虎鉗之變：如何與智能工廠實(shí)現(xiàn)互聯(lián)

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虎鉗一直被視為生產(chǎn)中不可或缺的工具，其基本作用原理也從未改變：兩個夾爪將工件固定，確保其即使在強(qiáng)大的外力下也不會移動�，F(xiàn)代化生產(chǎn)對虎鉗提出了更高要求：數(shù)秒內(nèi)全自動夾緊工件、高靈活性、可對工件進(jìn)行監(jiān)控等。在智能化應(yīng)用中，虎鉗是實(shí)現(xiàn)高效工藝的關(guān)鍵因素。

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虎鉗的模塊化系統(tǒng)

模塊化的設(shè)計(jì)是適應(yīng)未來新領(lǐng)域應(yīng)用的趨勢：在全自動小型工件夾持、夾持系統(tǒng)或長工件的組合夾持中，它能始終保證精確復(fù)位。不同的模塊在加工程序變更后也能繼續(xù)使用，最終達(dá)到節(jié)約成本的目的。

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圖3 回轉(zhuǎn)工作臺配置四個虎鉗實(shí)現(xiàn)全自動上料

動力虎鉗

應(yīng)用范圍較廣、潛在選項(xiàng)較多時，動力虎鉗便可以派上用場。其可用于機(jī)床工作臺的基板、夾具塔、回轉(zhuǎn)工作臺、三向錐形支架、夾具組合或夾持托盤；水平、垂直或倒置；3軸、4軸或5軸加工中心，以及組合機(jī)床或旋轉(zhuǎn)設(shè)備；適合安排緊湊的批量生產(chǎn)，也可用于中小批量制造。

圖4 安裝于5軸機(jī)床的3向錐形支架，使工件易于加工

先進(jìn)夾持虎鉗的技術(shù)特性

優(yōu)秀的虎鉗產(chǎn)品應(yīng)該具有緊湊性、夾持力和精確性。比如：

• 一體式結(jié)構(gòu)、楔式運(yùn)動機(jī)制以及長基爪導(dǎo)軌。

• 基爪和覆蓋條進(jìn)行針對設(shè)計(jì)以優(yōu)化外部輪廓。

• 小尺寸間隙、為緊固螺釘配備蓋塞能夠防止貯塵室內(nèi)積聚塵垢或切屑，避免形成永久性殘留。

• 配置潤滑系統(tǒng)能夠使卡爪、活塞導(dǎo)軌和對角拉伸機(jī)構(gòu)進(jìn)行手動潤滑或通過底部連接進(jìn)行集中潤滑。

圖5 虎鉗安裝在旋轉(zhuǎn)傳輸設(shè)備上

與快換爪的配合

配備快換爪系統(tǒng)，虎鉗的應(yīng)用場景將會更加靈活。通過基座和替換卡爪通過內(nèi)部對角拉伸機(jī)構(gòu)相互連接，因此虎鉗的干涉輪廓保持不變。所采用的彈簧機(jī)構(gòu)能夠確保替換卡爪在打開后不會掉落。該快換系統(tǒng)適用于更換標(biāo)準(zhǔn)卡爪、夾緊嵌塊以及特定工件用定制型卡爪。

圖6 快換系統(tǒng)

自動化應(yīng)用

虎鉗與快換系統(tǒng)配合能夠在自動化上下料中發(fā)揮最大的優(yōu)勢。下圖中的虎鉗通過主動底板(ABP-a)或帶快換聯(lián)軸器的底板(SBP)自動驅(qū)動，同時也可以從外部進(jìn)行控制，通過壓縮空氣釋放的電信號或壓縮空氣直接驅(qū)動。底板可以單獨(dú)驅(qū)動每個虎鉗，在加工進(jìn)行中也能進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。

圖7 虎鉗與托盤系統(tǒng)組合

尤其在用于自動上下料時，帶固定爪的夾緊塊能夠確保及時、精準(zhǔn)地定義零點(diǎn)，防止基準(zhǔn)點(diǎn)移位。此外，同款虎鉗可串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對諸如型材等長件的夾持。為確保自動化應(yīng)用過程最大的靈活性，還可以通過一個零點(diǎn)定位快換托盤系統(tǒng)接口，在幾步簡單的操作中完成單個虎鉗或帶有多個虎鉗的整套托盤的替換，并且可以進(jìn)行集中控制。幫助機(jī)床極其快速地完成改裝，具有高工藝可靠性。

圖8 機(jī)械手直接在機(jī)床主軸上料

與智能工廠互聯(lián)

現(xiàn)在生產(chǎn)對自動化和靈活性要求越來越高，在工業(yè)4.0的時代背景下，抓取系統(tǒng)和夾持裝置離工件越近，則越容易監(jiān)控每個工藝步驟，永久地向系統(tǒng)控制和更高級ERP系統(tǒng)提供工藝數(shù)據(jù)。

圖9 基板并列連接多個虎鉗實(shí)現(xiàn)自動化夾持

協(xié)同作業(yè)：加工中心內(nèi)，工件通過送料帶進(jìn)入機(jī)床工作區(qū)，機(jī)器人使用雄克機(jī)械手搬運(yùn)工件，交由虎鉗夾緊。

圖10 加工過程與上料過程同時進(jìn)行

整套虎鉗更換：快換托盤系統(tǒng)在不停機(jī)的情況下完成了整套虎鉗更換。

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實(shí)時監(jiān)控：虎鉗橫向并排放置在旋轉(zhuǎn)工作臺上，由機(jī)械手自動上料。單個虎鉗的夾持狀態(tài)可精準(zhǔn)監(jiān)測并傳輸至控制系統(tǒng)，電感式接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)對卡爪的監(jiān)控。

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我覺得對于機(jī)加工行業(yè)來說，夾具已經(jīng)到了必須要改革的時候了，通用性范圍廣的夾具才是未來的主流