顏 瑋

（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210023）

工業(yè)機(jī)器人快換裝置的安裝與調(diào)試

顏 瑋

（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210023）

工業(yè)機(jī)器人是目前廣泛應(yīng)用機(jī)器人設(shè)備。不同的末端操作器增加工業(yè)機(jī)器人的工作柔性。快換裝置可快速更換不同的末端執(zhí)行器，完成不同的作業(yè)任務(wù)?？鞊Q裝置的安裝調(diào)試提高工程師對(duì)工業(yè)機(jī)器人集成化的了解，深入工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用。

快換裝置；安裝調(diào)試；應(yīng)用

1 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人將人類從繁重單一的勞動(dòng)中解放出來(lái)，能夠從事一些不適合人類甚至超越人類的勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，避免工傷事故和提高生產(chǎn)效率。常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)，延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，代替人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中的工作。

目前工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于制造業(yè)，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、金屬加工以及金屬制品業(yè)等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)器人功能和性能不斷改善和提高，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，其應(yīng)用范圍已不限于制造業(yè)，還用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、原子能工業(yè)、醫(yī)療、福利事業(yè)、海洋和太空的開發(fā)事業(yè)中。

2 末端操作器

工業(yè)機(jī)器人的手部也叫末端操作器，它是裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。

機(jī)器人的作業(yè)能力和作業(yè)效率依賴于機(jī)器人操作器作業(yè)能力大小，提高機(jī)器人操作器的作業(yè)能力和作業(yè)效率方法有：設(shè)計(jì)新型操作器，提高其適應(yīng)能力、通用性和靈活程度；為機(jī)器人配置工具庫(kù)，工具庫(kù)中存放機(jī)器人作業(yè)需要的操作器，設(shè)計(jì)相關(guān)的操作器自動(dòng)更換系統(tǒng)。在操作器自動(dòng)換接系統(tǒng)的支持下，根據(jù)工作需自動(dòng)更換、使用工具庫(kù)中各種操作器來(lái)完成各種作業(yè)任務(wù)。

3 操作器自動(dòng)換接系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人快換裝置

操作器的自動(dòng)換接系統(tǒng)，能夠?qū)⒉煌哪┒瞬僮髌鬟B接在工業(yè)機(jī)器人上，保證其工作的穩(wěn)定性。操作器的換接過(guò)程相當(dāng)于機(jī)器人的裝配作業(yè)，是個(gè)復(fù)雜的幾何和力學(xué)過(guò)程。

根據(jù)工業(yè)機(jī)器人常用作業(yè)分析，目前工業(yè)機(jī)器人的末端操作器能進(jìn)行的操作有抓取、焊接、打磨。而此類操作器所需的位姿可以由工業(yè)機(jī)器人完成，剩余動(dòng)作可由機(jī)器人提供觸發(fā)的信號(hào)。在快換裝置上提供必要的氣路和電路，完成不同末端操作器的使用。

選用的快換裝置，由主盤和工具盤組成，如圖1。主盤安裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上，工具盤與末端操作器連接。通過(guò)氣動(dòng)形式形成連接，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，分別有彈簧、鋼球，保證連接精度以及密封性。主盤上有不同的氣口，分別為釋放口，夾緊口，排氣口和檢測(cè)口，給不同氣口通氣，可發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作。主盤和工具盤上還有為末端操作器提供氣壓的氣路口以及電路連接的端口。

連接前處于釋放狀態(tài)，釋放口供氣，產(chǎn)生的推力使活塞桿處于下壓狀態(tài)。鋼球收于內(nèi)側(cè)。需夾緊時(shí)，向夾緊口供氣，主盤內(nèi)活塞拉力和內(nèi)部彈簧使活塞桿回拉，并由鋼球?qū)⒐ぞ邆?cè)定位夾緊套按壓在著座面上。如圖2所示。排氣口在必要時(shí)，可進(jìn)行氣體的排放，沖刷結(jié)合面。而檢測(cè)口，則與壓力開關(guān)相接，檢測(cè)快換裝置的連接情況。

4 快換裝置的安裝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)工具盤的支架時(shí)，考慮兩方面：一是工具盤與末端操作器的連接；二是工具盤在支架上的定位，考慮其定位穩(wěn)定性和可靠性，有足夠的承載和夾持力。選擇常用的氣爪和電機(jī)作為末端操作器。需要對(duì)兩種末端操作器與工具盤組裝并設(shè)計(jì)相應(yīng)的支架。裝配如圖3所示。在裝配中，做好定位，分別在支架和工具盤連接件上設(shè)計(jì)相應(yīng)的凹槽與凸臺(tái)。

除了相應(yīng)的工裝設(shè)計(jì)外，還需對(duì)其氣路、電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和連接。

根據(jù)氣路動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)，選用電磁閥。電磁閥的信號(hào)來(lái)自于工業(yè)機(jī)器人的控制器，將此類I/O信號(hào)寫入示教器中，進(jìn)行后續(xù)程序編輯的變量。其中輸入信號(hào)有：壓力開關(guān)、氣爪上的磁性開關(guān)。輸出信號(hào)有：4個(gè)電磁閥位置信號(hào)，電機(jī)觸發(fā)信號(hào)，如圖4。

連接后，氣路和電路運(yùn)行良好，如圖5，可進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)器人程序調(diào)試運(yùn)行。

5 結(jié)論

工具盤支架具有較好的定位，能正確對(duì)接主盤，經(jīng)過(guò)線路連接和工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序的編輯，快速更換裝置能快速有效更換末端操作器，提高工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的柔性，為工業(yè)機(jī)器人在不同作業(yè)的應(yīng)用提供了有利條件。

［1］譚定忠，王啟明等.機(jī)器人末端操作器自動(dòng)更換技術(shù)研究［J］.機(jī)械與電子，2004（03）.

［2］吳神麗，李宏穆等.一種新型工業(yè)機(jī)器人手部的設(shè)計(jì)與分析［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2008（12）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.007

顏瑋（1979-），女，江蘇南京人，研究生，講師，研究方向∶工業(yè)機(jī)器人。