紅酒開瓶器與倒酒組合裝置的設計

鄧小海

（河源理工學校，廣東河源 517000）

0 前言

紅酒開瓶器與倒酒組合裝置是工業機器人夾具之一，該夾具是基于工業機器人開啟紅酒與倒酒實訓項目設計的產品，為工業機器人與五軸銑床配合實現智能制造的一個典型案例[1]。

1 夾具的創新點

本夾具結構簡單，容易安裝拆卸，制作成本低，作為機械教具可鍛煉學生的動手組裝能力。該夾具安裝在工業機器人手臂上，并且通過與機器人手臂配合應用，通過工業機器人手臂控制可自動完成精準抓放、插入和拔出等動作。可鍛煉學生的機械精密操作能力，提高學生的工業機器人編程能力與應用能力，達到實踐學習的效果[2]。

2 夾具的結構設計

2.1 夾具技術方案

本夾具由鉆桿和機械氣爪兩部分組成[3]。鉆桿一端設有扁柄頭，扁柄頭通過壓板壓固在連接法蘭上；連接法蘭上另有機械氣爪；機械氣爪左右兩側設有對稱的機械手指；機械手指設有大弧口和與大弧口相鄰的小弧口。本夾具通過連接法蘭與工業機器人法蘭固定在工業機器人第六軸上；機械氣爪通過工業機器人手臂控制運動，從而帶動機械手指張開或并攏；機械手指的大弧口和小弧口可對應抓拿大物件和小物件。通過工業機器人手臂移動實現開瓶器插入和拔出動作，學生可通過操作安裝有本夾具的工業機器人手臂，鍛煉操作機器人手臂精密抓放物件和完成精準拔插動作，且結構簡單容易拆卸，制作成本低[4]。

鉆桿設有螺旋鉆頭，螺旋鉆頭容易鉆入軟材質物件內，從而將物件拔出。鉆桿另一頭連接法蘭上設有與扁柄頭相配合的扁柄頭槽。將扁柄頭安裝在扁柄頭槽內并通過壓板壓固在連接法蘭上，可提高鉆桿的穩固性，避免鉆桿進行拔插時脫落。

機械氣爪包括固定底座和活動爪柄。固定底座設有前底座塊和后底座塊，前底座塊和后底座塊之間設有與活動爪柄相配合的爪柄安裝槽，活動爪柄活動安裝在爪柄安裝槽內，機械手指與活動爪柄固定連接。機械氣爪的活動爪柄通過氣缸驅動向左右兩邊移動，從而使機械手指完成夾取和松開的動作。機械手指內側分別設有與大弧口相配合的大海綿條及與小弧口相配合的小海綿條。在大弧口和小弧口內設置的海綿條在夾取物件時起緩沖夾持壓力的作用，可有效保護物件。

圖1 夾具的結構示意圖

2.2 夾具應用舉例

為了更好地理解本夾具的技術方案，下面結合實例及圖2、3對本夾具產品作進一步詳細的說明。

圖2 工業機器人安裝夾具圖

圖3 五軸銑床工作臺簡圖

（1）開瓶過程。首先，將本夾具安裝在工業機器人手臂7上，通過控制器71控制工業機器人手臂7驅動機械手指6張開并將大弧口61扣入酒瓶，合上機械手指6，從而將酒瓶穩固夾住，并將酒瓶放入固定裝置8內，并用環形固定箍81將酒瓶固定好，松開機械手指6，通過固定裝置8帶動酒瓶逆時針旋轉；鉆桿1垂直于酒瓶的軟瓶塞中心，控制工業機器人手臂2帶動鉆桿1往下插入軟瓶塞內；當完成插入瓶塞后，固定裝置8停止旋轉，工業機器人手臂7帶動鉆桿1向外拔出軟瓶塞，完成插入和拔出的動作[5]。

（2）倒酒過程：再控制機械手指6張開并將大弧口61扣入酒瓶，合上機械手指6，從而將酒瓶從固定裝置內取出，將酒瓶靠近酒杯后傾斜瓶口使酒瓶內的酒倒入酒杯內，將酒瓶扶正放在平臺上后，再控制機械手指6張開并將小弧口62扣入酒杯的杯腳上，即可端起酒杯，完成小部件的抓取動作[6]。

3 夾具應用前景

本夾具是基于工業機器人教學實訓項目需求開發出來的一款夾具，利用工業機器人與五軸數控銑床之間數據通信，實現全自動配合完成紅酒瓶的開啟與倒酒功能，具有如下的應用前景[7]。

（1）結構簡單，容易安裝拆卸。本夾具根據工業機器人手臂設計，安裝在工業機器人手臂上即可使用，且采用模塊化設計，結構簡單，可鍛煉學生動手組裝能力，且容易安裝拆卸，便于更換夾具[8]。

（2）與機器人手臂配合應用，鍛煉學生操作機械完成精密動作操作。本夾具安裝在機器人手臂上，學生通過編程控制機器人手臂完成夾放和拔插等精密動作，提高學生操作機械完成動作的精確度，達到實踐學習的效果[4]。

（3）該夾具經過改良設計，可以作為工業機器人工業應用使用，具有一定的工業應用價值，且已申請實用新型專利。