夹具通常用于定位用于在自动装配线上焊接的部件。然而，今天许多制造商对许多制造商进行了大量挑战是混合模型生产。保持每个焊接组件的夹具可能是昂贵的。此外，每次组装更改时，也必须更改夹具，并增加循环时间。

现在，有另一种选择：装备自适应夹具的机器人。无论尺寸或形状如何，夹具都可以抓住任何部分，将其定位在组件上，并在焊接过程中保持紧密。

Robotiq提供了三种适合这种应用的自适应抓手:

• 一个三指爪。
• 85毫米口径的两指夹持器。
• 一个两指夹持器，射程200毫米。

即使使用第二个机器人和夹具，这种选项也可以比购买和维护多个夹具更经济，并用每个生产运行将它们交换出来。因为不需要更改夹具以开始在另一个模型上工作，所以将消除转换时间。

robotiq最近与工业机器人和视觉中心(位于Lévis，魁北克的一个技术转移中心)合作，测试了一个机器人单元，以证明柔性夹具用于自动化焊接的可行性。该单元配备了FANUC Robotics公司的两台M-170iC六轴机器人和Mightex Systems公司的两台机器视觉摄像机。

我们的目标是回答以下问题：

机器人可以配备自适应夹具的机器人更换用于自动焊接的夹具吗？

这样的系统执行起来有多一致和精确?

系统可以抵抗批量生产环境中焊接的严格吗？

对于测试，一个机器人将在结构上定位一部分，其可重复性为±1毫米，而另一个焊接到位。由于该系统被设计用于批量生产，因此必须以相同的准确度重现每个次数的每个步骤。

爪耐久性

为了评估夹具的耐用性，我们使其连续打开并关闭，直到它变得不起作可。夹具进行全部和部分封闭物。部分封闭件允许夹具在抓住部件时更快地抓住部件，因为在到达件时已经部分地完成了封闭物。

这个测试一周7天，一天24小时，持续了6个多月。定期进行检查，以确定何时需要维修夹持器。这个测试可能听起来很苛刻，但它给了我们有价值的信息，我们用来修改夹持器，以提高其耐久性。

为了进一步保护夹持器，我们开发了一种硅胶手套来隔绝高温。手套的设计是这样的:

没有焊接火花能穿透手套。

没有焊接的火花会烧到手套。

手套材料可以抵抗电弧焊产生的热量。

我们对手套的测试很简单手握着一个金属物体，不同长度的焊缝与手套的距离不同。不同的金属被焊接，包括不锈钢，因为它会产生很多火花。

每次跑完后，我们检查手套的损坏情况。我们的测试表明手套提供了令人满意的保护。一些火花确实损坏了手套，但只是表面的。然而，在其他测试中，手套在某些条件下似乎会撕裂。因此，我们正在改进它的设计。

精度和可重复性

为了检验焊接单元的精度，首先必须对设备进行校准。采用专用工具对机械手的夹持位置进行标定。摄像机作为测量工具，用商业校准网格对图像进行校准。这一步是必要的，因为相机必须在三维空间中识别和转换像素来定位工件。完成之后，机器人的动作就会通过摄像头进行校准。

在精度和重复性测试中，使用了两台摄像机。首先，对摄像机本身进行了测试。摄像机拍摄了几张固定物体的图像来测量距离。接下来，摄像机对准抓手，同时执行几个打开和关闭序列。每次执行时，都记录下夹持器的位置。然后，通过将机器人移动到一个预先编程好的点，并使用摄像机测量其位置，对其进行测试。

最后，对整个系统进行了测试。第一个摄像头用来定位要选的零件。然后，带着夹持器的机械臂移动到那个位置，抓住了零件。接下来，机器人将零件带到一个虚拟装配的特定位置。然后，第二台摄像机测量了最终目的地的坐标。

这些动作重复了好几次。这些结果有助于确定该系统的精度。随后用戴着硅胶手套的夹持器重复了同样的测试。

我们的目标是±1毫米的重复性。在每个测试阶段，我们都实现了小于±1毫米的重复性。

由于手套是由柔性材料制成的，所以带手套的夹持器的准确性较低(±0.277毫米vs±0.075毫米)。当它抓住一个零件时，硅酮被压缩，这可能会导致零件偏离。

机器人焊接单元

经过各种测试，该系统终于可以作为一个功能性焊接单元使用了。为了测试单元的功能，我们使用了来自客户的具有代表性的组件。首先，优化了摄像机、带自适应抓手的机器人、焊接机器人的位置。然后，在机器人之间建立了一个商业通信系统EtherNet/IP。之前在其他测试中使用的算法略有修改。然后，对组装上的所有零件和焊接位置进行编程并集成到单元中。

电池处理10件，执行18个点焊和10个连续焊缝。定位质量超出预期，可重复性为±0.1毫米（±0.3毫米与手套）。

尽管用我们的三指夹具进行了测试，但是两手指的模型也可以工作。双指夹具机械上更简单，并且在自动焊接环境中可能更加坚固。我们的测试表明，这些夹具可以执行超过1000万周期，并且仍然完美地工作。

具有200毫米笔划的双指夹具将是我们的首选焊接应用。该夹持器可以处理高达50.5磅的部件，并涂抹169磅力。此外，其密封壳体可保护其免受焊接环境。

试验证明，自适应夹具可以替代许多装配车间的大部分焊接夹具。这些夹具可以适应任何零件的尺寸和形状，并可以在组装期间牢牢地抓住它们。

必须进行进一步的研究以改善整个系统。无论是焊接，垃圾桶采摘，视觉还是保护手套，我们都将继续在该项目上升级实际生产系统。

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