工業(yè)機(jī)械手電液控制方案的選擇

工業(yè)機(jī)械手電液控制方案的選擇

1電液控制方案的確定工業(yè)機(jī)械是近幾十年開發(fā)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。它具有悠久的耐用性、精確的操作、適應(yīng)性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。它能夠更好地適應(yīng)產(chǎn)品和樣品的不斷變化，滿足靈活生產(chǎn)的需要，能夠顯著提高工作效率和降低成本，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域具有很大的發(fā)展空間。由于本文研發(fā)的機(jī)械手是液壓驅(qū)動(dòng)的，因而在控制的時(shí)候選擇了電液控制方案。即采用工業(yè)上的PLC結(jié)合液壓的電磁控制閥實(shí)現(xiàn)控制。位置信號(hào)采集采用的是MJ-Y6霍爾型接近開關(guān)，同PLC實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。2手學(xué)習(xí)的機(jī)構(gòu)組成機(jī)械手的基本形式采用的是圓柱坐標(biāo)，機(jī)械手擁有4個(gè)自由度，能實(shí)現(xiàn)機(jī)身升降及回轉(zhuǎn)，手臂伸縮及回轉(zhuǎn)，以及手爪張合5個(gè)運(yùn)動(dòng)。由5個(gè)液壓缸、4大部件組成：（1）手部，采用一個(gè)直線液壓缸，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手爪的張合。（2）腕部，采用一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)。（3）臂部，采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂伸縮。（4）機(jī)身，采用一個(gè)直線缸和一個(gè)回轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn)機(jī)身升降和回轉(zhuǎn)。3液壓系統(tǒng)工作原理機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)形式有很多，這里采用了液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)橐簤杭夹g(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，它具有動(dòng)力大、力（或力矩）慣量比大、響應(yīng)快速、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，更加貼近實(shí)際生產(chǎn)。液壓系統(tǒng)在機(jī)械手中所起的作用是通過電-液轉(zhuǎn)換元件把控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，對(duì)液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、位置和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)械手的手臂按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)作。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸或擺動(dòng)液壓缸，用于實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮升降以及手腕、手臂的回轉(zhuǎn)。3.1成緩沖回路通用工業(yè)機(jī)械手要求可變行程，它是由微機(jī)控制，可在行程中任意點(diǎn)定位，故應(yīng)在液壓系統(tǒng)中采用緩沖裝置，形成緩沖回路。如圖2所示，就是一例。它由二位二通電磁換向閥和節(jié)流閥并聯(lián)組成。當(dāng)液壓缸運(yùn)動(dòng)快到希望點(diǎn)時(shí)，由位置檢測(cè)裝置(電位器)發(fā)訊號(hào)給微機(jī)，然后微機(jī)控制電磁鐵通電切斷二位二通閥的通路，液壓缸的回路改經(jīng)節(jié)流閥回油箱，增大了回油路的阻力，使液壓缸速度減慢，防止沖擊達(dá)到緩沖目的，這種回路也適用于擺動(dòng)缸。3.2平衡閥的使用手臂俯仰（或手臂升降缸）在系統(tǒng)失壓情況下會(huì)自由下落式超速下行，所以應(yīng)在回路中增加平衡回路，方法可用單向順序閥做平衡閥。手臂伸縮缸有俯仰狀態(tài)時(shí)，亦應(yīng)同樣考慮。夾緊缸在夾緊工件時(shí)，為防止失電等意外情況，應(yīng)加鎖緊保壓回路。為防止夾緊缸壓力受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響過高，導(dǎo)致夾緊力過大損壞工件，或過低無法夾緊工件，造成意外的安全事故，需在油路上增加減壓閥保證夾緊液壓缸的壓力恒定不變。3.3臂系統(tǒng)的綜合和改進(jìn)在上述主要液壓回路選好后，再加上其它功用的輔助油路（如卸荷、測(cè)壓等油路），就可以進(jìn)行合并為完整的液壓系統(tǒng)。4電控與液控的有機(jī)結(jié)合本設(shè)計(jì)采用的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行液壓系統(tǒng)，而控制又采用了電控與液控的有機(jī)結(jié)合。這樣的設(shè)置很符合工業(yè)實(shí)際應(yīng)用的模式，即控制要求方便、驅(qū)動(dòng)要求有效、運(yùn)行要求穩(wěn)定等。4.1大可耗的物品，回轉(zhuǎn)，節(jié)約人力本設(shè)計(jì)中的液動(dòng)式機(jī)械手有4個(gè)自由度，能夠在空間中完成手爪的夾緊與放松，手腕的回轉(zhuǎn)，手臂的伸縮，機(jī)身的升降與90°回轉(zhuǎn)等動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)其把大小合適的物品從A點(diǎn)搬到B點(diǎn)的功能，在簡(jiǎn)單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，代替人從事繁重和危險(xiǎn)的工作。為了使控制更加便捷，本設(shè)計(jì)中將控制方式設(shè)成了手動(dòng)和自動(dòng)兩種。4.2plc的電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中所選用的PLC是S7-200CPU226型號(hào)。S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一種小型PLC。它以緊湊的結(jié)構(gòu)、良好的擴(kuò)展性、強(qiáng)大的指令功能、低廉的價(jià)格，已經(jīng)成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。電氣部分主要由電源、PLC、指示燈和控制開關(guān)等組成。通過控制開關(guān)可以選擇單步、連續(xù)、自動(dòng)等工作方式。PLC根據(jù)不同程序?qū)C(jī)械手的每一個(gè)動(dòng)作進(jìn)行控制。液動(dòng)部分由PLC來控制電磁閥吸合，從而對(duì)機(jī)械手執(zhí)行部件的換向、壓力和調(diào)速等進(jìn)行控制。4.3距離開關(guān)為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，通過設(shè)置上下、左右、兩個(gè)回轉(zhuǎn)等8個(gè)霍爾式接近開關(guān)來控制機(jī)械手的升、降，左、右回轉(zhuǎn)，前后伸、縮及手爪的夾緊與松放等五個(gè)動(dòng)作輸出。同時(shí)，為了滿足生產(chǎn)的需要,設(shè)置了手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。5plc程序模擬控制方案方面，在有效結(jié)合機(jī)電液后，本機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了有效與簡(jiǎn)便的統(tǒng)一。通過接近式開關(guān)的信號(hào)輸入，利用工業(yè)用PLC程序的有效控制，再結(jié)合液壓有效驅(qū)