工业机械手液压系统1

平衡臂机械手的设计之PLC逻辑顺序控制和液压系统设计摘要：本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图、PLC控制系统原理图。

机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横移采用横向移动油缸；在PLC控制回路中，采用的PLC类型为FX2N，当按下连续启动后，PLC按指定的程序，通过控制电磁阀的开关来控制机械手进行相应的动作循环，当按下连续停止按钮后，机械手在完成一个动作循环后停止运动。

本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。

关键词：机械手、液压、控制回路、PLCThe design of the hydraulic manipulatorAbstract The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order ，use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design，and drawing the necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram . Manipulator mechanical structure using tanks, screw ,guide tubes and other mechanical device component ；In the hydraulic drive bodies ，manipulator arm stretching using telescopic tank ，rotating column of tanks used rack ，manipulator movements using tank movements ，the column takes the horizontal movement of tanks ；The PLC control circuit use the type of FX2N PLC .When pressed for commencement ，PLC in accordance with the prescribed procedures ，through the control of the solenoid valve to control the switch manipulator corresponding moves cycle ，after press the row stop button , the manipulator complete a cycle of action to stop after the hole campaign.The design of the proposed development of the information on the manipulator can grasp up in space objects ，flexible and varied movements ，can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations，and can grasp the larger workpieces .Keywords Manipulator 、Hydraulic、Control Loop 、PLC目录Abstract (1)摘要 (1)第一章前言 (4)1.1工业机器人 (4)1.1.1工业机器人简介 (4)1.1.2世界机器人的发展 (4)1.1.3我国工业机器人的发展 (5)1.2工业机械手 (6)1.2.1简史 (6)1.2.2应用简况 (7)1.2.3国内外机械人发展趋势 (7)1.3机械手的组成和分类 (9)1.3.1机械手的组成 (9)1.3.2机械手的分类 (11)1.4本课题研究的主要内容及意义 (11)1.4.1 课题七杆二自由度机械手设计内容及基本要求 (11)1.4.2重点研究的问题： (11)1.4.3 本次设计的意义 (11)第二章机械手机械结构的设计计算 (12)2.1 机械手机构的分析与设计....................................................................................................... - 13 -2.1.1机械手的自由度............................................................................................................ - 13 -2.1.2坐标形式........................................................................................................................ - 14 -2.1.3机械手的机构简图以及部件尺寸................................................................................ - 14 -2.1.4机械手总体方案的比较 (15)第三章平衡臂机械手总体设计方案 (15)3.1 机械手总体系统的设计 (15)3.2液压机械手液压系统的工作原理 (15)3.3液压系统的组成原理 (16)3.4液压传动机械手的特点 (16)3.5机械手的动作顺序 (17)3.6平衡臂机械手总体布局方案的确定 (18)第四章液压系统的设计 (18)4.1 液压系统控制回路的比较选择 (18)4.2 液压系统工作原理图 (20)4.3 液压系统执行元件的比较选择 (21)4.4液压系统动力装置的计算选择 (22)4.4.1大臂上双作用活塞式油缸的流量计算及驱动泵的要求 (22)4.4.2带动手部夹紧油缸的流量计算及驱动泵的要求 (23)4.4.3水平伸缩油缸的流量计算及驱动泵的要求 (24)4.2.4驱动泵和驱动电机的选择 (26)4.5液压系统控制装置的计算选择 (26)4.6液压系统辅助装置的计算选择 (27)4.7集中配置液压装置 (28)4.7.1液压泵站的集成配置 (29)4.7.2液压控制装置的集成配置 (29)第五章 PLC控制回路的设计 (31)5.1电磁铁动作顺序 (31)5.2电气控制原理图 (32)5.3现场器件与PLC内部等效继电器对照表 (35)5.4 PLC与现场器件的实际连接图 (36)5.5梯形图 (37)5.6指令程序 (38)结束语 (42)参考文献 (43)附录一英文文献翻译 (44)附录二英文文献原文 (48)第一章前言1.1 工业机器人1.1．1工业机器人简介几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。

想必大家都有见过挖掘机吧,挖掘机的强大动力来源就是它的液压杆，而且挖掘机本身就是一种机械臂。

现在很多的工厂都会使用机械臂，机械有着他独特的优势，比如说工作效率高，动作速度快，投入低，产出高，工作时间长受到了很多工厂老板的欢迎。

我没知道目前的机械臂的动力来源一般有三种，一种是液压式的，一种是气动式，还有一种是电动式。

下面就来和大家介绍一下。

1.液压式。

这种机械臂通常是由液动机、伺服阀、油泵、油箱等部分组成驱动系统，由驱动机械臂的执行机构进行工作。

通常它具有很大的抓举能力，其特点是结构紧凑，动作平稳，耐冲击，耐振动，防爆性好，但对液压元件有较高的制造精度和密封性能要求，否则漏油将污染环境。

液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。

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（附件）和液压油。

液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。

液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。

液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求（特别是动态性能），通常所说的液压系统主要指液压传动系统。

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液压原理培训教材第一章液压系统简述一、液压传动的工作原理1、液压传动是以液体为工作截止来传递动力的2、液压传动用液体的压力能来传递动力，它与液体动能的液力传动是不相同的。

3、液压传动中的工作介质是在受控制，受调节的状态下进行工作的，因此液压传动和液压控制常常难以截然分开。

二、液压传动的组成部分1、动力装置―――把机械能转换成油液液压能的装置，最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。

2、执行装置―――把油液的液压能转换成机械能的装置，它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。

3、控制调节装置―――对系统中油液的压力、流量、或流动方向进行控制或调节的装置，例如溢流阀，节流阀、换向阀、先导阀等，这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。

4、辅助装置―――上述部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。

三、液压传动的控制方式液压传动的“控制方式”有两种不同的涵义，一种指对传动部分的操控调节方式，另一种是指控制部分本身结构组成形式。

液压传动的操纵调节方式可以概略的分为手动式，半自动式、和全自动式。

而液压系统中控制部分的结构组成形式有开环和闭环式的两种。

如平台的液压猫头就是开式的手动控制系统。

而顶驱机械手的液压控制系统为闭环控制。

四、液压传动的优缺点优点：1、在同等体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力。

在同等功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。

液压马达的体积和重量只有同等功率电机的12％左右。

2、液压装置工作比较平稳。

3、液压装置能在大范围内实现无极调速，它还可以在运动状态下进行调速。

4、液压装置易于实现自动化。

当液压控制和电气控制。

电子控制或气动控制结合起来使用的时候，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作。

接收远程控制。

5、液压装置易于实现过载保护。

6、由于液压元件已实现标准化，系列化和通用化。

液压装置的设计、制作和使用都比较方便。

7、用液压装置实现直线运动比机械传动简单。

轴瓦体机械手液压系统设计摘要轴瓦体机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。

它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。

机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。

本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手。

本篇根据液压系统设计的一般程序，分四步详细地介绍了工业机械手液压系统设计过程，其中第3步拟定液压系统原理图是重点。

关键词机械手；液压；电气目录摘要...... . (I)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 机械手的定义与分类 (2)1.3 机械手应用及组成结构 (3)1.4 机械手的发展趋势 (4)1.5 轴瓦体 (5)第2章机械手的工作特点及基本动作 (6)2.1 机械手的工况特点及要求 (6)2.2 轴瓦体传送机械手的基本动作 (6)2.3 液压系统分析 (9)第3章液压系统原理设计 (10)3.1 手部抓取缸 (10)3.2 腕部摆动液压回路 (11)3.3 小臂伸缩缸液压回路 (12)3.4 总体系统图 (13)第4章抓取机构设计 (15)4.1 手部设计计算 (15)4.1.1 对手部设计的要求 (15)4.1.2 拉紧装置原理 (15)4.2 腕部设计计算 (17)4.3 臂伸缩机构计算 (18)第5章机身机座的机构设计 (21)5.1 常用的定位方式 (21)5.2 影响平稳性和定位精度的因素 (21)5.3 机械手运动的缓冲装置 (22)第6章机械手的控制 (23)致谢 (24)参考文献 (25)第1章绪论1.1课题背景随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。

59文|何 淼上下料机械手的液压系统设计浅谈摘要：本文对一种液压式的上下料机械手进行设计，着力解决数控车床的上下料问题。

文章通过对机械手的动作顺序进行分析，完善机械手的液压传动系统的介绍。

关键词：工业机械；动作顺序；液压系统工业机械手在近代机械自动控制领域内得到了较为广泛的应用，在机械自动化和自动化生产中常见，是一类新型的装置，在现代机械制造生产系统中发挥着重要的作用。

机械手可以对人手和手臂的动作进行模拟，通过计算机程序的设定，可以抓取和搬运物品。

工业机械手主要是由执行系统、驱动系统和控制系统构成，机械手可以分成不同的用途，分别是专用机械手和通用机械手，专用机械手的结构并不复杂，不需要增加单独的控制系统，按照程序就可以完善商品的生产。

通用机械手可以对设备的参数调整的基础上，使其符合生产线的要求。

一、机械手的结构设计本次研究分析的机械手主要是固定式的机械手，并且自由度非常高，其动力源是液压驱动系统，机械手主要由机身、手爪和手臂构成，这类机械手的类型可以根据用户的需求不同，分成坐标型的机械手和圆柱坐标式的机械手。

借助手爪的运动和手臂的垂直运动，结合机身的水平方向的旋转，机械手可以完成物品的抓取和放置等操作，在数控车床运行的环节，可以自动完善上下料的工作。

手爪设计成二指V型，并且设计了花草，在抓取物品的过程中比较稳定。

手臂主要由连杆构成，连杆之间紧密的连接，主要是采用销钉连接。

焊接支撑架可以将手臂和机械手的机身连接起来，可以提高手臂的支撑能力，通过机身的螺钉进行固定。

机械手的动作的完成还要借助液压缸来完成。

二、机械手工作流程的设计机械手平时抓取的物件的重量很大，所以要确保机械手握力很大，并且确保其传动的稳定性，在选用液压缸的过程中，应该结合控制系统。

1、液压系统的工作原理液压系统在工作的过程中采用压力油液作为工作介质，在电动机的运行下，将油泵中的压力油输出，压力能通过机械能的转化得到。

压力油通过管道，直接进入到油缸中，从而促进了活塞杆的运行，机械手开始运行。

1 绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民提供耐用消费品的产业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备。

机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。

机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要指标。

因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济战略重点之一。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手的工业机器人的一个重要分支，它的特点是通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性，机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，在现代化生产过程中，机械手被广泛的运用于自动化生产线中，机器人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复和劳动，不知疲劳，不惧危险，抓举重物的力量比人手大的特点，因此机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛的得到了应用。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手技术涉及到力学，机械学，电气液压技术，自动控制技术，传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨多种学科的综合技术。

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。