[发明专利]带有液压控制系统和电路控制系统的圆柱坐标工业机械手

摘要

本发明涉及一种带有液压控制系统和电路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。

主权项

一种带有液压控制系统和电路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(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)一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)一侧的、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)一侧的升降固定座(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；其特征在于：所述液压控制系统包括油箱(92)、过滤器(93)、油泵(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)与油泵(94)连接，电机(95)带动油泵(94)转动；油泵(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a1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b1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c1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d1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)；所述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ST1接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X0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X1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SB1接在可编程处理器PLC的COM端与可编程处理器PLC的X10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X11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SB10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SB11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COM1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1YA接在可编程处理器PLC的Y0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Y1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Y10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10YA接在可编程处理器PLC的Y11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11YA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。