工業機器人快換裝置的安裝與調試

摘 要：工業機器人是目前廣泛應用機器人設備。不同的末端操作器增加工業機器人的工作柔性。快換裝置可快速更換不同的末端執行器，完成不同的作業任務。快換裝置的安裝調試提高工程師對工業機器人集成化的了解，深入工業機器人的應用。

關鍵詞：快換裝置；安裝調試；應用

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

1 工業機器人的應用

工業機器人將人類從繁重單一的勞動中解放出來，能夠從事一些不適合人類甚至超越人類的勞動，實現生產的自動化，避免工傷事故和提高生產效率。常用于焊接、噴漆、上下料和搬運，延伸和擴大了人的手足和大腦功能，代替人從事危險、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環境中的工作。

目前工業機器人主要應用于制造業，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等。隨著生產的發展，機器人功能和性能不斷改善和提高，機器人的應用領域日益擴大，其應用范圍已不限于制造業，還用于農業、林業、交通運輸業、原子能工業、醫療、福利事業、海洋和太空的開發事業中。

2 末端操作器

工業機器人的手部也叫末端操作器，它是裝在工業機器人手腕上直接抓握工件或執行作業的部件。

機器人的作業能力和作業效率依賴于機器人操作器作業能力大小，提高機器人操作器的作業能力和作業效率方法有：設計新型操作器，提高其適應能力、通用性和靈活程度；為機器人配置工具庫，工具庫中存放機器人作業需要的操作器，設計相關的操作器自動更換系統。在操作器自動換接系統的支持下，根據工作需自動更換、使用工具庫中各種操作器來完成各種作業任務。

3 操作器自動換接系統和工業機器人快換裝置

操作器的自動換接系統，能夠將不同的末端操作器連接在工業機器人上，保證其工作的穩定性。操作器的換接過程相當于機器人的裝配作業，是個復雜的幾何和力學過程。

根據工業機器人常用作業分析，目前工業機器人的末端操作器能進行的操作有抓取、焊接、打磨。而此類操作器所需的位姿可以由工業機器人完成，剩余動作可由機器人提供觸發的信號。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。主盤安裝在工業機器人手腕上，工具盤與末端操作器連接。通過氣動形式形成連接，內部結構較為復雜，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，排氣口和檢測口，給不同氣口通氣，可發生相應的動作。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，釋放口供氣，產生的推力使活塞桿處于下壓狀態。鋼球收于內側。需夾緊時，向夾緊口供氣，主盤內活塞拉力和內部彈簧使活塞桿回拉，并由鋼球將工具側定位夾緊套按壓在著座面上。如圖2所示。排氣口在必要時，可進行氣體的排放，沖刷結合面。而檢測口，則與壓力開關相接，檢測快換裝置的連接情況。

4 快換裝置的安裝設計

設計工具盤的支架時，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作為末端操作器。需要對兩種末端操作器與工具盤組裝并設計相應的支架。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計相應的凹槽與凸臺。

除了相應的工裝設計外，還需對其氣路、電路進行設計和連接。

根據氣路動作的觸發信號，選用電磁閥。電磁閥的信號來自于工業機器人的控制器，將此類I/O信號寫入示教器中，進行后續程序編輯的變量。其中輸入信號有：壓力開關、氣爪上的磁性開關。輸出信號有：4個電磁閥位置信號，電機觸發信號，如圖4。

連接后，氣路和電路運行良好，如圖5，可進行相應的機器人程序調試運行。

5 結論

工具盤支架具有較好的定位，能正確對接主盤，經過線路連接和工業機器人運動程序的編輯，快速更換裝置能快速有效更換末端操作器，提高工業機器人作業的柔性，為工業機器人在不同作業的應用提供了有利條件。

參考文獻：

[1]譚定忠，王啟明等.機器人末端操作器自動更換技術研究[J].機械與電子，2004（03）.

[2]吳神麗，李宏穆等.一種新型工業機器人手部的設計與分析[J].現代制造技術與裝備，2008（12）.

作者簡介：顏瑋（1979-），女，江蘇南京人，研究生，講師，研究方向：工業機器人。