本任务利用工业机器人进行质量2 kg 标准6 号纸箱的搬运，因此工业机器人的末端执行器采用夹取式取料手。为了满足夹取式末端执行器与工业机器人腕部法兰之间的机械连接，以及夹取式末端执行器与工业机器人之间的气动和电气连接，需要进行上下料工作站工业机器人末端夹具码垛抓手的设计，以及配套气缸和导轨的选型。

1.码垛抓手设计

本任务所在的生产线要求夹取式搬运机器人，从皮带输送线预定位置夹取已经封装好的纸箱，放置于码垛台上，在此过程中要求纸箱不能脱落和夹紧变形，因此，需要设计一款码垛抓手给予纸箱适当的力度。

鉴于需搬运纸箱的材料形状和重量，码垛抓手可设计成单板型机械手爪，一边为固定抓板，如图2－30所示，另一边为移动抓板，如图2－31所示，通过抓手安装板（图2－32）直线导轨气缸和其他组件有机连接而成。

图2－30　抓手固定抓板

为减轻码垛抓手的整体重量，抓板固定板及其配件可在适当地方进行镂空，制作材质采用密度小强度大的铝合金。设计移动抓板时，为保证其移动运行的稳定性可靠性，以及后续生产中的易于维护性，选用一组自润式直线导轨BRH15B （图2－33）作为移动抓板的移动单元。

图2－31　抓手移动抓板

图2－32　抓手安装板

（a）平面图

图2－32　抓手安装板（续）

（b）立体图

图2－33　直线导轨BRH15B

参照图2－18，ABB IRB 1410 型工业机器人手腕法兰盘接口尺寸，同时需考虑到拆卸与安装的便利性，设计抓手转接板，如图2－34所示，使其成为码垛抓手安装板与机器人腕部连接的桥梁。

图2－34　抓手转接板

2.配套气缸和导轨选型

通过计算封装后纸箱的重量，估算出码垛抓手稳稳抓住纸箱所需的力量，选出移动抓板适当的行程，按照气缸选型的相关规则，本码垛抓手选用CHELIC JD25×10－B－SE2 气缸。综合气缸的外形尺寸，设计抓手气缸安装板，如图2－35所示。气缸与移动抓板通过螺丝连接，通过控制气流方向来控制移动抓板的活动。(www.daowen.com)

图2－35　抓手气缸安装板

综合直线导轨的相关尺寸，设计抓手移动安装板（图2－36）和抓手加强筋（图2－37），使其与直线导轨和移动抓板连接成一个整体。

图2－36　抓手移动安装板

图2－37　抓手加强筋

为了防止直线导轨在运动过程中滑块脱离导轨，在导轨两端需设计滑块限位块，如图2－38所示。

为了加强码垛抓手整体的结构强度，需设计加强筋2 （图2－39），在合适的地方对结构整体予以加固。

综合上述零配件，夹取式搬运机器人末端操作器码垛抓手组装后示意图如图2－40所示。

图2－38　滑块限位块

图2－39　抓手加强筋2

图2－40　夹取式搬运机器人末端操作器

（1）组装体自身长× 宽× 高为220mm×199mm×248mm。为增加摩擦力和夹取时抓手与纸箱进行软接触，可在固定抓板和移动抓板内侧分别紧固一层PVC 摩擦片（图2－41），PVC摩擦片尺寸为220mm×150mm×5mm。调配好的码垛抓手可夹取工件宽度为140 ～158.5mm。

（2）为实时检测纸箱是否已经夹紧，即气缸动作是否已到位，需在气缸上装两个感应装置：一为远端，即气缸撑杆完全撑开位置；二为近端，即气缸撑杆完全缩回状态，具体安装方式可参考气缸安装说明。

（3）为确保既夹紧纸箱不脱落，又不会将纸箱夹变形，需通过现场调整抓手气缸安装板的安装位置来实现此目的。

图2－41　PVC 摩擦片