工业机器人工装夹具检测系统设计研究

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　　摘 要 工装夹具检测是一项非常复杂的工作，它需要脱离与机器人的连接，并实现工作夹具的装备测试，因此，在实际检测中，不仅要设计完善的检测系统，更需要制定科学的模块检测思路，从而实现对气动回路、电动回路和相关组件进行检测的目的。基于此，针对工装夹具与工业机器人装配过程中因电气信号匹配修正、气动回路检测导致的多次拆卸问题，提出一种适用于工业机器人的新型工装夹具检测系统，从而提高工作夹具的装配效率。
　　关键词 工装夹具;检测系统;信号匹配修正
　　引言
　　工装夹具的安装过程看似简单，真正的操作起来却非常复杂，它涉及信号传输、气动供给等电气控制问题。其检测系统被分为四大部分，分别是组件测定系统、气动模块测定系统、电气模块测定系统、模块连接测定系统等。在工装夹具装配测试过程中，首先把气动、电动模块装配到设备架上，工装夹具组件模块的气动元件与气动驱动模块连接，气动驱动模块的驱动部件与电气控制模块连接，将工装夹具安装在带有工业机器人第四、五、六轴的工装夹具组件模块当中，并连接气动模块与电气模块输出管路，对工装夹具进行试错装配。下面本人主要结合相关学者研究的基础上，本文首先介绍工装夹具的系统设计方案，然后通过实验来检测工装夹具系统的实用性。
　　1 工装夹具组件系统
　　在实际装配中，工装夹具装备要装置到机器人的第六轴上，其运动位姿受工业机器人各关节驱动控制，并受相关元件和线路上的限制，它的运行位置会有上限。因此为更直观、透彻的模拟工装夹具随机构的运动过程，分析出工装夹具在工作中会出现的问题，特此开发工装夹具组件测试系统。为模拟工业机器人末端实际运动情况，其工装夹具的组件系统设计在机器人的第四、五、六轴上，通过对各个关节进行模拟操作，来检测工装夹具的运行轨迹和状态。工业机器人线缆固定架用于机器人抓手处信号线缆走线布局固定使用，工装夹具与第六轴相连，工装夹具上下移动机构安装在工业机器人第六轴伸出部分，这样就可以实现工装夹具的轴向移动并进行定位控制[1]。
　　2 气动模块检测系统
　　在机器人设备中，工装夹具需要驱动装置来进行控制，常用气动装置作为夹具运动的驱动源。通过对该模式中的设备进行调试，来分析整个系统回路是否正常，调节满足夹具运动的气压压力等多项工况指标。为实现工装夹具气动模块的检测要求，工装夹具气动回路由气源三联件、节气阀、三位五通电磁阀、气缸、真空发生器和吸盘等构成。在整个系统中，第一个元件结构是气源三联件，它是用来提供气源压力的功能，第二个连接的是节流阀，它是流量控制的元件结构，管道上的第三个元件是三位五通电磁阀，它的一端连接气缸，一端连接发射器，电磁阀使用的是三线制24V磁性开关，通过观察开关的信号灯来了解气缸的运动状态，从而实现检测目的。为便于观测气缸运行状态，安装指示灯系统进行检测，设置磁性开关正负电源线和信号反馈线连接，24V磁性开关正负电源线与电源正负极相连接，信号反馈线与第一指示灯的正极相连接，第一指示另一端与24V电源负极相连接。可见，电磁阀的开关是由电气回路所控制，检测人员只需要观察指示灯的情况就可以分析出整个回路的运行情况[2]。
　　3 电气模块检测系统
　　机器人是通过外部接线端子排来连接电气模块的，通过与工业机器人端子排的信号传输，实现示教编程控制，到达与工业机器人运动相结合的工作效果。在一般情况时，机器人信号端子排是和工装夹具信号端相连，然后通过编程来控制工装夹具进行工作，从而达到完成工作任务的目的。为模拟工业机器人电气控制过程，实现电气元件的各项参数检测，设计电气模块检测系统，整个电气模块系统是由真空发生器、电磁阀、模块控制器、24V电源等部分组成。其中，电气组件中包括两个完整的闭合回路，第一个闭合回路的连接关系是第一模拟控制器一端和24V电源的正极相连，真空发生器和24V电源的负极相连，第二模拟控制器另一端与其连接形成第一回路;第二闭合回路的连接关系是第二模拟控制器一端与24V电源正极相连，三位五通电磁阀与电源负极相连，第二模拟控制器另一端与其连接形成第二回路。第三电气模块控制器连接支路与第二电气模块控制器连接支路相同，由此电气控制模块设计完成，采用电气控制系统控制气动回路，检测电气信号传输是否有误。
　　4 模块连接与测试步骤
　　整体平台检测是工装夹具各模块的总测试，首先将工装夹具安装于平台工装夹具组件模块处，然后，检测人员要根据线缆固定架的布局情况进行线缆安放，在夹具控制的组建中，控制工装夹具组件中第四轴、第五轴、第六轴机构依次模拟对应工业机器人中的驱动机构，做旋转运动。将工装夹具安装完成后，将各气动元件与气动驱动模块连接，确保气路回路的畅通以及气动元器件的正常使用。气动模块中的驱动元件要和电气模块的元件相连，从而实现电气控制功能，对电气控制模块进行检测。将气动回路连接完成后，打开气源，气动驱动模块与电气驱动模块相连接，部件可以进行手动测试或自动测试，真空发生器可进行自动工作，通过按钮进行启动。检测气缸需要观察磁性开关的信号灯，以此判断气缸行程是否达到极限位置。
　　5 结束语
　　为检验测试系统的实用性，就要通过安装工装夹具实验来对其进行检测，在实际测试中，首先要观察元件位置是否对工装夹具带来干扰，其次看信号参数有没有异常变化，最后看指示灯情况来判断信号传输是否异常，如果發现测试中出现了问题，就要一一进行排除，从而解决装配中的各种问题，接下来按照系统模块要求把工装夹具装配到机器人第六轴位置，然后通过控制系统来对工装夹具进行操作，用来检测它的性能。实验证明，通过利用检测系统对工装夹具进行实验检测后，可以观察出工装夹具在装配中可能出现的各种问题，工装夹具通过检测系统进行安装调整后，可以有效减少工作夹具的装配故障率，从而提高工作夹具的整体工作效率，这有利于企业产品的生产效率和质量。
　　参考文献
　　[1] 陈晓荣.工装夹具在生产实践中的设计与应用[J].河南科技，2014， （8）：69.
　　[2] 张国政，刘有余.PLC控制的多工序气动夹具设计[J].机床与液压，2012，40（10）：40-44.
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