带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械手的制作方法

带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械手的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械手，其包括沿Z向升降设置的机身升降装置、沿W向回转设置在机身升降装置上端的手臂回转装置、设置在手臂回转装置上端的手臂连接架以及固定设置在手臂连接架左侧的手臂伸缩后支座；本发明实现机械手各种规定动作的控制，有利于简化线路，节省成本，提高劳动效率，提高生产率。
【专利说明】
带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械手
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械手。
【背景技术】
[0002]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。它的特点是可通过编 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。
[0003]工业机械手具有许多人类无法比拟的优点，满足了社会化大生产的需要，其主要 优点如下： 1.能代替人从事危险、有害的操作。只要根据工作环境进行合理设计，选择适当的材料 和结构，机械手就可以在异常高温或低温、异常压力和有害气体、粉尘、放射线作用下，以及 冲压、灭火等危险环境中胜任工作。工伤事故多的工种，如冲压、压铸、热处理、锻造、喷漆以 及有强烈紫外线照射的电弧焊等作业中，应推广工业机械手或机器人。
[0004] 2.能长时间工作，不怕疲劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和 延伸人的功能。人在连续工作几小时后，总会感到疲劳或厌倦，而机械手只要注意维护、检 修，即能胜任长时间的单调重复劳动。
[0005] 3.动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可避免人为的操作错误。
[0006] 4.机械手特别是通用工业机械手的通用性、灵活性好，能较好地适应产品品种的 不断变化，以满足柔性生产的需要。
[0007] 5.机械手能明显地提高劳动生产率和降低成本。
[0008] 由于机械手在工业自动化和信息化中发挥了以上巨大的作用，世界各国都很重视 工业机械手的应用和发展，机械手的应用在我过还属于起步阶段，就显示出了许多的无法 替代的优点，展现了广阔的应用前景。近十几年来，机械手的开发不仅越来越优化，而且涵 盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。

【发明内容】

[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械 手。
[0010] 为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是： 一种带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械手，包括沿Z向升降设置的机身升降装置、 沿W向回转设置在机身升降装置上端的手臂回转装置、设置在手臂回转装置上端的手臂连 接架、固定设置在手臂连接架左侧的手臂伸缩后支座、固定设置在手臂连接架中部的手臂 伸缩中支座、固定设置在手臂连接架右侧的手臂伸缩前支座、沿X向伸缩设置在手臂连接架 上的手臂伸缩装置、沿U向回转设置在手臂伸缩装置右端的手腕回转装置、设置在手腕回转 装置右端的手指夹紧装置以及液压控制系统，手臂伸缩装置穿装在手臂伸缩后支座、手臂 伸缩中支座以及手臂伸缩前支座上;机身升降装置包括手臂固定架、设置在手臂固定架下 端中部的连接法兰、分别设置在手臂固定架下表面且位于连接法兰一侧的测位螺杆前支架 与测位螺杆后支架、设置在手臂固定架下表面且位于连接法兰一侧的、沿Z向穿装在测位螺 杆前支架与测位螺杆后支架内的手臂测位螺杆导套、沿Z向穿装在手臂测位螺杆导套内的 手臂测位螺杆以及设置在手腕回转装置下端的手臂测位固定架;手臂伸缩后支座的下端、 手臂伸缩中支座的下端以及手臂伸缩前支座的下端分别固定手臂固定架上，手臂测位电位 计套装在手臂测位螺杆上，手臂测位螺杆的右端与手臂测位固定架固定连接;手臂伸缩装 置包括两端分别穿装在手臂伸缩后支座与手臂伸缩中支座内的手臂伸缩缸套、沿X向设置 在手臂伸缩缸套内的手臂伸缩活塞杆、设置在手臂伸缩缸套右端的手臂伸缩油缸后盖、设 置在手臂伸缩油缸后盖右侧壁上且与手臂伸缩活塞杆左端相对应的手臂伸缩后缓冲槽、套 装在手臂伸缩活塞杆上的手臂伸缩活塞、设置在手臂伸缩缸套右端的缸体前端盖、设置在 缸体前端盖左侧壁上且与手臂伸缩活塞杆右端相对应的手臂伸缩前缓冲槽、设置在缸体前 端盖与手臂伸缩活塞杆之间的导向衬套、套装在手臂伸缩活塞杆上的手臂伸缩骨架油封、 设置在手臂伸缩骨架油封右端且与缸体前端盖右端连接的手臂伸缩衬套帽、设置在手臂伸 缩活塞杆右端的手臂伸缩连接支耳、固定设置在缸体前端盖右端外止口上的手臂伸缩支撑 套、设置在手臂伸缩中支座以及手臂伸缩前支座上的手臂伸缩缸体导向套、沿X向活动设置 在手臂伸缩缸体导向套内孔中的手臂伸缩缸体壳体、固定设置在手臂伸缩缸体壳体内的手 臂缸体连接套、固定设置在手臂缸体连接套左端的手腕油路进油尾盖、固定设置在手臂伸 缩缸体壳体右端的回转缸后盖、设置在回转缸后盖右端的回转定位通油内止口、设置在回 转定位通油内止口与手腕油路进油尾盖之间的手腕油缸油路、设置在手臂伸缩前支座上的 手臂伸缩前支撑衬套、设置在手臂伸缩前支撑衬套与手臂伸缩支撑套上的伸缩油缸滑动带 动内套、设置在伸缩油缸滑动带动内套上的伸缩滑动带动外套以及插装设置在手臂伸缩连 接支耳与回转缸后盖之间的手臂伸缩定位销，手臂伸缩骨架油封位于导向衬套右侧，手臂 伸缩骨架油封位于缸体前端盖右侧内止口中，手臂伸缩支撑套设置在手臂伸缩中支座上， 手臂测位固定架固定设置在回转缸后盖下端;手腕回转装置包括左端设置在回转定位通油 内止口内的手腕回转活塞杆、左端与回转缸后盖右端固定连接手腕回转缸后固定座、固定 设置在手腕回转缸后固定座右端的手腕回转缸固定壳体、与手腕回转缸固定壳体右端面固 定连接的手腕旋转右封盖、分别设置在手腕回转缸固定壳体与手腕回转活塞杆之间的手腕 回转导向弧形块与手腕回转固定弧形块、设置在手腕回转固定弧形块与手腕回转缸固定壳 体之间的手腕回转密封垫、设置在手腕回转导向弧形块与手腕回转活塞杆之间的手腕回转 连接键、设置在手腕旋转右封盖右端的手腕前连接法兰座、设置在手腕前连接法兰座右端 的手腕前支撑端盖以及设置在手腕前连接法兰座与手腕前支撑端盖之间的手腕中间支撑 套，手腕回转缸后固定座、手腕回转缸固定壳体以及手腕旋转右封盖通过螺栓连接并通过 手腕支架定位销定位，手腕回转固定弧形块的左端与手腕回转缸后固定座通过螺栓连接并 通过定位销定位，在手腕回转活塞杆的右端设置有手指夹紧缓冲槽，在手腕回转活塞杆上 设置有连通手指夹紧缓冲槽与手腕油缸油路的管路，在手腕回转活塞杆与手腕回转缸后固 定座之间设置有深沟球轴承，在手腕回转活塞杆与手腕旋转右封盖之间设置有深沟球轴 承，在手腕回转活塞杆上设置有用于背紧深沟球轴承的锁紧螺母，手腕回转导向弧形块带 动手腕回转活塞杆转动设置，在手腕回转导向弧形块上设置有弧形通油槽;手指夹紧装置 包括左端设置在手腕回转活塞杆内止口中的手指夹紧活塞杆、设置在手指夹紧活塞杆左端 的手腕伸缩活塞套、套装在手指夹紧活塞杆上的手指复位弹簧、套装在手指夹紧活塞杆上 且设置在手腕前支撑端盖上的手指夹紧骨架油封、设置在手腕前支撑端盖右端的夹紧支 板、设置在手指夹紧活塞杆右端且在夹紧支板上滑动的手指夹紧推板、两个对称设置且左 端分别铰接在手指夹紧推板上的后手指、通过铰接销轴与相应后手指右端铰接的前手指、 设置在相应的前手指中部与夹紧支板右端之间的支点圆柱销以及设置在相应的前手指右 端上且用于夹持块料的手指指尖;手指复位弹簧设置在手腕伸缩活塞套与手腕前连接法兰 座之间，手臂回转装置包括上端与连接法兰通过螺栓连接的手臂回转上法兰座、与手臂回 转上法兰座下端固定连接的手臂回转缸外壳、与手臂回转缸外壳下端固定连接的手臂回转 缸连接套、与手臂回转缸连接套下端固定连接的手臂回转缸下盖、沿Z向依次贯穿手臂回转 上法兰座、手臂回转缸外壳、手臂回转缸连接套和手臂回转缸下盖的机身升降活塞杆、设置 在机身升降活塞杆与手臂回转缸下盖的密封圈、设置在机身升降活塞杆与手臂回转缸连接 套之间的圆锥滚子轴承、设置在机身升降活塞杆上端的升降防松螺母、分别设置在机身升 降活塞杆与手臂回转缸外壳之间的手臂回转导向块与手臂固定挡片、设置在手臂回转导向 块与机身升降活塞杆之间的手臂回转导向键、设置在手臂固定挡片与手臂回转缸外壳的耐 磨橡胶垫片;在手臂固定挡片与手臂回转缸外壳之间设置有密封垫，手臂固定挡片与手臂 回转缸外壳通过螺栓连接且通过定位销定位，手臂回转导向块与机身升降活塞杆通过手臂 回转导向键连接，手臂连接架包括设置在机身升降活塞杆一侧的升降固定座、沿Z向活动设 置的升降测位杆、套装在升降测位杆上的升降位置检测器、套装在机身升降活塞杆上的升 降壳体缸体、设置在升降壳体缸体上端的升降缸上连接座、设置在升降缸上连接座上端的 升降缸上盖、设置在升降缸上连接座与机身升降活塞杆之间的升降缸骨架油封、设置在机 身升降活塞杆上的活塞套、沿Z向设置在机身升降活塞杆下端内盲孔中的升降导向花键轴、 设置在升降导向花键轴与机身升降活塞杆之间的升降导向套、设置在升降壳体缸体下端的 升降缸下法兰座、设置在升降缸下法兰座与升降导向套之间的升降下骨架油封、设置在升 降缸下法兰座下端的下底连接法兰座、套装在升降导向套下端且设置在下底连接法兰座下 端的下防松锁母以及设置在下防松锁母上的开口销，升降测位杆通过第二锁紧螺母与升降 固定座连接，升降导向套与机身升降活塞杆固定连接，在升降缸下法兰座设置有通油孔； 所述液压控制系统包括油箱、过滤器、油栗、电机、第一主路、第二旁路、主路单向阀、第 二主路、手臂伸缩液压控制模块、手臂回转液压控制模块、升降液压控制模块、手腕回转液 压控制模块、手指夹紧液压控制模块、安全阀、压力表支路、压力表开关、压力指示表、卸荷 支路以及卸荷两位两通电磁阀；油箱通过过滤器与油栗连接，电机带动油栗转动；油栗经过 第一主路后分两路，一路与主路单向阀连通;另一路通过第二旁路后分三路，第一路通过安 全阀返回油箱，第二路经压力表支路通过压力表开关与压力指示表连通，第三路通过卸荷 支路与卸荷两位两通电磁阀的进油口连通，卸荷两位两通电磁阀的出油口与油箱连通;主 路单向阀通过第二主路后分五路，分别与手臂伸缩液压控制模块、手臂回转液压控制模块、 升降液压控制模块、手腕回转液压控制模块以及手指夹紧液压控制模块连通;手臂伸缩液 压控制模块包括手臂伸缩装置、伸缩进油支路、伸缩进油节流阀、伸缩三位四通电磁阀、伸 缩第一支路、伸缩缓冲单元、顺序阀、缓冲单向阀、伸缩第一分路、伸缩第二分路、伸缩回油 支路、伸缩回油节流阀以及伸缩回油两位两通电磁阀；第二主路与伸缩进油支路连通，伸缩 进油支路经伸缩进油节流阀与伸缩三位四通电磁阀的第一进口 al连通，伸缩三位四通电磁 阀的第一出口a2通过伸缩第一支路与伸缩缓冲单元的进口连通，伸缩缓冲单元的出口通过 伸缩第一分路与手臂伸缩装置的油缸无杆腔连通，手臂伸缩装置的油缸有杆腔与伸缩第二 分路连通，伸缩第二分路与伸缩三位四通电磁阀的第二出口 a4连通，伸缩三位四通电磁阀 的第二进口 a3与伸缩回油支路连通，伸缩回油支路分两路，一路通过伸缩回油节流阀返回 油箱，另一路经过伸缩回油两位两通电磁阀返回油箱；伸缩三位四通电磁阀中位机能为O 型；伸缩缓冲单元包括并联设置的顺序阀与缓冲单向阀，顺序阀的进油口与伸缩第一分路 连通，顺序阀的出油口与伸缩第一支路连通，缓冲单向阀的进油口与伸缩第一支路连通，缓 冲单向阀的出油口与伸缩第一分路连通;手臂回转液压控制模块包括手臂回转装置、手臂 回转进油支路、手臂回转进油节流阀、手臂回转三位四通电磁阀、手臂回转第一分路、手臂 回转第二分路、手臂回转出油支路、手臂回转出油节流阀以及手臂回转出油两位两通电磁 阀； 第二主路与手臂回转进油支路连通，手臂回转进油支路经手臂回转进油节流阀与手臂 回转三位四通电磁阀的第一进口 bl连通，手臂回转三位四通电磁阀的第一出口 b2与手臂回 转第一分路连通，手臂回转第一分路与手臂回转装置的一油缸腔体连通，手臂回转装置的 另一油缸腔体与手臂回转第二分路连通，手臂回转第二分路与手臂回转三位四通电磁阀的 第二出口 b4连通，手臂回转三位四通电磁阀的第二进口 b3与手臂回转出油支路连通，手臂 回转出油支路分两路，分别经过手臂回转出油节流阀以及手臂回转出油两位两通电磁阀返 回油箱； 手臂回转三位四通电磁阀中位机能为O型； 升降液压控制模块包括机身升降装置、升降进油支路、升降进油节流阀、升降三位四通 电磁阀、升降第一支路、升降缓冲单元、升降第一分路、升降第二分路、升降出油支路、升降 出油节流阀以及升降出油两位两通电磁阀；升降三位四通电磁阀中位机能为O型； 第二主路与升降进油支路连通，升降进油支路经过升降进油节流阀与升降三位四通电 磁阀的第一进口 cl连通，升降三位四通电磁阀的第一出口 c2经过升降第一支路与升降缓冲 单元的进口连通，升降缓冲单元的出口与升降第一分路连通，升降第一分路与机身升降装 置的油缸无杆腔连通，机身升降装置的油缸有杆腔与升降第二分路连通，升降第二分路与 升降三位四通电磁阀的第二出口 c4连通，升降三位四通电磁阀的第二进口 C3与升降出油支 路连通，升降出油支路分两路，分别通过升降出油节流阀以及升降出油两位两通电磁阀返 回油箱;升降缓冲单元与伸缩缓冲单元结构相同；手腕回转液压控制模块包括手腕回转装 置、手腕回转进油支路、手腕回转进油节流阀、手腕回转三位四通电磁阀、手腕回转第一分 路、手腕回转第二分路、手腕回转出油支路、手腕回转出油节流阀以及手腕回转出油两位两 通电磁阀；第二主路与手腕回转进油支路连通，手腕回转进油支路经手腕回转进油节流阀 与手腕回转三位四通电磁阀的第一进口 dl连通，手腕回转三位四通电磁阀的第一出口 d2与 手腕回转第一分路连通，手腕回转第一分路与手腕回转装置的一油缸腔体连通，手腕回转 装置的另一油缸腔体与手腕回转第二分路连通，手腕回转第二分路与手腕回转三位四通电 磁阀的第二出口 d4连通，手腕回转三位四通电磁阀的第二进口 d3与手腕回转出油支路连 通，手腕回转出油支路分两路，分别通过手腕回转出油节流阀以及手腕回转出油两位两通 电磁阀返回油箱;手腕回转三位四通电磁阀中位机能为O型;手指夹紧液压控制模块包括手 指夹紧装置、减压阀、夹紧第一支路、夹紧节流阀、夹紧两位三通电磁阀、夹紧第二支路、夹 紧单向阀、夹紧第三支路、压力继电器以及反馈油路;第二主路与减压阀进口连通，减压阀 的出口与夹紧第一支路连通，夹紧第一支路通过夹紧节流阀与夹紧两位三通电磁阀第一进 口 A连通，夹紧两位三通电磁阀出口 P与夹紧第二支路连通，夹紧第二支路与夹紧单向阀的 进口连通，夹紧单向阀的出口与夹紧第三支路连通，夹紧第三支路分两路，分别与压力继电 器以及手指夹紧装置的油缸无杆腔连通;在减压阀与夹紧单向阀之间设置有反馈油路。
[0011] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 本发明采用圆柱坐标式，能完成上料、翻转等功能。本发明主要由手指、手腕、手臂和机 身等部分组成，具有手腕回转、手臂伸缩、手臂升降和手臂回转4个自由度，能够满足一般的 工业要求。该机械手由电位器定位，实行点位控制，控制系统采用PLC可编程控制，具有良好 的通用性和灵活性。该机械手为液压驱动，4个自由度和手指的夹紧都由液压驱动，本发明 实现机械手各种规定动作的控制，有利于简化线路，节省成本，提高劳动效率，提高生产率， 同时在油路的布置和规划中结合机械制造的基础，不断使油路符合制造的可行性，而且将 油路布置成空间结构，使机械手的结构更加简洁和紧凑。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的结构示意图。
[0013] 图2是本发明手臂连接架的结构示意图。
[0014] 图3是图2的左视结构示意图。
[0015]图4是图2的剖视结构示意图。
[0016] 图5是本发明手臂伸缩装置的结构示意图。
[0017] 图6是本发明手指夹紧装置的结构示意图。
[0018] 图7是图6的A-A向剖视结构示意图。
[0019] 图8是本发明前手指的结构示意图。
[0020] 图9是本发明手指指尖的结构示意图。
[0021] 图10是本发明手臂回转装置的结构示意图。
[0022]图11是图10的C-C向结构示意图。
[0023]图12是本发明机身升降装置的结构示意图。
[0024]图13是本发明的液压系统不意图。
[0025]图14是本发明的电路结构框图。
[0026] 图15是本发明的电磁铁动作示意图。
【具体实施方式】
[0027] 如图1-15所示，本发明包括沿Z向升降设置的机身升降装置1、沿W向回转设置在机 身升降装置1上端的手臂回转装置2、设置在手臂回转装置2上端的手臂连接架3、固定设置 在手臂连接架3左侧的手臂伸缩后支座4、固定设置在手臂连接架3中部的手臂伸缩中支座 5、固定设置在手臂连接架3右侧的手臂伸缩前支座6、沿X向伸缩设置在手臂连接架3上的手 臂伸缩装置7、沿U向回转设置在手臂伸缩装置7右端的手腕回转装置8、设置在手腕回转装 置8右端的手指夹紧装置9、液压控制系统以及电路控制系统，手臂伸缩装置7穿装在手臂伸 缩后支座4、手臂伸缩中支座5以及手臂伸缩前支座6上； 机身升降装置1包括手臂固定架17、设置在手臂固定架17下端中部的连接法兰16、分别 设置在手臂固定架17下表面且位于连接法兰16-侧的测位螺杆前支架13与测位螺杆后支 架14、设置在手臂固定架17下表面且位于连接法兰16-侧的、沿Z向穿装在测位螺杆前支架 13与测位螺杆后支架14内的手臂测位螺杆导套15、沿Z向穿装在手臂测位螺杆导套15内的 手臂测位螺杆11以及设置在手腕回转装置8下端的手臂测位固定架10; 手臂伸缩后支座4的下端、手臂伸缩中支座5的下端以及手臂伸缩前支座6的下端分别 固定手臂固定架17上，手臂测位电位计12套装在手臂测位螺杆11上，手臂测位螺杆11的右 端与手臂测位固定架10固定连接； 手臂伸缩装置7包括两端分别穿装在手臂伸缩后支座4与手臂伸缩中支座5内的手臂伸 缩缸套20、沿X向设置在手臂伸缩缸套20内的手臂伸缩活塞杆18、设置在手臂伸缩缸套20右 端的手臂伸缩油缸后盖28、设置在手臂伸缩油缸后盖28右侧壁上且与手臂伸缩活塞杆18左 端相对应的手臂伸缩后缓冲槽26、套装在手臂伸缩活塞杆18上的手臂伸缩活塞19、设置在 手臂伸缩缸套20右端的缸体前端盖21、设置在缸体前端盖21左侧壁上且与手臂伸缩活塞杆 18右端相对应的手臂伸缩前缓冲槽27、设置在缸体前端盖21与手臂伸缩活塞杆18之间的导 向衬套22、套装在手臂伸缩活塞杆18上的手臂伸缩骨架油封23、设置在手臂伸缩骨架油封 23右端且与缸体前端盖21右端连接的手臂伸缩衬套帽24、设置在手臂伸缩活塞杆18右端的 手臂伸缩连接支耳29、 固定设置在缸体前端盖21右端外止口上的手臂伸缩支撑套25、设置在手臂伸缩中支座 5以及手臂伸缩前支座6上的手臂伸缩缸体导向套31、沿X向活动设置在手臂伸缩缸体导向 套31内孔中的手臂伸缩缸体壳体32、固定设置在手臂伸缩缸体壳体32内的手臂缸体连接套 33、固定设置在手臂缸体连接套33左端的手腕油路进油尾盖34、固定设置在手臂伸缩缸体 壳体32右端的回转缸后盖39、设置在回转缸后盖39右端的回转定位通油内止口 40、设置在 回转定位通油内止口 40与手腕油路进油尾盖34之间的手腕油缸油路37、设置在手臂伸缩前 支座6上的手臂伸缩前支撑衬套30、设置在手臂伸缩前支撑衬套30与手臂伸缩支撑套25上 的伸缩油缸滑动带动内套36、设置在伸缩油缸滑动带动内套36上的伸缩滑动带动外套35以 及插装设置在手臂伸缩连接支耳29与回转缸后盖39之间的手臂伸缩定位销38， 手臂伸缩骨架油封23位于导向衬套22右侧，手臂伸缩骨架油封23位于缸体前端盖21右 侧内止口中，手臂伸缩支撑套25设置在手臂伸缩中支座5上，手臂测位固定架10固定设置在 回转缸后盖39下端； 手腕回转装置8包括左端设置在回转定位通油内止口 40内的手腕回转活塞杆48、左端 与回转缸后盖39右端固定连接手腕回转缸后固定座41、固定设置在手腕回转缸后固定座41 右端的手腕回转缸固定壳体42、与手腕回转缸固定壳体42右端面固定连接的手腕旋转右封 盖43、分别设置在手腕回转缸固定壳体42与手腕回转活塞杆48之间的手腕回转导向弧形块 44与手腕回转固定弧形块46、设置在手腕回转固定弧形块46与手腕回转缸固定壳体42之间 的手腕回转密封垫65、设置在手腕回转导向弧形块44与手腕回转活塞杆48之间的手腕回转 连接键45、设置在手腕旋转右封盖43右端的手腕前连接法兰座53、设置在手腕前连接法兰 座53右端的手腕前支撑端盖55以及设置在手腕前连接法兰座53与手腕前支撑端盖55之间 的手腕中间支撑套54， 手腕回转缸后固定座41、手腕回转缸固定壳体42以及手腕旋转右封盖43通过螺栓连接 并通过手腕支架定位销47定位，手腕回转固定弧形块46的左端与手腕回转缸后固定座41通 过螺栓连接并通过定位销定位，在手腕回转活塞杆48的右端设置有手指夹紧缓冲槽52,在 手腕回转活塞杆48上设置有连通手指夹紧缓冲槽52与手腕油缸油路37的管路，在手腕回转 活塞杆48与手腕回转缸后固定座41之间设置有深沟球轴承，在手腕回转活塞杆48与手腕旋 转右封盖43之间设置有深沟球轴承，在手腕回转活塞杆48上设置有用于背紧深沟球轴承的 锁紧螺母，手腕回转导向弧形块44带动手腕回转活塞杆48转动设置，在手腕回转导向弧形 块44上设置有弧形通油槽； 手指夹紧装置9包括左端设置在手腕回转活塞杆48内止口中的手指夹紧活塞杆50、设 置在手指夹紧活塞杆50左端的手腕伸缩活塞套51、套装在手指夹紧活塞杆50上的手指复位 弹簧49、套装在手指夹紧活塞杆50上且设置在手腕前支撑端盖55上的手指夹紧骨架油封 56、设置在手腕前支撑端盖55右端的夹紧支板64、设置在手指夹紧活塞杆50右端且在夹紧 支板64上滑动的手指夹紧推板63、两个对称设置且左端分别铰接在手指夹紧推板63上的后 手指62、通过铰接销轴60与相应后手指62右端铰接的前手指61、设置在相应的前手指61中 部与夹紧支板64右端之间的支点圆柱销59以及设置在相应的前手指61右端上且用于夹持 块料57的手指指尖58; 手指复位弹簧49设置在手腕伸缩活塞套51与手腕前连接法兰座53之间， 手臂回转装置2包括上端与连接法兰16通过螺栓连接的手臂回转上法兰座71、与手臂 回转上法兰座71下端固定连接的手臂回转缸外壳70、与手臂回转缸外壳70下端固定连接的 手臂回转缸连接套69、与手臂回转缸连接套69下端固定连接的手臂回转缸下盖68、沿Z向依 次贯穿手臂回转上法兰座71、手臂回转缸外壳70、手臂回转缸连接套69和手臂回转缸下盖 68的机身升降活塞杆90、设置在机身升降活塞杆90与手臂回转缸下盖68的密封圈、设置在 机身升降活塞杆90与手臂回转缸连接套69之间的圆锥滚子轴承67、设置在机身升降活塞杆 90上端的升降防松螺母66、分别设置在机身升降活塞杆90与手臂回转缸外壳70之间的手臂 回转导向块75与手臂固定挡片73、设置在手臂回转导向块75与机身升降活塞杆90之间的手 臂回转导向键72以及设置在手臂固定挡片73与手臂回转缸外壳70的耐磨橡胶垫片74; 在手臂固定挡片73与手臂回转缸外壳70之间设置有密封垫，手臂固定挡片73与手臂回 转缸外壳70通过螺栓连接且通过定位销定位，手臂回转导向块75与机身升降活塞杆90通过 手臂回转导向键72连接， 手臂连接架3包括设置在机身升降活塞杆90-侧的升降固定座77、沿Z向活动设置的升 降测位杆82、套装在升降测位杆82上的升降位置检测器81、套装在机身升降活塞杆90上的 升降壳体缸体91、设置在升降壳体缸体91上端的升降缸上连接座79、设置在升降缸上连接 座79上端的升降缸上盖78、设置在升降缸上连接座79与机身升降活塞杆90之间的升降缸骨 架油封80、设置在机身升降活塞杆90上的活塞套、沿Z向设置在机身升降活塞杆90下端内盲 孔中的升降导向花键轴88、设置在升降导向花键轴88与机身升降活塞杆90之间的升降导向 套89、设置在升降壳体缸体91下端的升降缸下法兰座87、设置在升降缸下法兰座87与升降 导向套89之间的升降下骨架油封86、设置在升降缸下法兰座87下端的下底连接法兰座85、 套装在升降导向套89下端且设置在下底连接法兰座85下端的下防松锁母84以及设置在下 防松锁母84上的开口销83， 升降测位杆82通过第二锁紧螺母76与升降固定座77连接，升降导向套89与机身升降活 塞杆90固定连接，在升降缸下法兰座87设置有通油孔。
[0028]如图13所示，本发明的液压控制系统包括油箱92、过滤器93、油栗94、电机95、第一 主路96、第二旁路97、主路单向阀98、第二主路99、手臂伸缩液压控制模块100、手臂回转液 压控制模块101、升降液压控制模块102、手腕回转液压控制模块103、手指夹紧液压控制模 块104、安全阀105、压力表支路106、压力表开关107、压力指示表108、卸荷支路109以及卸荷 两位两通电磁阀110; 油箱92通过过滤器93与油栗94连接，电机95带动油栗94转动； 油栗94经过第一主路96后分两路，一路与主路单向阀98连通；另一路通过第二旁路97 后分三路，第一路通过安全阀105返回油箱92,第二路经压力表支路106通过压力表开关107 与压力指示表108连通，第三路通过卸荷支路109与卸荷两位两通电磁阀110的进油口连通， 卸荷两位两通电磁阀110的出油口与油箱92连通； 主路单向阀98通过第二主路99后分五路，分别与手臂伸缩液压控制模块100、手臂回转 液压控制模块101、升降液压控制模块102、手腕回转液压控制模块103以及手指夹紧液压控 制模块104连通； 手臂伸缩液压控制模块100包括手臂伸缩装置7、伸缩进油支路111、伸缩进油节流阀 112、伸缩三位四通电磁阀113、伸缩第一支路114、伸缩缓冲单元115、顺序阀116、缓冲单向 阀117、伸缩第一分路118、伸缩第二分路119、伸缩回油支路120、伸缩回油节流阀121以及伸 缩回油两位两通电磁阀122; 第二主路99与伸缩进油支路111连通，伸缩进油支路111经伸缩进油节流阀112与伸缩 三位四通电磁阀113的第一进口 a 1连通，伸缩三位四通电磁阀113的第一出口 a2通过伸缩第 一支路114与伸缩缓冲单元115的进口连通，伸缩缓冲单元115的出口通过伸缩第一分路118 与手臂伸缩装置7的油缸无杆腔连通，手臂伸缩装置7的油缸有杆腔与伸缩第二分路119连 通，伸缩第二分路119与伸缩三位四通电磁阀113的第二出口 a4连通，伸缩三位四通电磁阀 113的第二进口 a3与伸缩回油支路120连通，伸缩回油支路120分两路，一路通过伸缩回油节 流阀121返回油箱92，另一路经过伸缩回油两位两通电磁阀122返回油箱92; 伸缩三位四通电磁阀113中位机能为0型； 伸缩缓冲单元115包括并联设置的顺序阀116与缓冲单向阀117，顺序阀116的进油口与 伸缩第一分路118连通，顺序阀116的出油口与伸缩第一支路114连通，缓冲单向阀117的进 油口与伸缩第一支路114连通，缓冲单向阀117的出油口与伸缩第一分路118连通； 手臂回转液压控制模块101包括手臂回转装置2、手臂回转进油支路123、手臂回转进油 节流阀124、手臂回转三位四通电磁阀125、手臂回转第一分路126、手臂回转第二分路127、 手臂回转出油支路128、手臂回转出油节流阀129以及手臂回转出油两位两通电磁阀130; 第二主路99与手臂回转进油支路123连通，手臂回转进油支路123经手臂回转进油节流 阀124与手臂回转三位四通电磁阀125的第一进口 bl连通，手臂回转三位四通电磁阀125的 第一出口 b2与手臂回转第一分路126连通，手臂回转第一分路126与手臂回转装置2的一油 缸腔体连通，手臂回转装置2的另一油缸腔体与手臂回转第二分路127连通，手臂回转第二 分路127与手臂回转三位四通电磁阀125的第二出口 b4连通，手臂回转三位四通电磁阀125 的第二进口 b3与手臂回转出油支路128连通，手臂回转出油支路128分两路，分别经过手臂 回转出油节流阀129以及手臂回转出油两位两通电磁阀130返回油箱92; 手臂回转三位四通电磁阀125中位机能为O型； 升降液压控制模块102包括机身升降装置1、升降进油支路131、升降进油节流阀132、升 降三位四通电磁阀133、升降第一支路134、升降缓冲单元135、升降第一分路136、升降第二 分路137、升降出油支路138、升降出油节流阀139以及升降出油两位两通电磁阀140;升降三 位四通电磁阀133中位机能为O型； 第二主路99与升降进油支路131连通，升降进油支路131经过升降进油节流阀132与升 降三位四通电磁阀133的第一进口 cl连通，升降三位四通电磁阀133的第一出口 c2经过升降 第一支路134与升降缓冲单元135的进口连通，升降缓冲单元135的出口与升降第一分路136 连通，升降第一分路136与机身升降装置1的油缸无杆腔连通，机身升降装置1的油缸有杆腔 与升降第二分路137连通，升降第二分路137与升降三位四通电磁阀133的第二出口 c4连通， 升降三位四通电磁阀133的第二进口 c3与升降出油支路138连通，升降出油支路138分两路， 分别通过升降出油节流阀139以及升降出油两位两通电磁阀140返回油箱92; 升降缓冲单元135与伸缩缓冲单元115结构相同； 手腕回转液压控制模块103包括手腕回转装置8、手腕回转进油支路141、手腕回转进油 节流阀142、手腕回转三位四通电磁阀143、手腕回转第一分路144、手腕回转第二分路145、 手腕回转出油支路146、手腕回转出油节流阀147以及手腕回转出油两位两通电磁阀148; 第二主路99与手腕回转进油支路141连通，手腕回转进油支路141经手腕回转进油节流 阀142与手腕回转三位四通电磁阀143的第一进口 d 1连通，手腕回转三位四通电磁阀143的 第一出口 d2与手腕回转第一分路144连通，手腕回转第一分路144与手腕回转装置8的一油 缸腔体连通，手腕回转装置8的另一油缸腔体与手腕回转第二分路145连通，手腕回转第二 分路145与手腕回转三位四通电磁阀143的第二出口 d4连通，手腕回转三位四通电磁阀143 的第二进口 d3与手腕回转出油支路146连通，手腕回转出油支路146分两路，分别通过手腕 回转出油节流阀147以及手腕回转出油两位两通电磁阀148返回油箱92; 手腕回转三位四通电磁阀143中位机能为O型； 手指夹紧液压控制模块104包括手指夹紧装置9、减压阀149、夹紧第一支路150、夹紧节 流阀151、夹紧两位三通电磁阀152、夹紧第二支路153、夹紧单向阀154、夹紧第三支路155、 压力继电器156以及反馈油路157; 第二主路99与减压阀149进口连通，减压阀149的出口与夹紧第一支路150连通，夹紧第 一支路150通过夹紧节流阀151与夹紧两位三通电磁阀152第一进口 A连通，夹紧两位三通电 磁阀152出口 P与夹紧第二支路153连通，夹紧第二支路153与夹紧单向阀154的进口连通，夹 紧单向阀154的出口与夹紧第三支路155连通，夹紧第三支路155分两路，分别与压力继电器 156以及手指夹紧装置9的油缸无杆腔连通;在减压阀149与夹紧单向阀154之间设置有反馈 油路157。
[0029]如图14所示，本发明的电路控制系统包括可编程处理器PLC、手臂正转开关SB1、手 臂反转开关SB2、手臂上升开关SB3、手臂下降开关SB4、手臂伸出开关SB5、手臂缩回开关 SB6、手腕正转开关SB7、手腕反转开关SB8、手指夹紧开关SB9、手指松开开关SB10、手臂回转 缓冲开关SB11、手臂升降缓冲开关SB12、手臂伸缩缓冲开关SB13、手腕回转缓冲开关SB14、 启动开关SB15、回原点开关SB16、连续开关SB17、点位控制开关SB18、停止开关SB19、 手臂正转限位ST1、手臂反转限位ST2、手臂上升限位ST3、手臂下降限位ST4、手臂伸出 限位ST5、手臂缩回限位ST6、手腕正转限位ST7、手腕反转限位ST8、 信号灯HL、卸荷两位两通电磁阀控制线圈1YA、伸缩回油两位两通电磁阀线圈2YA、升降 出油两位两通电磁阀线圈3YA、手臂回转出油两位两通电磁阀线圈4YA、手腕回转出油两位 两通电磁阀线圈5YA、伸缩三位四通电磁阀左线圈6YA、伸缩三位四通电磁阀右线圈7YA、升 降三位四通电磁阀左线圈8YA、升降三位四通电磁阀右线圈9YA、手臂回转三位四通电磁阀 左线圈10YA、手臂回转三位四通电磁阀右线圈11YA、手腕回转三位四通电磁阀左线圈12YA、 手腕回转三位四通电磁阀右线圈13YA以及夹紧两位三通电磁阀线圈14YA; 手臂正转限位STl接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的XO端之间， 手臂反转限位ST2接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的Xl端之间， 手臂上升限位ST3接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X2端之间， 手臂下降限位ST4接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X3端之间， 手臂伸出限位ST5接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X4端之间， 手臂缩回限位ST6接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X5端之间， 手腕正转限位ST7接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X6端之间， 手腕反转限位ST8接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X7端之间； 手臂正转开关SBl接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的XlO端之间， 手臂反转开关SB2接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的Xl 1端之间， 手臂上升开关SB3接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X12端之间， 手臂下降开关SB4接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X13端之间， 手臂伸出开关SB5接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X14端之间， 手臂缩回开关SB6接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X15端之间， 手腕正转开关SB7接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X16端之间， 手腕反转开关SB8接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X17端之间， 手指夹紧开关SB9接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X20端之间， 手指松开开关SBlO接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X21端之间， 手臂回转缓冲开关SBll接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X22端之 间， 手臂升降缓冲开关SB12接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X23端之 间， 手臂伸缩缓冲开关SB13接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X24端之 间， 手腕回转缓冲开关SB14接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X25端之 间， 启动开关SB15接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X26端之间， 回原点开关SB16接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X27端之间， 连续开关SB17接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X30端之间， 点位控制开关SB18接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X31端之间， 停止开关SB19接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X32端之间； 可编程处理器PLC的交流火线电源端L端接220V交流电源火线端，可编程处理器PLC的 交流零线电源端N端接220V交流电源零线端； 可编程处理器PLC的第一公共端COMl端与第二公共的COM2端分别接220V交流电源火线 端， 卸荷两位两通电磁阀控制线圈IYA接在可编程处理器PLC的YO端与220V交流电源零线 端之间， 伸缩回油两位两通电磁阀线圈2YA接在可编程处理器PLC的Yl端与220V交流电源零线 端之间， 升降出油两位两通电磁阀线圈3YA接在可编程处理器PLC的Y2端与220V交流电源零线 端之间， 手臂回转出油两位两通电磁阀线圈4YA接在可编程处理器PLC的Y3端与220V交流电源 零线端之间， 手腕回转出油两位两通电磁阀线圈5YA接在可编程处理器PLC的Y4端与220V交流电源 零线端之间， 伸缩三位四通电磁阀左线圈6YA接在可编程处理器PLC的Y5端与220V交流电源零线端 之间， 伸缩三位四通电磁阀右线圈7YA接在可编程处理器PLC的Y6端与220V交流电源零线端 之间， 升降三位四通电磁阀左线圈8YA接在可编程处理器PLC的Y7端与220V交流电源零线端 之间， 升降三位四通电磁阀右线圈9YA接在可编程处理器PLC的YlO端与220V交流电源零线端 之间， 手臂回转三位四通电磁阀左线圈IOYA接在可编程处理器PLC的Yll端与220V交流电源 零线端之间， 手臂回转三位四通电磁阀右线圈IlYA接在可编程处理器PLC的Y12端与220V交流电源 零线端之间， 手腕回转三位四通电磁阀左线圈12YA接在可编程处理器PLC的Y13端与220V交流电源 零线端之间， 手腕回转三位四通电磁阀右线圈13YA接在可编程处理器PLC的Y14端与220V交流电源 零线端之间， 夹紧两位三通电磁阀线圈14YA接在可编程处理器PLC的Y15端与220V交流电源零线端 之间， 信号灯HL接在可编程处理器PLC的Y16端与220V交流电源零线端之间。
[0030] 其中可编程处理器PLC优选为FX2N-64型。
[0031] 本发明是由执行机构、驱动系统和控制系统所组成的。本发明采用圆柱坐标式，能 完成上料、翻转等功能。本发明主要由手指部分即手指夹紧装置9,手腕部分即手腕回转装 置8,手臂部分包括手臂伸缩装置7,机身包括机身升降装置1与手臂回转装置2等部分组成， 具有手腕回转、手臂伸缩、手臂升降和手臂回转4个自由度，能够满足一般的工业要求。本发 明由电位器即手臂测位电位计12与升降位置检测器81，并分别配合手臂测位螺杆11与升降 测位杆8定位，实行点位控制，控制系统采用可编程控制器PLC，具有良好的通用性和灵活 性。本发明为液压驱动，4个自由度和手指的夹紧都由液压驱动，该设计实现机械手各种规 定动作的控制，有利于简化线路，节省成本，提尚劳动效率，提尚生广率，同时在油路的布置 和规划中结合机械制造的基础，不断使油路符合制造的可行性，而且将油路布置成空间结 构，使机械手的结构更加简洁和紧凑。
[0032] 手指部分用来直接夹紧工件，手腕部分是连接手部和手臂的部件，并可用来调整 被抓物体的方位（即姿态）；手臂部分是支承被抓物、手部、腕部的重要部件。手部的作用是 带动手指去抓取物体，并按预定要求将其搬到预定的位置。手臂有四个自由度，手臂前后伸 缩为X向，手腕旋转为U向，手臂上下升降为Z向，手臂回转为W向。
[0033] 直角坐标占空间大，工作范围小，惯性大，其优点是结构简单、刚度高，在自由度较 少时使用。球坐标式和多关节式占用空间小，工作范围大，惯性小，所需动力小，能抓取底面 物体，多关节还可以绕障碍物选择途径，但多关节式结构复杂，所以也不常用。本发明采用 的圆柱坐标即手臂回转装置2占空间较小，工作范围较大，但惯性也大，且不能抓取底面物 体。
[0034] 手部部分是用来直接抓取或握紧工件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、 材料性能、表面状况等的不同。
[0035] 夹钳式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成的，它对抓取各种形状的 工件具有较大的适应性，用途广泛，可以抓取轴、盘或套等块料57。当压力油从液压缸右边 油管进油时，活塞杆向左移动，推动手指闭合；当压力油从液压缸左边进油时，拉动手指张 开。
[0036] 使用本发明时，将机身升降装置1固定在预定位置，通过手臂回转装置2、手臂伸缩 装置7、手腕回转装置8工作，特别适合高温作业和腐蚀性介质中工作的机械手。
[0037] 手臂连接架3、手臂伸缩后支座4、手臂伸缩中支座5以及手臂伸缩前支座6支持连 接手臂伸缩装置7,手臂测位电位计12、测位螺杆前支架13、测位螺杆后支架14以及手臂测 位螺杆导套15可以支持保护手臂测位螺杆11，导向衬套22优选黄铜或磷青铜，通过手臂伸 缩后缓冲槽26、手臂伸缩前缓冲槽27可以起到缓冲保护作用，手臂伸缩前支撑衬套30优选 黄铜或磷青铜;手臂伸缩缸体壳体32在手臂伸缩缸体导向套31内伸缩滑动，从而分担手臂 伸缩活塞杆18的弯矩和扭矩，提高其使用寿命，并起到防尘保护作用，手臂伸缩活塞杆18通 过手臂伸缩定位销38带动手臂缸体连接套33伸缩，回转缸后盖39、回转定位通油内止口 40、 手5?回转缸后固定座41、手腕回转缸固定壳体42手腕旋转右封盖43、手腕回转导向弧形块 44、手腕回转连接键45、手腕回转固定弧形块46、手腕回转密封垫65、手腕支架定位销47以 及手腕回转活塞杆48组成回转油缸壳体;通过手指复位弹簧49实现复位;通过手指夹紧活 塞杆50、手腕伸缩活塞套51、手指夹紧缓冲槽52、手腕前连接法兰座53、手腕中间支撑套54、 手腕前支撑端盖55、手指夹紧骨架油封56、手指指尖58、支点圆柱销59、铰接销轴60、前手指 61、后手指62、手指夹紧推板63以及夹紧支板64实现联动夹紧或松开，圆锥滚子轴承67可以 承受轴线力，手臂回转缸下盖68、手臂回转缸连接套69、手臂回转缸外壳70、手臂回转上法 兰座71、手臂回转导向键72、手臂固定挡片73、耐磨橡胶垫片74、手臂回转导向块75以及机 身升降活塞杆90实现回转油缸的动作，通过机身升降活塞杆90、升降固定座77、升降缸上盖 78、升降缸上连接座79、升降缸骨架油封80、升降位置检测器81、升降测位杆82、开口销83、 下防松锁母84、下底连接法兰座85、升降下骨架油封86、升降缸下法兰座87、升降导向花键 轴88、升降导向套89以及升降壳体缸体91实现升级动作，通过升降导向花键轴88与机身升 降活塞杆90套装设计，起到支撑、固定以及导向作用，设计合理。反馈油路157实现对单向阀 的控制，使得油液返回油箱中。
[0038] 手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是再臂部运动的基础上进一步改 变或调整手部在空间的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变得更灵巧，适应性更 强，结构紧凑、重量轻，布局合理， 手腕部件作为机械手的执行机构，有承担连接和支撑作用，除保证力和运动的要求以 及具有足够的强度、刚度外，还应综合考虑，合理布局， 手腕部件回转的回转角以及手臂的回转角的极限值由动片、定片之间允许回转的角度 来决定(一般小于270° )°。
[0039] 本发明的手指夹紧动作是由单作用液压缸，只需一个油管，优化结构，通向手部驱 动液压缸的油管是从回转缸壁通过，然后通过一个环槽结构包围手部夹紧缸，腕部回转时， 不论在哪个方位油路仍可保证畅通，这种布置可使油管既不外露，又不受扭转。腕部用来和 臂部连接，三根油管(一根供手部油管，两根供腕部回转液压缸）由手臂内通过并经腕部回 转缸壁分别进入回转液压缸和手部驱动液压缸，优化管路，设计合理，结构紧凑，管路使用 寿命长，不易漏油。
[0040] 手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支承腕部和手部(包括工件或工 具），并带动它们作空间运动。
[0041] 作为结构改进，选用橡胶与氟化塑料组合的密封件，以减少摩擦阻力，提高液压缸 的寿命;因机械手手臂的运动惯量较大，在定位点前要加缓冲与制动机构或锁紧装置。例如 通过阀组或者在缸体上设置有凹槽实现缓冲。加设安全保护装置，防止因碰撞过载损坏机 械结构。本发明选用电磁换向阀回路，获得较好的自动化程度和经济效益。本发明一般采用 单栗或双栗供油，手臂伸缩、手臂俯仰、手臂旋转等机构采用并联供油，这样可有效降低系 统的供油压力，换向阀优选采用中位"〇"型换向阀，保证多缸运动的系统互不干扰，实现同 步或非同步运动。
[0042] 整个液压系统可以只用单栗或双栗工作，各液压缸所需的流量相差较大，各液压 缸都用液压栗的全流量工作是无法满足设计要求的。尽管有的液压缸是单一速度工作，但 也需要进行节流调速，用以保证液压缸的平稳运行。各缸可选择进油路或回油路节流调速， 因为系统为中低压系统，一般适宜选用节流阀调速。
[0043] 手臂回转缸、手腕回转缸和夹紧缸所需的流量较为接近，手臂伸缩缸的流量较大， 这两组缸所需的流量相差较大，这样可以选择单栗供油系统，也可选择双栗供油系统，作为 优选，本发明选择单栗供油。单栗供油要以所有液压缸中需流量最大的来选择栗的流量，其 优点是系统较为简单，所需的元件较少，经济性好。
[0044] 通用工业机械手要求可变行程，在液压缸的起动和停止的过程中都需要缓冲。如 图13所示采用一个二位二通电磁换向阀和一个节流阀形成缓冲回路。当液压缸运动到希望 点时，由位置检测装置发信号给主机，然后主机控制电磁阀通电切断二位二通的通路，液压 缸的回路改经节流阀回油箱，增大的回油路的阻力，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。
[0045] 增加辅助油路:采用卸荷油路避免油栗长时间负荷工作，从而降低能耗，提高使用 寿命，通过测压油路以及检查系统工作情况，并通过压力表开关保护压力表，延长其使用寿 命，通过压力继电器将夹紧油路的油压信号变为电信号，从而实现电反馈精确控制。
[0046] 完整的电磁铁动作顺序表如下所示:如图15所示电磁铁动作顺序图表。
[0047] 本发明电气控制运行稳定、编程方法简单易学、功能强，性能价格比高、硬件配套 齐全，用户使用方便，适应性强、无触点面配线，可靠性高，抗干扰能力强、系统的设计、安 装、调试工作量少、维修工作量小，维修方便，体积小，能耗低。
[0048] 本发明行程开关的分配如图14所示， 1、 推动手臂回转的回转液压缸： 手臂正转限位:STl 手臂反转限位:ST2 2、 推动手臂升降的直动液压缸 手臂上升限位:ST3 手臂下降限位:ST4 3、 推动手臂伸缩的直动液压缸 手臂伸出限位:ST5 手臂缩回限位:ST6 4、 推动手腕回转的回转液压缸 手腕正转限位:ST7 手腕反转限位:ST8 5、 推动手指夹紧的直动液压缸 手指松的夹紧缸开由结构限位限位，故不需要限位开关 本发明手动按钮的分配 1、 手臂回转控制 手臂正转:SBl 手臂反转:SB2 手臂回转缓冲:SB11 2、 手臂升降控制 手臂上升:SB3 手臂下降：SB4 手臂升降缓冲:SB12 3、 手臂伸缩控制 手臂伸出：SB5 手臂缩回：SB6 手臂伸缩缓冲:SB13 4、 手腕回转控制 手腕正转:SB7 手腕反转:SB8 手腕回转缓冲:SB14 5、 手指夹紧控制 手指夹紧:SB9 手指松开:SBlO 6、 其他 启动:SB15 回原点:SB16 连续:SB17 点位控制：SB18 停止:SB19 本发明的输入输出继电器的分配 1、输入输出元件号均用八进制数表示，上述每一个行程开关和手动按钮都对应一个输 入继电器，则输入触点分配如下： ST1-ST8:X0-X7(按顺序--对应）。
[0049] SB1-SB17:X10-X32(按顺序--对应）。
[0050] 2、输出触点分配如下： 每个电磁阀对应一个输出继电器，则IYA - 14YA: YO-Y16 (按顺序--对应）。
[0051] 控制面板设计 此面板提供了一个人机交互的界面，当该机械手需要调试和维修的时候就会用到它。 当然，当生产线有暂停的时候，也需要人为的停止和起动。所有的手动按钮都要设定在控制 面板上。
[0052] 该机械手在每个周期内需要完成上料、进入下一工位、翻转工件、回到原点4个主 要步骤， 作为本发明的有效主要技术参数 1. 抓重：250N 2. 自由度:4个 3. 坐标形式:圆柱坐标 4丰?)云劫蠢撒 6 ·手指夹持范围：棒料，直径65~85mm〇
[0053] 7.定位方式:点位控制 8. 驱动方式:液压（中、低压系统） 9. 定位精度：±3mm 10. 控制方式:PLC控制 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对 前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;作为本 领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种带有液压控制系统的圆柱坐标工业机械手，其特征在于:包括沿Z向升降设置的 机身升降装置（1)、沿W向回转设置在机身升降装置（1)上端的手臂回转装置(2)、设置在手 臂回转装置(2)上端的手臂连接架(3)、固定设置在手臂连接架(3)左侧的手臂伸缩后支座 (4)、固定设置在手臂连接架(3)中部的手臂伸缩中支座(5)、固定设置在手臂连接架(3)右 侧的手臂伸缩前支座(6)、沿X向伸缩设置在手臂连接架(3)上的手臂伸缩装置(7)、沿U向回 转设置在手臂伸缩装置(7)右端的手腕回转装置(8)、设置在手腕回转装置(8)右端的手指 夹紧装置(9)以及液压控制系统，手臂伸缩装置(7)穿装在手臂伸缩后支座(4)、手臂伸缩中 支座(5)以及手臂伸缩前支座(6)上； 机身升降装置（1)包括手臂固定架（17)、设置在手臂固定架（17)下端中部的连接法兰 (16)、分别设置在手臂固定架（17)下表面且位于连接法兰（16)-侧的测位螺杆前支架（13) 与测位螺杆后支架（14)、设置在手臂固定架（17)下表面且位于连接法兰（16)-侧的、沿Z向 穿装在测位螺杆前支架（13)与测位螺杆后支架（14)内的手臂测位螺杆导套（15)、沿Z向穿 装在手臂测位螺杆导套（15)内的手臂测位螺杆（11)以及设置在手腕回转装置(8)下端的手 臂测位固定架(10); 手臂伸缩后支座(4)的下端、手臂伸缩中支座(5)的下端以及手臂伸缩前支座(6)的下 端分别固定手臂固定架（17)上，手臂测位电位计（12)套装在手臂测位螺杆（11)上，手臂测 位螺杆(11)的右端与手臂测位固定架(10)固定连接； 手臂伸缩装置(7)包括两端分别穿装在手臂伸缩后支座(4)与手臂伸缩中支座(5)内的 手臂伸缩缸套(20)、沿X向设置在手臂伸缩缸套(20)内的手臂伸缩活塞杆(18)、设置在手臂 伸缩缸套(20)右端的手臂伸缩油缸后盖(28)、设置在手臂伸缩油缸后盖(28)右侧壁上且与 手臂伸缩活塞杆（18)左端相对应的手臂伸缩后缓冲槽(26)、套装在手臂伸缩活塞杆（18)上 的手臂伸缩活塞（19)、设置在手臂伸缩缸套(20)右端的缸体前端盖(21)、设置在缸体前端 盖(21)左侧壁上且与手臂伸缩活塞杆（18)右端相对应的手臂伸缩前缓冲槽(27)、设置在缸 体前端盖(21)与手臂伸缩活塞杆（18)之间的导向衬套(22)、套装在手臂伸缩活塞杆（18)上 的手臂伸缩骨架油封(23)、设置在手臂伸缩骨架油封(23)右端且与缸体前端盖(21)右端连 接的手臂伸缩衬套帽(24)、设置在手臂伸缩活塞杆(18)右端的手臂伸缩连接支耳(29)、 固定设置在缸体前端盖(21)右端外止口上的手臂伸缩支撑套(25)、设置在手臂伸缩中 支座(5)以及手臂伸缩前支座(6)上的手臂伸缩缸体导向套(31)、沿X向活动设置在手臂伸 缩缸体导向套(31)内孔中的手臂伸缩缸体壳体(32)、固定设置在手臂伸缩缸体壳体(32)内 的手臂缸体连接套(33)、固定设置在手臂缸体连接套(33)左端的手腕油路进油尾盖(34)、 固定设置在手臂伸缩缸体壳体(32)右端的回转缸后盖(39)、设置在回转缸后盖(39)右端的 回转定位通油内止口（40)、设置在回转定位通油内止口（40)与手腕油路进油尾盖(34)之间 的手腕油缸油路(37)、设置在手臂伸缩前支座(6)上的手臂伸缩前支撑衬套(30)、设置在手 臂伸缩前支撑衬套(30)与手臂伸缩支撑套(25)上的伸缩油缸滑动带动内套(36)、设置在伸 缩油缸滑动带动内套(36)上的伸缩滑动带动外套(35)以及插装设置在手臂伸缩连接支耳 (29)与回转缸后盖(39)之间的手臂伸缩定位销(38)， 手臂伸缩骨架油封(23)位于导向衬套(22)右侧，手臂伸缩骨架油封(23)位于缸体前端 盖(21)右侧内止口中，手臂伸缩支撑套(25)设置在手臂伸缩中支座(5)上，手臂测位固定架 (1 〇)固定设置在回转缸后盖(39)下端； 手腕回转装置（8)包括左端设置在回转定位通油内止口（40)内的手腕回转活塞杆 (48)、左端与回转缸后盖(39)右端固定连接手腕回转缸后固定座(41)、固定设置在手腕回 转缸后固定座(41)右端的手腕回转缸固定壳体(42)、与手腕回转缸固定壳体(42)右端面固 定连接的手腕旋转右封盖(43)、分别设置在手腕回转缸固定壳体(42)与手腕回转活塞杆 (48)之间的手腕回转导向弧形块(44)与手腕回转固定弧形块(46)、设置在手腕回转固定弧 形块(46)与手腕回转缸固定壳体(42)之间的手腕回转密封垫(65)、设置在手腕回转导向弧 形块(44)与手腕回转活塞杆(48)之间的手腕回转连接键(45)、设置在手腕旋转右封盖(43) 右端的手腕前连接法兰座(53 )、设置在手腕前连接法兰座(53)右端的手腕前支撑端盖(55) 以及设置在手腕前连接法兰座(53)与手腕前支撑端盖(55)之间的手腕中间支撑套(54)， 手腕回转缸后固定座(41)、手腕回转缸固定壳体(42)以及手腕旋转右封盖(43)通过螺 栓连接并通过手腕支架定位销(47)定位，手腕回转固定弧形块(46)的左端与手腕回转缸后 固定座(41)通过螺栓连接并通过定位销定位，在手腕回转活塞杆(48)的右端设置有手指夹 紧缓冲槽(52)，在手腕回转活塞杆(48)上设置有连通手指夹紧缓冲槽(52)与手腕油缸油路 (37)的管路，在手腕回转活塞杆(48)与手腕回转缸后固定座(41)之间设置有深沟球轴承， 在手腕回转活塞杆(48)与手腕旋转右封盖(43)之间设置有深沟球轴承，在手腕回转活塞杆 (48)上设置有用于背紧深沟球轴承的锁紧螺母，手腕回转导向弧形块(44)带动手腕回转活 塞杆(48)转动设置，在手腕回转导向弧形块(44)上设置有弧形通油槽； 手指夹紧装置(9)包括左端设置在手腕回转活塞杆(48)内止口中的手指夹紧活塞杆 (50)、设置在手指夹紧活塞杆（50)左端的手腕伸缩活塞套（51)、套装在手指夹紧活塞杆 (50)上的手指复位弹簧(49)、套装在手指夹紧活塞杆(50)上且设置在手腕前支撑端盖(55) 上的手指夹紧骨架油封(56)、设置在手腕前支撑端盖(55)右端的夹紧支板(64)、设置在手 指夹紧活塞杆(50)右端且在夹紧支板(64)上滑动的手指夹紧推板(63)、两个对称设置且左 端分别铰接在手指夹紧推板(63)上的后手指(62)、通过铰接销轴(60)与相应后手指(62)右 端铰接的前手指(61)、设置在相应的前手指(61)中部与夹紧支板(64)右端之间的支点圆柱 销(59)以及设置在相应的前手指(61)右端上且用于夹持块料(57)的手指指尖(58); 手指复位弹簧(49)设置在手腕伸缩活塞套(51)与手腕前连接法兰座(53)之间， 手臂回转装置（2)包括上端与连接法兰（16)通过螺栓连接的手臂回转上法兰座（71)、 与手臂回转上法兰座(71)下端固定连接的手臂回转缸外壳(70)、与手臂回转缸外壳(70)下 端固定连接的手臂回转缸连接套(69)、与手臂回转缸连接套(69)下端固定连接的手臂回转 缸下盖(68)、沿Z向依次贯穿手臂回转上法兰座(71)、手臂回转缸外壳(70)、手臂回转缸连 接套(69)和手臂回转缸下盖(68)的机身升降活塞杆(90)、设置在机身升降活塞杆(90)与手 臂回转缸下盖(68)的密封圈、设置在机身升降活塞杆(90)与手臂回转缸连接套(69)之间的 圆锥滚子轴承(67)、设置在机身升降活塞杆(90)上端的升降防松螺母(66)、分别设置在机 身升降活塞杆(90)与手臂回转缸外壳（70)之间的手臂回转导向块（75)与手臂固定挡片 (73)、设置在手臂回转导向块(75)与机身升降活塞杆(90)之间的手臂回转导向键(72)以及 设置在手臂固定挡片(73)与手臂回转缸外壳(70)的耐磨橡胶垫片(74); 在手臂固定挡片(73)与手臂回转缸外壳(70)之间设置有密封垫，手臂固定挡片(73)与 手臂回转缸外壳(70)通过螺栓连接且通过定位销定位，手臂回转导向块(75)与机身升降活 塞杆(90)通过手臂回转导向键(72)连接， 手臂连接架(3)包括设置在机身升降活塞杆(90)-侧的升降固定座(77)、沿Z向活动设 置的升降测位杆(82)、套装在升降测位杆(82)上的升降位置检测器(81)、套装在机身升降 活塞杆（90)上的升降壳体缸体（91)、设置在升降壳体缸体（91)上端的升降缸上连接座 (79)、设置在升降缸上连接座(79)上端的升降缸上盖(78)、设置在升降缸上连接座(79)与 机身升降活塞杆(90)之间的升降缸骨架油封(80)、设置在机身升降活塞杆(90)上的活塞 套、沿Z向设置在机身升降活塞杆(90)下端内盲孔中的升降导向花键轴(88)、设置在升降导 向花键轴(88)与机身升降活塞杆(90)之间的升降导向套(89)、设置在升降壳体缸体(91)下 端的升降缸下法兰座(87)、设置在升降缸下法兰座(87)与升降导向套(89)之间的升降下骨 架油封(86)、设置在升降缸下法兰座(87)下端的下底连接法兰座(85)、套装在升降导向套 (89)下端且设置在下底连接法兰座（85)下端的下防松锁母(84)以及设置在下防松锁母 (84)上的开口销(83)， 升降测位杆(82)通过第二锁紧螺母(76)与升降固定座(77)连接，升降导向套(89)与机 身升降活塞杆(90)固定连接，在升降缸下法兰座(87)设置有通油孔； 所述液压控制系统包括油箱(92)、过滤器(93)、油栗(94)、电机(95)、第一主路(96)、第 二旁路(97)、主路单向阀(98)、第二主路(99)、手臂伸缩液压控制模块(100)、手臂回转液压 控制模块（101 )、升降液压控制模块（102)、手腕回转液压控制模块（103)、手指夹紧液压控 制模块（104)、安全阀（105)、压力表支路（106)、压力表开关（107)、压力指示表（108)、卸荷 支路（109)以及卸荷两位两通电磁阀（110); 油箱(92)通过过滤器(93)与油栗(94)连接，电机(95)带动油栗(94)转动； 油栗(94)经过第一主路(96)后分两路，一路与主路单向阀（98)连通；另一路通过第二 旁路(97)后分三路，第一路通过安全阀（105)返回油箱(92)，第二路经压力表支路（106)通 过压力表开关（107)与压力指示表（108)连通，第三路通过卸荷支路（109)与卸荷两位两通 电磁阀（110)的进油口连通，卸荷两位两通电磁阀（110)的出油口与油箱(92)连通； 主路单向阀（98)通过第二主路(99)后分五路，分别与手臂伸缩液压控制模块（100)、手 臂回转液压控制模块(101)、升降液压控制模块（102)、手腕回转液压控制模块(103)以及手 指夹紧液压控制模块(104)连通； 手臂伸缩液压控制模块（100)包括手臂伸缩装置(7)、伸缩进油支路（111)、伸缩进油节 流阀（112)、伸缩三位四通电磁阀（113)、伸缩第一支路（114)、伸缩缓冲单元（115)、顺序阀 (116)、缓冲单向阀（117)、伸缩第一分路（118)、伸缩第二分路（119)、伸缩回油支路（120)、 伸缩回油节流阀（121)以及伸缩回油两位两通电磁阀（122); 第二主路（99)与伸缩进油支路（111)连通，伸缩进油支路（111)经伸缩进油节流阀 (112)与伸缩三位四通电磁阀（113)的第一进口 al连通，伸缩三位四通电磁阀（113)的第一 出口 a2通过伸缩第一支路（114)与伸缩缓冲单元（115)的进口连通，伸缩缓冲单元（115)的 出口通过伸缩第一分路（118)与手臂伸缩装置(7)的油缸无杆腔连通，手臂伸缩装置(7)的 油缸有杆腔与伸缩第二分路（119)连通，伸缩第二分路（119)与伸缩三位四通电磁阀（113) 的第二出口 a4连通，伸缩三位四通电磁阀（113)的第二进口 a3与伸缩回油支路（120)连通， 伸缩回油支路（120)分两路，一路通过伸缩回油节流阀（121)返回油箱(92)，另一路经过伸 缩回油两位两通电磁阀（122)返回油箱(92); 伸缩缓冲单元（115)包括并联设置的顺序阀（116)与缓冲单向阀（117)，顺序阀（116)的 进油口与伸缩第一分路(118)连通，顺序阀（116)的出油口与伸缩第一支路(114)连通，缓冲 单向阀（117)的进油口与伸缩第一支路（114)连通，缓冲单向阀（117)的出油口与伸缩第一 分路（118)连通； 手臂回转液压控制模块（101)包括手臂回转装置(2)、手臂回转进油支路（123)、手臂回 转进油节流阀（124)、手臂回转三位四通电磁阀（125)、手臂回转第一分路（126)、手臂回转 第二分路（127)、手臂回转出油支路（128)、手臂回转出油节流阀（129)以及手臂回转出油两 位两通电磁阀（130); 第二主路(99)与手臂回转进油支路（123)连通，手臂回转进油支路（123)经手臂回转进 油节流阀（124)与手臂回转三位四通电磁阀（125)的第一进口 bl连通，手臂回转三位四通电 磁阀（125)的第一出口 b2与手臂回转第一分路（126)连通，手臂回转第一分路（126)与手臂 回转装置（2)的一油缸腔体连通，手臂回转装置（2)的另一油缸腔体与手臂回转第二分路 (127)连通，手臂回转第二分路（127)与手臂回转三位四通电磁阀（125)的第二出口 b4连通， 手臂回转三位四通电磁阀（125)的第二进口 b3与手臂回转出油支路（128)连通，手臂回转出 油支路（128)分两路，分别经过手臂回转出油节流阀（129)以及手臂回转出油两位两通电磁 阀（130)返回油箱(92); 升降液压控制模块（102)包括机身升降装置(1)、升降进油支路（131)、升降进油节流阀 (132) 、升降三位四通电磁阀（133)、升降第一支路（134)、升降缓冲单元（135)、升降第一分 路（136)、升降第二分路（137)、升降出油支路（138)、升降出油节流阀（139)以及升降出油两 位两通电磁阀（140);第二主路(99)与升降进油支路（131)连通，升降进油支路（131)经过升 降进油节流阀（132)与升降三位四通电磁阀（133)的第一进口 cl连通，升降三位四通电磁阀 (133) 的第一出口 c2经过升降第一支路（134)与升降缓冲单元（135)的进口连通，升降缓冲 单元（135)的出口与升降第一分路（136)连通，升降第一分路（136)与机身升降装置（1)的油 缸无杆腔连通，机身升降装置（1)的油缸有杆腔与升降第二分路（137)连通，升降第二分路 (137)与升降三位四通电磁阀（133)的第二出口 c4连通，升降三位四通电磁阀（133)的第二 进口 C3与升降出油支路（138)连通，升降出油支路（138)分两路，分别通过升降出油节流阀 (139)以及升降出油两位两通电磁阀（140)返回油箱(92); 升降缓冲单元(135)与伸缩缓冲单元(115)结构相同； 手腕回转液压控制模块（103)包括手腕回转装置(8)、手腕回转进油支路（141)、手腕回 转进油节流阀（142)、手腕回转三位四通电磁阀（143)、手腕回转第一分路（144)、手腕回转 第二分路（145)、手腕回转出油支路（146)、手腕回转出油节流阀（147)以及手腕回转出油两 位两通电磁阀（148); 第二主路(99)与手腕回转进油支路（141)连通，手腕回转进油支路（141)经手腕回转进 油节流阀（142)与手腕回转三位四通电磁阀（143)的第一进口 dl连通，手腕回转三位四通电 磁阀（143)的第一出口 d2与手腕回转第一分路（144)连通，手腕回转第一分路（144)与手腕 回转装置(8)的一油缸腔体连通，手腕回转装置(8)的另一油缸腔体与手腕回转第二分路 (145)连通，手腕回转第二分路（145)与手腕回转三位四通电磁阀（143)的第二出口 d4连通， 手腕回转三位四通电磁阀（143)的第二进口 d3与手腕回转出油支路（146)连通，手腕回转出 油支路（146)分两路，分别通过手腕回转出油节流阀（147)以及手腕回转出油两位两通电磁 阀（148)返回油箱(92); 手指夹紧液压控制模块（104)包括手指夹紧装置（9)、减压阀（149)、夹紧第一支路 (150)、夹紧节流阀（151)、夹紧两位三通电磁阀（152)、夹紧第二支路（153)、夹紧单向阀 (154)、夹紧第三支路（155)、压力继电器(156)以及反馈油路（157); 第二主路(99)与减压阀（149)进口连通，减压阀（149)的出口与夹紧第一支路（150)连 通，夹紧第一支路（150)通过夹紧节流阀（151)与夹紧两位三通电磁阀（152)第一进口 A连 通，夹紧两位三通电磁阀（152)出口P与夹紧第二支路（153)连通，夹紧第二支路（153)与夹 紧单向阀（154)的进口连通，夹紧单向阀（154)的出口与夹紧第三支路（155)连通，夹紧第三 支路(155)分两路，分别与压力继电器(156)以及手指夹紧装置(9)的油缸无杆腔连通;在减 压阀（149)与夹紧单向阀（154)之间设置有反馈油路(157)。
【文档编号】B25J9/04GK105835047SQ201610307075
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】夏芳芳, 徐旭仲, 施克俭, 王权光, 刘付丽, 金周晟, 陈鸿飞, 张裕坚
【申请人】温州医科大学附属第医院, 温州医科大学附属第一医院