數(shù)控機(jī)床中JS01型工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)
一、概述
機(jī)械手是模仿人的手部動(dòng)作,按給定程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作的自動(dòng)裝置。機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測裝置等組成。機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多采用電、液和氣聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。
JS01型工業(yè)機(jī)械手是圓柱坐標(biāo)式、全液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手,具有手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)4個(gè)自由度。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手部伸縮、手腕伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)定位等機(jī)構(gòu)組成,每一部分均由液壓缸驅(qū)動(dòng)與控制。它完成的動(dòng)作循環(huán)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(zhuǎn)180°拔定位銷°手臂回轉(zhuǎn)95°→插定位銷→手臂前伸→手臂中停(此時(shí)主機(jī)的夾頭下降夾料)→手指張開(此時(shí)主機(jī)夾頭夾著料上升)→手指閉合→手臂縮回→手臂下降→手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位→拔定位銷→手臂回轉(zhuǎn)復(fù)位→待料(泵卸載)。
二、JS01型工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)的工作原理
JS01型工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖如圖8-5所示。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均由電控系統(tǒng)控制相應(yīng)的電磁換向閥,按程序依次步進(jìn)動(dòng)作。
1.插銷定位
按下啟動(dòng)按鈕,雙聯(lián)葉片泵1、2同時(shí)供油,電磁鐵1YA、2YA通電,油液經(jīng)溢流閥3、4回油箱,機(jī)械手處于待料卸荷狀態(tài)。
當(dāng)棒料到達(dá)待上料位置,啟動(dòng)程序動(dòng)作。電磁鐵IYA通電,2YA斷電,使大流量泵1繼續(xù)卸荷,而小流量泵2停止卸荷,同時(shí)電磁鐵12YA通電。這時(shí)油路為:
進(jìn)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(fù)位的。此時(shí),插銷定位以保證初始位置準(zhǔn)確。
2.手臂前伸
插銷定位后,此支路系統(tǒng)油壓上升,使壓力繼電器26發(fā)出信號(hào),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(jīng)相應(yīng)的單向閥匯流到電液換向閥14左位,進(jìn)入手臂伸縮缸右腔。這時(shí)油路為:
進(jìn)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(diào)速閥15→電液換向閥14(左)→油箱
3.手指張開
手臂前伸到適當(dāng)位置,行程開關(guān)發(fā)出信號(hào),電磁鐵1YA、9YA通電,大流量泵1卸荷,小流量泵2供油經(jīng)單向閥6到電磁換向閥20左位,進(jìn)入手指夾緊缸右腔。這時(shí)油路為:
進(jìn)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(shí)間繼電器延時(shí)。待棒料由送料機(jī)構(gòu)送到手指區(qū)域時(shí),繼電器發(fā)出信號(hào)使電磁鐵9YA斷電,小流量泵2供油經(jīng)單向閥6、電磁換向閥20右位,進(jìn)人手指夾緊缸左腔,使手指夾緊棒料。這時(shí)油路為:
進(jìn)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(dāng)手指抓料后,手臂上升。大流量泵1和小流量泵2同時(shí)供油到手臂升降缸。這時(shí)油路為:
進(jìn)油路:大流量泵1→單向閥5↘
電液換向閥10(左)→單向調(diào)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(diào)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(yù)定位置,碰行程開關(guān),電磁鐵3YA斷電,電液換向閥10復(fù)位,6YA通電,大流量泵1和小流量泵2同時(shí)供油經(jīng)電液換向閥14右位、單向調(diào)速閥15,進(jìn)入手臂伸縮缸左腔。這時(shí)油路為:
進(jìn)油路:大流量泵1→單向閥5↘
電液換向閥14(右)→單向調(diào)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(zhuǎn)
當(dāng)手臂的擋塊碰到行程開關(guān)時(shí),電磁鐵6YA斷電,電液換向閥14復(fù)位,電磁鐵1YA、lOYA通電。此時(shí),小流量泵2單獨(dú)供油經(jīng)電液換向閥22左位,再經(jīng)過單向調(diào)速閥24進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)缸,使手腕回轉(zhuǎn)180°。
8.拔定位銷
當(dāng)手腕的擋塊碰到行程開關(guān)時(shí),電磁鐵IOYA、12YA斷電,電液換向閥22、電磁換向閥25復(fù)位,定位缸油液經(jīng)電磁換向閥25左端回油箱,彈簧作用拔定位銷。
9.手臂回轉(zhuǎn)
定位缸支路無油壓后,壓力繼電器26發(fā)出信號(hào),接通電磁鐵7YA。這時(shí)油路為小流量泵2→單向閥6→電液換向閥16(左)→單向調(diào)速閥18→手臂回轉(zhuǎn)缸,使手臂回轉(zhuǎn)95°
10.插定位銷
當(dāng)手臂回轉(zhuǎn)碰到行程開關(guān)時(shí),電磁鐵7YA斷電,電磁鐵12YA又重新通電,插定位銷動(dòng)作順序與“1.插銷定位”相同。
11.手臂前伸
此時(shí)的動(dòng)作順序與“2.手臂前伸”相同。
12.手臂中停(此時(shí)主機(jī)的夾頭下降夾料)
當(dāng)手臂前伸碰到行程開關(guān)時(shí),電磁鐵5YA斷電,伸縮缸停止動(dòng)作,確保手臂將棒料放到準(zhǔn)確位置處,“手臂中?!钡却鳈C(jī)夾頭夾緊棒料,夾頭夾緊棒料后,時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)。
13.手指張開
接到繼電器信號(hào)后,電磁鐵IYA、9YA通電,手指張開動(dòng)作順序與“3.手指張開”相同。并啟動(dòng)時(shí)間繼電器延時(shí),主機(jī)夾頭移走棒料后,繼電器發(fā)出信號(hào)。
14.手指閉合
接到繼電器信號(hào),電磁鐵9YA斷電,手指閉合動(dòng)作順序與“4.手指抓料”相同。
15.手臂縮回
當(dāng)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(shí)供油,同時(shí)電磁鐵6YA通電,其動(dòng)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(guān)時(shí),電磁鐵6YA、4YA通電。此時(shí)電液換向閥10右端動(dòng)作,壓力油經(jīng)電液換向閥10和單向調(diào)速閥13進(jìn)入升降缸上腔。這時(shí)油路為:
進(jìn)油路:大流量泵1→單向閥5↘
電液換向閥10(右)→單向調(diào)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(diào)速閥11→電液換向閥10(右)→油箱
17.手腕反轉(zhuǎn)
當(dāng)升降導(dǎo)套上的擋塊碰到行程開關(guān)時(shí),電磁鐵4YA斷電,電磁鐵IYA、11YA通電。小流量泵2單獨(dú)供油經(jīng)電液換向閥22右位,再經(jīng)過單向調(diào)速閥23進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)缸的另一腔,使手腕反轉(zhuǎn)180°。
18.拔定位銷
手腕反轉(zhuǎn)碰到行程開關(guān)后,電磁鐵1IYA、12YA斷電,動(dòng)作順序與“8.拔定位銷”相同。
19.手臂反轉(zhuǎn)
拔定位銷后,壓力繼電器發(fā)出信號(hào),接通電磁鐵8YA。這時(shí)油路為:
小流量泵2→單向閥6→電液換向閥16(右)→單向調(diào)速閥17→手臂回轉(zhuǎn)缸,使手臂反轉(zhuǎn)95°,機(jī)械手復(fù)位
20.待料卸載
手臂反轉(zhuǎn)到位后,啟動(dòng)行程開關(guān),電磁鐵8YA斷電,2YA通電。此時(shí)兩泵同時(shí)卸荷。機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)結(jié)束,等待下一個(gè)循環(huán)。
下表列出了電磁鐵和繼電器的動(dòng)作順序。
電磁鐵和繼電器的動(dòng)作順序
動(dòng)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 |
+ |
- |
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- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手臂上升 |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手臂縮回 |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手腕回轉(zhuǎn) |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
撥定位銷 |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
手臂回轉(zhuǎn) |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
|
插定位銷 |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
± |
手臂前伸 |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手臂中停 |
- |
- |
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- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手指張開 |
+ |
- |
- |
- |
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- |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
手指閉合 |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手臂縮回 |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手臂下降 |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
手腕反轉(zhuǎn) |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
撥定位銷 |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
手臂反轉(zhuǎn) |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
待料卸載 |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
三、JSOI型工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
①系統(tǒng)采用了雙泵供油,額定壓力為6.3MPa,手臂升降與伸縮時(shí)由兩個(gè)泵同時(shí)供油,手臂及手腕回轉(zhuǎn)、手指松緊和定位缸工作時(shí),只有小流量泵2供油,大流量泵1自動(dòng)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(lián)減壓閥8,使之獲得穩(wěn)定的壓力。
②手臂的伸縮和升降采用單桿雙作用液壓缸驅(qū)動(dòng),手臂伸出和升降速度分別由單向調(diào)速閥15、13和11實(shí)現(xiàn)回油節(jié)流調(diào)速;手臂及手腕的回轉(zhuǎn)由擺動(dòng)液壓缸驅(qū)動(dòng),其正反運(yùn)動(dòng)速度亦采用17和18、23和24單向回油節(jié)流調(diào)速。
③執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位和緩沖是機(jī)械手工作平穩(wěn)可靠的關(guān)鍵。該機(jī)械手手臂伸出、手腕回轉(zhuǎn)由死擋鐵定位保證精度,端點(diǎn)到達(dá)前發(fā)出信號(hào)切斷油路,滑行緩沖,手臂縮回和上升由行程開關(guān)適時(shí)發(fā)出信號(hào),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(diào)節(jié)換向時(shí)間,也增加緩沖效果。由于手臂的回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量較大,轉(zhuǎn)速較高,運(yùn)動(dòng)慣性矩較大,系統(tǒng)的手臂回轉(zhuǎn)缸除采用單向調(diào)速閥回油節(jié)流調(diào)速外,還在回油路安裝了行程節(jié)流閥19進(jìn)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(tǒng)壓力波動(dòng)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(yùn)動(dòng)部件的自重,采用了單向順序閥12的平衡回路。