1）目的。在智造系统中，机器人会按给定的程序指令，完成物料搬运、零件装配、产品检测、溶液注射或工件焊接等任务。用户任务的完成离不开机器人夹具的夹持，这就得结合目标件的材料、尺寸、形状、重量和作业要求，设计品种兼容、高效快换、夹持稳定、反馈迅捷的机器人夹具。

 

2）意义。设计三手爪端拾器、V形手爪夹钳、三手爪和V形手爪混合夹具、四手爪夹钳等多变夹具，既能满足现场主、从动锥齿轮及花键输入轴的抓持要求，又可实现同行业的规模应用，还可衍生出其他系列产品的抓持手爪。通过法兰盘的变化设计，机器人夹具适合FANUC、ABB、MOTOMAN、CLOOS、KUKA等机器人和桁架机械手的多场合应用。

 

 

创新性

 

多变夹具贴合目标件结构，经允许的指令代码控制气动方向阀开启/关闭，实现手爪的开/闭；经传感器反馈目标件的抓持状态，实现夹具闭合逻辑。

 

1）理念先进性。夹具设计既兼顾了智造系统中工件装卸的高效、反馈，又满足了毛坯件和成品件的快速交换料，还考虑了成品件夹持的防磕碰、防划伤、放掉落。此外，夹具设计融入零件模块化思想，基于CAD/CAM/CAE技术，实施图样设计、结构分析和产品制作的三维化、无纸化与数字化。

 

2）理念独特性。夹具设计满足了盘形从动锥齿轮及大端式主动锥齿轮的个性化需求，三手爪用于热前从动轮抓取和主动轮端部拾取，V形夹钳用于全过程的主动轮轴部抓取及交换料，四爪夹钳用于950℃从动轮的抓取和压淬装卸料。

 

 

四手爪夹钳

 

3）行业发展性。夹具设计既能满足轴类件和盘状件的夹持，又能适合950℃高温件的拾取，还可经变化的法兰盘装于各品牌装配机器人和工业机械手上。多变夹具不仅具有极强的同行业适用性，还具备其他行业的它形产品的衍生性，后续形成产业化规模，申请并战略布局。

 

技术性

 

1）原理。多变夹具应用等强度原理，使构件中主要承载区的应力状态相同；应用合理力流原理，使广义的力传递路线在构件中不会中断和消失，经合理结构改善构件上力线密集强度；应用短程力传动原理，使构件变形量在弹性范围内趋于小路线；应用任务分配原理，经手爪的形式和数量的变化，满足不同产品形状和场合的拾取功能。采用稳定性原理，使四爪夹钳在950℃目标件的热传导下不变形。

 

2）结构。夹具多是采用气力传动结构，经由左、右腔的活塞推动活塞杆伸出或缩回，使啮合的齿条副前进或后退，实现手爪对目标件的抓持或松开。

 

3）材料。夹具选用材料有Q235 A、45钢和20CrMn，配装防磨垫为SPB59（铜）或硬质尼龙等。

 

4）工艺。夹具基于CAD/CAM/CAE实施了三维化设计，满足快捷装配、零件对换要求。

 

经济性

 

多变夹具既能满足轴类件和盘状件的夹持，又能适合950℃高温件的拾取，还可经变化的法兰盘装于各品牌装配机器人和工业机械手上。多变夹具不仅具有极强的同行业适用性，还具备其他行业的它形产品的衍生性。集成项目已生产主从动锥齿轮副94930套，为企业新增利润1329.02万元（利润按销售额的10%计算，销售额＝单套价格×全年生产总量）。

 

环保性

 

多变夹具设计遵循绿色设计原则，在制造、使用、报废过程中充分体现了节能降耗、生态环保的可持续发展理念。多变夹具的工作介质均为6MPa压缩空气，淘汰早先易泄露的液压油方式。夹具零件的切削加工采用无切削液的干切工艺，构件焊接配装了烟尘治理设施，排放经省市环保局实时监控合格。夹具报废严格按申请→审核→批准→拍卖→回收→再冶炼，进行流程化处理。如此，多变夹具的设计应用对员工健康、生命财产、生态环境和社会经济管理等方面具有良好的保护作用。