高性能组件扩大了机器人的活动范围:电子辅助设备连续发送实时数据,同时传感器确保功率不会超过极限值,而首批模块已经能够开始呈现出到机器人配件的发展方向。
Schunk是著名的精密夹具和自动化抓取系统制造商,作为工业机器人配件的全球供应商,目前正在积极加快全球市场运作。不仅在夹具方面,在工业机器人配件方面Schunk也被视为可引领趋势。Schunk的标准化机器人配件涵盖现代机器人应用的全部范围,从更换、执行到监控,从测试到加工。仅标准化的快速更换系统模块程序就包含22种结构尺寸和大约2000种变化。

机电一体化深入到外围设备
三个趋势决定了机器人外围设备的新发展:
1. 智能机电一体化。为了让机器人适应智能工厂的要求,需要有智能化的处理模块,这些模块向控制设备连续提供所有轴的信息,并能够独立执行任务。
2. 高速度。一方面以最小周期和设置时间的形式体现,另一方面以全部执行器直接实时应用的形式体现。
3. 网络系统作为灵活设备连接及人机协作基础的趋势。
尽管听起来仍然还有些不切实际,但现在已经有了首批模块,这些模块让人们可以想象到机器人的前景。在有些人还在对无气动生产深入探讨时,趋势引领者已经在使用机电一体化技术。为了能够更好地完成工作,Schunk向市场推出了电动快速更换模块EWS-018,其负载可达18kg(图1)。此款外观平整型模块能够提高处理系统的能源效率,打开了无液压解决方案的路径,而且在伺服机器人移动使用时,也因为具有24V供电电压能够快速更换刀具(图2)。该系统在机械上基于Schunk-Wechsler公司的气动平台。这样,已经过验证的设备,如采用申请了专利的自锁式锁定系统、活塞行程的查询或刀具所在位置的监控可以传输至电动快速更换系统上。

功耗敏感型应用的发展潜力
直接集成在机箱内的免维护和低损耗的伺服电动机确保了快速有力的锁定,这样就能够实现高达120Nm(Mx,My)及186Nm(Mz)的力矩负荷。为了连接传输信号和电子信号,可以将此模块加以扩展,作为选项加上标准化的Schunk-E模块。
功耗敏感型的应用领域有着巨大的发展潜力。这绝不仅涉及到传统的操作处理。高精度的力矩传感器,如Schunk的FT系列,提供了更多开发新的应用领域的可能性:从测试产品敏感表面到机器人在手术中应用,再到严格去除污垢的去毛刺应用。由于FT传感器也可以实现高动态调节方案,使用其也能够对困难的装配任务、加工任务和表面处理任务实现自动化。
如高精度FT-Net在所有六个自由度上既测量力也测量力矩。正是在六轴上,其作为用于机器人控制的直接接口。它具有高速的数据输出,最大可达到7000Hz,5种可能的通信协议(Ethernet、Ethernet/IP、Devicenet、Profinet和CAN),通过局域网进行远程监控及通过Web界面进行配置。

信号输出采用16bit信号形式,其分析处理可通过Ethernet、Profinet或Devicenet进行。对于通过模拟采集卡或USB的分析处理,Schunk额外提供同样性能的FTD传感器,对于通过RS232或模拟信道的分析处理,Schunk则提供FTS传感器。FT-Net拥有总共16种规格,覆盖12~40000N的力及0.12~6000Nm的力矩。具有﹤1%的重复精度,FT-Net目前是市场上最准确的力-扭矩传感器(图3)。使用该传感器,受力分量Fx、Fy和Fz的分辨率可达1/320N,力矩分量Mx、My和Mz的分辨率可达1/8000Nm。
因为不是每个应用都要求如此高的精度,Schunk又扩展了具备同样功能但成本较低的力-扭矩传感器FTL。这种传感器可用在较为简单的应用中。
旋转接头适用于高动态负载
为了将六轴后的无限旋转运动执行器可靠地连接起来,气动和电动已经开始采用旋转接头的连接方式。机器人技术的发展趋势在这里也表现得非常明显。如Schunk开发的用于高动态负载的DDF 2旋转接头,应用于现代化且功能强大的机器人上。现在是经过钢轴而不是铝轴力和扭矩。
一种小的拧松扭矩使应用小型因而也特别经济的驱动装置成为可能。有气动接线模块,有电信号接线模块,或气动和电动混合接线模块可供选择。根据结构规格,DDF2有2~4个气动旋转接头,有4~10个1A/60V以下信号的电气传输。
第一个采用集成总线技术的气动-电动旋转接头DDF-I,向2.0前景继续迈进了一步(图4)。采用这种技术就可以对位于旋转轴后方的机电一体化抓取模块、阀岛或传感器进行平稳的过程控制。
中心孔允许电缆通过
信号通过一个插头传输到旋转接头,再经接触环传输到各个模块。假如接触环后方的参与者数目不大,导线长度也无需过长,Profibus安装过程也会稳定。DDF-I的空气或空气与真空经过流体通路抵达执行器。此外,中心孔可以允许电缆、液体、工件通过或可以使用照相机。因此在复杂的使用情况下无限旋转运动也是可能的。
重载变换系统SWS-L也证明了Profibus的适用性。此产品系列适用于快速更换夹具、十字形吸头或焊枪,也适用于气动或电动工具。为了向快速更换适配器传输信号,及对快速更换头进行控制,可使用不同的信号和总线模块。如Schunk特别提供用于Profibus、Profinet、CAN、RS232和Ethernet TCP/IP模块,通过这些模块可以控制如机电一体化抓取设备或力-扭矩传感器。
利用DIP开关对刀具进行编码
电气接头的数目可以模块化方式与相应的应用进行匹配。视型号的不同,使用DIP开关最高可对99999种不同的刀具进行编码。除了快速更换器自行耦合及解耦的信号模块外,系统的其余3个方面可以任意组装。如还有用于焊接应用的各200A/800V的三触点高功率模块、用于如冷却水接线及用于焊枪定位的伺服模块的8×3/8inch自密封流体模块可供使用。
重量级的托盘搬运

Schunk机器人联轴器Vero-S NSR maxi 220将机器人托盘搬运的优势移植到了重型零件上。此模块能够可靠搬运重达1000kg(800mm×800mm)的托盘。有了Schunk开发的享有专利权的快速张紧冲程联锁系统,使搬运如此大质量的物品成为可能。为了在苛刻的环境中也能让过程安全发挥功能,此模块针对切屑和冷却液进行了全面密封。此外,标准的清洗功能确保了托盘和机器人联轴器间形成无切屑的平面调平设置。为了监测过程,用路径测量系统采集联锁和解锁情况,用经感应式接近开关查询托盘的在位情况。
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