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工业机器人液压驱动系统工作原理详解

工业机器人出现的初期,由于其运动大多采用曲柄和导杆等杆件机构,所以大多使用液压驱动和气压驱动方式。液压驱动系统通常由液动机 (各种油缸、油马达)、伺服阀、油系、油箱等组成,以压缩机油来驱动执行机构进行工作。其特点是操作力大、体积小、传动平稳且动作灵敏、耐冲击、耐振动、防爆性好。

液压驱动的工作原理和组成

液压驱动方式大多用于要求输出力较大的场合,在低压驱动条件下比气压驱动速度低。

液压驱动的输出力和功率很大,能构成伺服机构,常用于大型机器人关节的驱动。

液压驱动系统主要由液压缸和液压阀等组成。液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动或摆动运动的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用液压缸来实现往复运动时,可免去减速装置,且没有传动间隙,运动平稳,因此在各种液压系统中得到广泛应用。

用电磁阀控制的往复直线运动液压缸(简称直线液压缸)是最简单和最便宜的开环液压驱动装置。直线液压缸通过受控节流口调节流量,可以在达到运动终点时实现减速,使停止过程得到控制。大直径液压缸本身造价较高,需配备昂贵的电液伺服阀,但能得到较大的出力,工作压力通常达14MPa。

无论是直线液压缸还是叶片式液压马达(后称旋转液压马达),它们的工作原理都是基于高压油对活塞或对叶片的作用。液压油是经控制阀被送到液压缸一端的。在开环系统中,是由电磁阀控制的;而在闭环系统中,则是用电液伺服阀或手动阀来控制的。

液压阀又分为单向阀和换向阀。单向阀只允许油液向某一方向流动,而反向截止,这种阀也称为止回阀。换向阀分为滑阀式换向阀、手动换向阀、机动换向阀和电磁换向阀。滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内做轴向运动,使相应的油路接通或断开的换向阀。手动换向阀用于手动换向。机动换向阀用于机械运动中,作为限位装置限位换向。电磁换向阀用于在电气装置或控制装置发出换向命令时,改变流体方向,从而改变机械运动状态。

相对于所力驱动,液压驱动的机器人具有大得多的抓举能力,可高达上百千克。但液压驱动系统对密封的要求较高,且不宜在高温或低温的场合工作,要求的制造精度较高,成本也较高。

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