機械手臂常用周邊配件


機械手臂買來必定有應用的工作,所以通常會搭配所需的應用整合周邊的模組來使用。本文就常見的模組來進行介紹。
 
一、夾爪 Gripper



首先最常見的,就是夾爪了,手臂不論是上下料,還是拿取工件,總需要夾子來拿東西,所以夾爪就是最常見的模組了。其型式分類的方式包括:
1.      二指式 / 三指式
2.      平行夾爪 / 張角夾爪
3.      氣動 / 電動
而電動夾爪中,有的是裝有Load Cell來做力量伺服控制,讓夾取的力量可以做精密的控制,甚至可以做加速度、速度的控制。
 
當然還有其它很特別的,例如內撐式(撐孔用)、針狀機械夾爪、O型環裝配用、吸盤(專門吸取光滑平面的東西)、牙插(片形or 半導體產業用得比較多)、電磁鐵/磁性機械夾爪,這些我們都歸類至夾取配件中。若想看更多東西,可以上各廠商的網站查看,例如德國的SCHUNK、Zimmer、日本的SMC、KOSMEK、台灣的RGK、金器等等。
 
 
二、 快換模組 automatic tool changer (ATC)



機械手臂在應用時,有時不只需要一個夾爪或是一組工具而已,可能需要好幾組工具交替使用,就像CNC的刀庫一樣,需一個模組來協助不斷換置工具,這種東西我們就稱之為ATC。
1.      其除了手動快換之外,可分為電動式的,以及氣壓式的。
2.      選擇上,在手臂上的主側為一個,而工具側則看使用需求決定數量。
3.      另可決定傳欲傳輸的氣、電線有幾個port?斷氣保諏機制有否等等。
 
 
三、 旋轉模組

雖然我們說六軸的機械手臂空間運用性很大,但實務上我們還是不會讓機械手臂亂繞,如果能夠加上一個旋轉軸就可讓工作變得更輕鬆,那將會變得很值得的投資。不過在這裡,旋轉模組會分成兩個不同方向。
(1)   裝在機械手臂上的:轉位模組、夾爪旋轉元件、無限迴轉模組
(2)   放在手臂之外的:分度盤、旋轉缸


 
上述照片由左至右依序就是轉位模組、夾爪旋轉元件、無限迴轉模組。
轉位模組裝在機械手臂的第六軸,並且可同時安裝兩個工具或夾爪。但若您需要夾在手臂上的工件本身旋轉,那夾爪旋轉的元件則是較為適合。甚至你的應用需要無限迴轉的話,那連續性的通氣、通電,那旋轉模組就是您的首選了。
 
此外,軸對稱或是面對稱的工件,因為幾何關係,我們都會希望在在外部加裝分度盤或是旋轉缸。讓手臂的路徑固定,由工件旋轉去就機械手臂的路徑。
 

四、直線伺服滑軌模組

機械手臂的運動空間約略為球狀的空間,但若移動的空間為四、五個人以上的距離,那可以再加上第七軸伺服滑軌,就可擴大機械手臂的應用範圍,例如自動化圖書借閱站、長距離上下料等等。因為太常會遇到此種應用,所以不論是機械手臂商會自行開發,搭配自己的控制器(例如ABB),還是有專門做給機械手臂用的滑軌廠商 (例如GUDEL),是十分常應用的模組。
 

 
 
五、 位置浮動補償裝置

浮動位置補償較常用在組裝的應用上,因為若是比較精密的組裝,一來夾治具精度不一定跟得上,二來機械手臂也有一定公差,甚至工件本身的誤差就比前兩項還來得多。所以藉由一個浮動補償的裝置,可以讓被組裝物有一點點offset去迎合組裝孔。所以將有助於一些些特別的應用上。其可分為XY浮動、Z軸浮動、XYZ浮動等等。


  
 
六、 Load Cell

Load Cell雖然發展許久,但直到近年,在機械手臂上的應用才逐漸變多。主要是因為市場開始強調智能化,手臂需要帶有各式sensor,因此 Load Cell 裝到機械手臂上並且整合進手臂本身的控制器也是這十年來的事而已。直至今日,功能逐漸成熟。應用也逐漸廣泛。除了組裝之外,研磨拋光更是最佳的應用範例。