新型可調機器人水刀夾持裝置

管 依，肖立軍，常 勇，張學博

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

0 引言

水刀是將普通水經過一個超高壓加壓器，將其壓力增加到250—400Mpa后，再經過一直徑約0.1-0.4mm的噴嘴噴出，形成一高速“水箭”的設備，該高速“水箭”的速度能達800-1000m/s(約3倍音速)，可以直接用來清洗或切割軟基性材料(如泡膜，塑料，橡膠，紙張，皮革，肌肉組織等)，如果在水箭中加入適量的細砂，則幾乎可以用來切割任何堅硬的材料（比如石材，陶瓷，不銹鋼，銅，鋁，玻璃等）。

目前，水刀被廣泛地用在機器人上，構成機器人水切割設備，在機器人水切割設備中，機器人與水刀之間使用的連接為硬連接，即通過一安裝塊將水刀直接固連在機器人的機械臂第六軸上，這種硬連接的問題在于：當水刀更換易損件、更換新水刀或者水刀頭發(fā)生碰撞時，由于安裝精度的誤差或水刀碰撞后發(fā)生位置改變，導致水刀末端的噴嘴空間位置偏移，為此必須重新編寫示教機器人的程序，并且由于重新示教編程會造成大量的原材料浪費和人工時間耽誤生產計劃。

因此，如何能將水刀可調節(jié)的安裝于機床或機器人上，就成為目前水切割設備亟待解決的問題之一。

1 可調水刀夾持裝置

新型可調水刀夾持裝置其結構包括連接桿、連接軸、中間連接件和固定件四部分。

連接桿：用于與機器人的機械臂固定連接。

連接軸：用于與水刀固定連接。連接軸上固定連接一壓塊，壓塊及連接軸上具有相對應的弧形開口以構成圓形開口，用于緊固水刀的槍管。

中間連接件：其一端與連接桿連接、另一端與連接軸連接，其與連接桿連接或與連接軸連接至少其中之一的連接方式為轉動連接。

固定件：用于固定中間連接件，使連接桿和連接軸之間的相對位置滿足于需要位置。

2 安裝及使用方法

夾持裝置用于將水刀可調安裝于機器人的機械臂上，具體來說，是安裝于機器人的末端第六軸上。

第一步，用緊固螺釘將連接桿固定于機器人六軸上。

第二步，為了使中間連接件一端與連接桿轉動連接、另一端與連接軸轉動連接，通過緊固件夾緊中間連接件，將連接桿和連接軸容置于中間連接件的容置口中，此處的緊固件可以是常用的螺釘、螺栓等。

最后，連接連接軸與水刀，連接軸上固定連接一壓塊，壓塊上具有弧形開口，連接軸上具有相對應的弧形開口，水刀的槍管穿過兩弧形開口對應組成的圓形開口，在通過螺釘將壓塊固定連接與連接軸后，水刀也就固定連接在連接軸上了。

當水刀需要更換總成或者零件時，松開夾持裝置的壓塊，把水刀拿出更換，更換后由于裝配誤差使得水刀最前端的加工位置（即，噴嘴位置）出現(xiàn)偏差。這時，需要調整水刀使得更換后的基準達到標準基準，具體調整方法是：擰松緊固件以松開中間連接件，輕微轉動連接軸，直到更換后的水刀基準達到標準基準，然后用緊固件把中間連接件重新擰緊。

為了保證中間連接件的夾持力，連接桿和連接軸容置于中間連接件所組成的容置口后，最好與該容置口為線接觸，具體而言，可將開口設置為錐形開口 ，這樣不僅能使得中間連接件與連接桿和連接軸之間為線接觸，從而夾持有力，而且，當連接桿和連接軸松動時由于錐面的存在使其安全可靠不至脫落。

3 結束語

通過新型可調水刀夾持裝置的實際應用，改變了傳統(tǒng)的水刀硬連接形式為軟連接形式，調整方便；提高水刀的工藝性能，由于可以毫無差錯的更換水刀及其配件，水刀設備無須給機器人進行程序調整，故此節(jié)約工時和備件費用，降低成本，有效的增強企業(yè)適應市場的能力和企業(yè)產品的市場競爭力。

[1] 梁桂芳.切割技術手冊[M],機械工業(yè)出版社.