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  • 數控機床中JS01型工業機械手液壓系統

  • 發布日期：2020-11-04    作者：管理員 瀏覽量：   來源：本站原創  字號：[ 大 中 小]

數控機床中JS01型工業機械手液壓系統

    一、概述

    機械手是模仿人的手部動作，按給定程序實現自動抓取、搬運和操作的自動裝置。機械手一般由執行機構、驅動系統、控制系統及檢測裝置等組成。機械手驅動系統多采用電、液和氣聯合驅動。

    JS01型工業機械手是圓柱坐標式、全液壓驅動機械手，具有手臂升降、伸縮、回轉和手腕回轉4個自由度。執行機構由手部伸縮、手腕伸縮、手臂升降、手臂回轉和回轉定位等機構組成，每一部分均由液壓缸驅動與控制。它完成的動作循環為：插銷定位→手臂前伸→手指張開→手指抓料→手臂上升→手臂縮回→手腕回轉180°拔定位銷°手臂回轉95°→插定位銷→手臂前伸→手臂中停（此時主機的夾頭下降夾料）→手指張開（此時主機夾頭夾著料上升）→手指閉合→手臂縮回→手臂下降→手腕回轉復位→拔定位銷→手臂回轉復位→待料（泵卸載）。

    二、JS01型工業機械手液壓系統的工作原理

    JS01型工業機械手液壓系統原理圖如圖8-5所示。各執行機構的動作均由電控系統控制相應的電磁換向閥，按程序依次步進動作。

    1．插銷定位

    按下啟動按鈕，雙聯葉片泵1、2同時供油，電磁鐵1YA、2YA通電，油液經溢流閥3、4回油箱，機械手處于待料卸荷狀態。

    當棒料到達待上料位置，啟動程序動作。電磁鐵IYA通電，2YA斷電，使大流量泵1繼續卸荷，而小流量泵2停止卸荷，同時電磁鐵12YA通電。這時油路為：

    進油路：小流量泵2→單向閥6→減壓閥8→單向閥9→電磁換向閥25（右）→定位缸左腔

    注意定位缸沒有回油路，它是依靠彈簧復位的。此時，插銷定位以保證初始位置準確。

    2．手臂前伸

    插銷定位后，此支路系統油壓上升，使壓力繼電器26發出信號，使電磁鐵5YA通電，而電磁鐵1YA斷電，這樣大流量泵1和小流量泵2經相應的單向閥匯流到電液換向閥14左位，進入手臂伸縮缸右腔。這時油路為：

  進油路：大流量泵1→單向閥5↘

電液換向閥14（左）→手臂伸縮缸右腔

小流量泵2一單向閥6、7↗

回油路：手臂伸縮缸左腔→單向調速閥15→電液換向閥14（左）→油箱

3．手指張開

手臂前伸到適當位置，行程開關發出信號，電磁鐵1YA、9YA通電，大流量泵1卸荷，小流量泵2供油經單向閥6到電磁換向閥20左位，進入手指夾緊缸右腔。這時油路為：

進油路：小流量泵2→單向閥6→電磁換向閥20（左）→手指夾緊缸右腔

回油路：手指夾緊缸左腔→液控單向閥21→電磁換向閥20（左）→油箱

4．手指抓料

手指張開后，時間繼電器延時。待棒料由送料機構送到手指區域時，繼電器發出信號使電磁鐵9YA斷電，小流量泵2供油經單向閥6、電磁換向閥20右位，進人手指夾緊缸左腔，使手指夾緊棒料。這時油路為：

進油路：小流量泵2→單向閥6→電磁換向閥20（右）→液控單向閥21-*手指夾緊缸左腔

回油路：手指夾緊缸右腔→電磁換向閥20（右）→油箱

5．手臂上升

當手指抓料后，手臂上升。大流量泵1和小流量泵2同時供油到手臂升降缸。這時油路為：

進油路：大流量泵1→單向閥5↘

電液換向閥10（左）→單向調速閥II

→單向順序閥12→手臂升降缸下腔

小流量泵2→單向閥6、7↗

回油路：手臂升降缸上腔一單向調速閥13一電液換向閥10（左）一油箱

6．手臂縮回

手臂上升到預定位置，碰行程開關，電磁鐵3YA斷電，電液換向閥10復位，6YA通電，大流量泵1和小流量泵2同時供油經電液換向閥14右位、單向調速閥15，進入手臂伸縮缸左腔。這時油路為：

進油路：大流量泵1→單向閥5↘

電液換向閥14（右）→單向調速閥15→手臂伸縮缸左腔

小流量泵2→單向閥6、7↗

回油路：手臂伸縮缸右腔→電液換向閥14（右）→油箱

7．手腕回轉

當手臂的擋塊碰到行程開關時，電磁鐵6YA斷電，電液換向閥14復位，電磁鐵1YA、lOYA通電。此時，小流量泵2單獨供油經電液換向閥22左位，再經過單向調速閥24進入手腕回轉缸，使手腕回轉180°。

8．拔定位銷

當手腕的擋塊碰到行程開關時，電磁鐵IOYA、12YA斷電，電液換向閥22、電磁換向閥25復位，定位缸油液經電磁換向閥25左端回油箱，彈簧作用拔定位銷。

9．手臂回轉

定位缸支路無油壓后，壓力繼電器26發出信號，接通電磁鐵7YA。這時油路為小流量泵2→單向閥6→電液換向閥16（左）→單向調速閥18→手臂回轉缸，使手臂回轉95°

10．插定位銷

當手臂回轉碰到行程開關時，電磁鐵7YA斷電，電磁鐵12YA又重新通電，插定位銷動作順序與“1．插銷定位”相同。

11．手臂前伸

此時的動作順序與“2．手臂前伸”相同。

12.手臂中停（此時主機的夾頭下降夾料）

當手臂前伸碰到行程開關時，電磁鐵5YA斷電，伸縮缸停止動作，確保手臂將棒料放到準確位置處，“手臂中停”等待主機夾頭夾緊棒料，夾頭夾緊棒料后，時間繼電器發出信號。

13．手指張開

接到繼電器信號后，電磁鐵IYA、9YA通電，手指張開動作順序與“3．手指張開”相同。并啟動時間繼電器延時，主機夾頭移走棒料后，繼電器發出信號。

14．手指閉合

接到繼電器信號，電磁鐵9YA斷電，手指閉合動作順序與“4．手指抓料”相同。

15．手臂縮回

當手指閉合后，電磁鐵1YA斷電，使大流量泵1和小流量泵2同時供油，同時電磁鐵6YA通電，其動作順序與“6．手臂縮回”相同。

16．手臂下降

手臂縮回碰到行程開關時，電磁鐵6YA、4YA通電。此時電液換向閥10右端動作，壓力油經電液換向閥10和單向調速閥13進入升降缸上腔。這時油路為：

進油路：大流量泵1→單向閥5↘

電液換向閥10（右）→單向調速閥13→手臂升降缸上腔

小流量泵2→單向閥6、7↗

回油路：手臂升降缸下腔→單向順序閥12→單向調速閥11→電液換向閥10（右）→油箱

17．手腕反轉

當升降導套上的擋塊碰到行程開關時，電磁鐵4YA斷電，電磁鐵IYA、11YA通電。小流量泵2單獨供油經電液換向閥22右位，再經過單向調速閥23進入手腕回轉缸的另一腔，使手腕反轉180°。

18.拔定位銷

手腕反轉碰到行程開關后，電磁鐵1IYA、12YA斷電，動作順序與“8．拔定位銷”相同。

19.手臂反轉

拔定位銷后，壓力繼電器發出信號，接通電磁鐵8YA。這時油路為：

小流量泵2→單向閥6→電液換向閥16（右）→單向調速閥17→手臂回轉缸，使手臂反轉95°，機械手復位

20.待料卸載

手臂反轉到位后，啟動行程開關，電磁鐵8YA斷電，2YA通電。此時兩泵同時卸荷。機械手的動作循環結束，等待下一個循環。

下表列出了電磁鐵和繼電器的動作順序。

電磁鐵和繼電器的動作順序

動作順序

1YA

2YA

3YA

4YA

5YA

6YA

7YA

8YA

9YA

10YA

11YA

12YA

K26

插銷定位

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

±

手臂前伸

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

-

+

+

手指張開

+

-

-

-

-

-

-

-

+

-

-

+

+

手指抓料

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

手臂上升

-

-

+

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

手臂縮回

-

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

+

+

手腕回轉

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

撥定位銷

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

手臂回轉

+

-

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

 

插定位銷

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

±

手臂前伸

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

-

+

+

手臂中停

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

手指張開

+

-

-

-

-

-

-

-

+

-

-

+

+

手指閉合

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

手臂縮回

-

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

+

+

手臂下降

-

-

-

+

-

-

-

-

-

-

-

+

+

手腕反轉

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

+

撥定位銷

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

手臂反轉

+

-

-

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

待料卸載

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

 

三、JSOI型工業機械手液壓系統的主要特點

①系統采用了雙泵供油，額定壓力為6.3MPa，手臂升降與伸縮時由兩個泵同時供油，手臂及手腕回轉、手指松緊和定位缸工作時，只有小流量泵2供油，大流量泵1自動卸載。由于定位缸和控制油路所需壓力較低，在定位缸支路上串聯減壓閥8，使之獲得穩定的壓力。

②手臂的伸縮和升降采用單桿雙作用液壓缸驅動，手臂伸出和升降速度分別由單向調速閥15、13和11實現回油節流調速；手臂及手腕的回轉由擺動液壓缸驅動，其正反運動速度亦采用17和18、23和24單向回油節流調速。

③執行機構的定位和緩沖是機械手工作平穩可靠的關鍵。該機械手手臂伸出、手腕回轉由死擋鐵定位保證精度，端點到達前發出信號切斷油路，滑行緩沖，手臂縮回和上升由行程開關適時發出信號，提前切斷滑行緩沖并定位。此外，手臂伸縮缸和升降缸采用了電液換向閥換向，調節換向時間，也增加緩沖效果。由于手臂的回轉部分質量較大，轉速較高，運動慣性矩較大，系統的手臂回轉缸除采用單向調速閥回油節流調速外，還在回油路安裝了行程節流閥19進行減速緩沖，最后由定位缸插銷定位，滿足定位精度要求。

④手指夾緊工件后不受系統壓力波動的影響，牢固地夾緊工件，采用了液控單向閥21的鎖緊回路。

⑤手臂升降為立式液壓缸，為支承平衡手臂運動部件的自重，采用了單向順序閥12的平衡回路。

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