工业机械手电液控制方案的选择

工业机械手电液控制方案的选择

1电液控制方案的确定工业机械是近几十年开发的一种高科技自动生产设备。它具有悠久的耐用性、精确的操作、适应性强、适应性强、适应性强等特点。它能够更好地适应产品和样品的不断变化，满足灵活生产的需要，能够显著提高工作效率和降低成本，在市场经济领域具有很大的发展空间。由于本文研发的机械手是液压驱动的，因而在控制的时候选择了电液控制方案。即采用工业上的PLC结合液压的电磁控制阀实现控制。位置信号采集采用的是MJ-Y6霍尔型接近开关，同PLC实现实时通讯。2手学习的机构组成机械手的基本形式采用的是圆柱坐标，机械手拥有4个自由度，能实现机身升降及回转，手臂伸缩及回转，以及手爪张合5个运动。由5个液压缸、4大部件组成：（1）手部，采用一个直线液压缸，通过机构运动实现手爪的张合。（2）腕部，采用一个回转液压缸实现手部回转。（3）臂部，采用直线缸来实现手臂伸缩。（4）机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现机身升降和回转。3液压系统工作原理机械手的驱动形式有很多，这里采用了液压驱动系统，因为液压技术是一种比较成熟的技术，它具有动力大、力（或力矩）惯量比大、响应快速、易于实现直接驱动等特点，更加贴近实际生产。液压系统在机械手中所起的作用是通过电-液转换元件把控制信号进行功率放大，对液压动力机构进行方向、位置和速度的控制，进而控制机械手的手臂按给定的运动规律动作。液压动力机构多数情况下采用直线液压缸或摆动液压缸，用于实现手臂的伸缩升降以及手腕、手臂的回转。3.1成缓冲回路通用工业机械手要求可变行程，它是由微机控制，可在行程中任意点定位，故应在液压系统中采用缓冲装置，形成缓冲回路。如图2所示，就是一例。它由二位二通电磁换向阀和节流阀并联组成。当液压缸运动快到希望点时，由位置检测装置(电位器)发讯号给微机，然后微机控制电磁铁通电切断二位二通阀的通路，液压缸的回路改经节流阀回油箱，增大了回油路的阻力，使液压缸速度减慢，防止冲击达到缓冲目的，这种回路也适用于摆动缸。3.2平衡阀的使用手臂俯仰（或手臂升降缸）在系统失压情况下会自由下落式超速下行，所以应在回路中增加平衡回路，方法可用单向顺序阀做平衡阀。手臂伸缩缸有俯仰状态时，亦应同样考虑。夹紧缸在夹紧工件时，为防止失电等意外情况，应加锁紧保压回路。为防止夹紧缸压力受系统压力波动的影响过高，导致夹紧力过大损坏工件，或过低无法夹紧工件，造成意外的安全事故，需在油路上增加减压阀保证夹紧液压缸的压力恒定不变。3.3臂系统的综合和改进在上述主要液压回路选好后，再加上其它功用的辅助油路（如卸荷、测压等油路），就可以进行合并为完整的液压系统。4电控与液控的有机结合本设计采用的驱动执行液压系统，而控制又采用了电控与液控的有机结合。这样的设置很符合工业实际应用的模式，即控制要求方便、驱动要求有效、运行要求稳定等。4.1大可耗的物品，回转，节约人力本设计中的液动式机械手有4个自由度，能够在空间中完成手爪的夹紧与放松，手腕的回转，手臂的伸缩，机身的升降与90°回转等动作，从而实现其把大小合适的物品从A点搬到B点的功能，在简单重复的操作方面节省人力，代替人从事繁重和危险的工作。为了使控制更加便捷，本设计中将控制方式设成了手动和自动两种。4.2plc的电路设计在本设计中所选用的PLC是S7-200CPU226型号。S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一种小型PLC。它以紧凑的结构、良好的扩展性、强大的指令功能、低廉的价格，已经成为当代各种小型控制工程的理想控制器。电气部分主要由电源、PLC、指示灯和控制开关等组成。通过控制开关可以选择单步、连续、自动等工作方式。PLC根据不同程序对机械手的每一个动作进行控制。液动部分由PLC来控制电磁阀吸合，从而对机械手执行部件的换向、压力和调速等进行控制。4.3距离开关为实现系统功能，通过设置上下、左右、两个回转等8个霍尔式接近开关来控制机械手的升、降，左、右回转，前后伸、缩及手爪的夹紧与松放等五个动作输出。同时，为了满足生产的需要,设置了手动和自动两种工作方式。5plc程序模拟控制方案方面，在有效结合机电液后，本机械手实现了有效与简便的统一。通过接近式开关的信号输入，利用工业用PLC程序的有效控制，再结合液压有效驱