工业机器人快换装置的安装与调试

摘 要：工业机器人是目前广泛应用机器人设备。不同的末端操作器增加工业机器人的工作柔性。快换装置可快速更换不同的末端执行器，完成不同的作业任务。快换装置的安装调试提高工程师对工业机器人集成化的了解，深入工业机器人的应用。

关键词：快换装置；安装调试；应用

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

1 工业机器人的应用

工业机器人将人类从繁重单一的劳动中解放出来，能够从事一些不适合人类甚至超越人类的劳动，实现生产的自动化，避免工伤事故和提高生产效率。常用于焊接、喷漆、上下料和搬运，延伸和扩大了人的手足和大脑功能，代替人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中的工作。

目前工业机器人主要应用于制造业，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、金属加工以及金属制品业等。随着生产的发展，机器人功能和性能不断改善和提高，机器人的应用领域日益扩大，其应用范围已不限于制造业，还用于农业、林业、交通运输业、原子能工业、医疗、福利事业、海洋和太空的开发事业中。

2 末端操作器

工业机器人的手部也叫末端操作器，它是装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。

机器人的作业能力和作业效率依赖于机器人操作器作业能力大小，提高机器人操作器的作业能力和作业效率方法有：设计新型操作器，提高其适应能力、通用性和灵活程度；为机器人配置工具库，工具库中存放机器人作业需要的操作器，设计相关的操作器自动更换系统。在操作器自动换接系统的支持下，根据工作需自动更换、使用工具库中各种操作器来完成各种作业任务。

3 操作器自动换接系统和工业机器人快换装置

操作器的自动换接系统，能够将不同的末端操作器连接在工业机器人上，保证其工作的稳定性。操作器的换接过程相当于机器人的装配作业，是个复杂的几何和力学过程。

根据工业机器人常用作业分析，目前工业机器人的末端操作器能进行的操作有抓取、焊接、打磨。而此类操作器所需的位姿可以由工业机器人完成，剩余动作可由机器人提供触发的信号。在快换装置上提供必要的气路和电路，完成不同末端操作器的使用。

选用的快换装置，由主盘和工具盘组成，如图1。主盘安装在工业机器人手腕上，工具盘与末端操作器连接。通过气动形式形成连接，内部结构较为复杂，分别有弹簧、钢球，保证连接精度以及密封性。主盘上有不同的气口，分别为释放口，夹紧口，排气口和检测口，给不同气口通气，可发生相应的动作。主盘和工具盘上还有为末端操作器提供气压的气路口以及电路连接的端口。

连接前处于释放状态，释放口供气，产生的推力使活塞杆处于下压状态。钢球收于内侧。需夹紧时，向夹紧口供气，主盘内活塞拉力和内部弹簧使活塞杆回拉，并由钢球将工具侧定位夹紧套按压在着座面上。如图2所示。排气口在必要时，可进行气体的排放，冲刷结合面。而检测口，则与压力开关相接，检测快换装置的连接情况。

4 快换装置的安装设计

设计工具盘的支架时，考虑两方面：一是工具盘与末端操作器的连接；二是工具盘在支架上的定位，考虑其定位稳定性和可靠性，有足够的承载和夹持力。选择常用的气爪和电机作为末端操作器。需要对两种末端操作器与工具盘组装并设计相应的支架。装配如图3所示。在装配中，做好定位，分别在支架和工具盘连接件上设计相应的凹槽与凸台。

除了相应的工装设计外，还需对其气路、电路进行设计和连接。

根据气路动作的触发信号，选用电磁阀。电磁阀的信号来自于工业机器人的控制器，将此类I/O信号写入示教器中，进行后续程序编辑的变量。其中输入信号有：压力开关、气爪上的磁性开关。输出信号有：4个电磁阀位置信号，电机触发信号，如图4。

连接后，气路和电路运行良好，如图5，可进行相应的机器人程序调试运行。

5 结论

工具盘支架具有较好的定位，能正确对接主盘，经过线路连接和工业机器人运动程序的编辑，快速更换装置能快速有效更换末端操作器，提高工业机器人作业的柔性，为工业机器人在不同作业的应用提供了有利条件。

参考文献：

[1]谭定忠，王启明等.机器人末端操作器自动更换技术研究[J].机械与电子，2004（03）.

[2]吴神丽，李宏穆等.一种新型工业机器人手部的设计与分析[J].现代制造技术与装备，2008（12）.

作者简介：颜玮（1979-），女，江苏南京人，研究生，讲师，研究方向：工业机器人。