免互相

影响，互相牵制，因而可靠地控制各个执行元件间的动作关系，便成为这类系统的主

要问题。

多个执行元件顺序控制液压系统的的控制方式可能为压力控制形成控制或时间

控制，即利用回路本身的压力变化，是执行元件一次动作，或利用前一级执行元件到

达一定为之后，操作下一个执行元件的动作，也可以利用前一个执行元件运动一定时

间后，再操纵下一个执行元件运动。所以为了可靠地控制执行元件依次动作，使之做

到互不影响，互不牵制，

四、冲床自动卸料机械手的液压系统要求：

1. 系统及援建硬板整个执行元件频繁换接，压力急剧变化的情况下，有足够的可靠

性，避免误动作。

2. 应能实现严格的顺序控制，完成共建不见规定的工作循环。

3. 各执行元件油路对速度变换、压力变换及换向精度等，可能均有一定要求。应尽

量做到充分利用功率，提高生产率。

五、冲床自动卸料机械手的液压系统的特点：

1、该液压系统采用双联叶片泵供油。

2、手臂伸缩和手腕回转等油路，采用单相调速阀回油节流，因而速度可调，工作平稳。

3、机器人要求传动平稳，定位精度高。所以手臂伸缩，手腕回转，手臂水平运动均要

求终端缓冲，定位。

综上所述，冲床自动卸料机械手的液压控制相当于人的神经系统，它能保证指挥机器人的动作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向，并协调机器人与生产系统之间的关系。冲床自动卸料机械手的工作顺序、应达到的位置，如手腕的上下、左右摆动和回转、手指的开闭动作，以及各个动作的平稳切换等，都是在液压控制系统的指挥下，保证每一个运动部件协调来实现的。现在，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。

参考文献

[1]《工业机械手设计》李允文机械工业出版社

[2]《工业自动化》刘德忠机械工业出版社

[3]《液压传动与控制教程》王懋瑶天津大学出版社

[4]《机器人学》蔡自兴清华大学出版社

[5]《工业机器人》史美功上海科学技术出版社

[6]《机器人机构学》冯香峰机械工业出版社

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