与以往相比，如今汽车工业设备自动化更加注重灵活性、工艺稳定性与经济性三者关系之间的权衡。尽可能在越来越小的空间内，以最低的耗费准备对各种钣金件进行处理。当机器人深入电荷载体，要取出或放下钣金件时，关系到每一毫米的误差，特别是当零件误差、存储系统误差和定位误差叠加起来可能导致危险产生的时候。

　　可准确处理4种不同部件

　　Indat Robotics有限公司机械设计经理Carsten Jakobi认识到了这一挑战。该公司位于Ginsheim-Gustavsburg，提供专为高要求的生产、安装和操作流程的自动化定制，以及交付后可直接使用的机器人设备和根据特殊要求定制的灵活机器人工作单元和龙门机器人。Jakobi说：“要从电荷载体中取出大的钣金件时，往往存在着个别部件会被卡在栅格箱的危险。”如果说想要在同一设备上对不同的几何形状进行处理，就需要紧凑、多样的夹持系统。这样的夹持系统能够准确无误的将各部件放到正确的位置上，并补偿偏差。

　　在Wolfsburg大众汽车厂冲压车间里装载激光单元的设备上清楚地显示了交叉工作是如何成功的：机器人从标准化的电荷载体中取出各个钣金件，并将它们输送到圆工作台。待处理完毕后，成品将被翻转，并由第二个机器人堆叠到第二个电荷载体中。这部紧凑型设备总共可以对四种不同几何形状的部件准确地进行处理。

　　图1 抓手的力度在其应用过程会相应减弱，以确保能够准确地处理钣金件，且在处理过程中钣金件不会变形

　　快速转换模块显著降低换装时间

　　为此，Indat公司采用一个与Schunk公司合作修改标准组件的夹具解决方案。中央模块是多齿轮驱动的万能夹具PGN-plus 200，它能够借助卡爪快换系统BSWS很快地转换到一个新的卡爪组上，以处理一个新几何形状的部件。这样一来，这种万能夹具就满足了两个基本的前提条件。它能够非常紧凑地进行工作，且工作范围能覆盖所有部件。PGN-plus的夹持力在其应用过程中会被相应减弱，以确保能够准确地处理钣金件，且在处理过程中钣金件不会变形(图1)。

　　“利用Schunk抓手和特殊的卡爪，我们可以有效的控制各种夹持状况，无论是在栅格箱内，还是从转台两侧进行抓取(图2)。”Jakobi解释说，“真空夹具或夹紧夹具不适合用于我们这种需要抓取香蕉形状部件的情况。”Jakobi认为，夹具在整个处理过程中起着核心作用。“解决方案是否成功取决于夹具。它必须能够使部件安全地通过整个设备，不受到损坏。”

　　图2 为了防止栅格箱在装卸过程中受到损坏，夹具装备有一个补偿单元和一个碰撞保护装置

　　Indat公司利用Schunk公司的标准化卡爪快换系统BSWS取代原本的自有设计来完成卡爪更换。与传统解决方案相比，该系统换装时间缩短了90%。一种极易使用的、由形状决定的锁紧装置确保内六角扳手每旋转90°就能以极快的速度完成卡爪更换。与市场上常见的解决方案相比，它不需要穿过整个卡爪的贯穿孔，如此一来，用户就可从卡爪轮廓设计的高自由度中获益。卡爪可通过调整其整个臂长来适应每个工件、无需更换卡爪，并进行更换卡爪所需的螺栓连接(图3)。

　　图3 卡爪快换系统能以极快的速度将夹具转换到一个新的部件几何图形上

　　每次卡爪都会按照设定被安置好

　　快换模块由一个底座和两个适配器接头组成。卡爪被螺栓固定在此底座上，适配器接头则被固定到将要被换上的附加卡爪上。由部件形状决定的锁紧装置能够确保快速完成卡爪更换。卡爪快换系统的有效性已经在Indat公司得到了证实。Jakobi称：“这个系统是简单而有效的，拥有非常不错的性价比，能降低我们自己的设计费用。”我们向客户出售一个设定好的转换时间。即插即用系统将有效地使该转换时间保持一致。

　　为了避免在安装过程中因混淆两部机器人而产生危险，这些卡爪都分别配有两个凹槽。这样一来，就既可以从上方，又可以从下方抓取部件(图4)。索引可防止错换左右卡爪。此外，设备将通过应答器进行监控，以确保安装好了针对不同部件合适的卡爪。为了补偿在夹持过程中产生的形状和位置误差，每次卡爪都会按照设定被安置好，夹具将把部件移到正确的位置上。

　　图4 在转台上，第二个夹具将从下方夹持住部件，并将其放入栅格箱

　　为了尽量减少设备故障和降低处理过程中的噪音污染，卡爪模块将通过补偿单元AGE-S，碰撞和过载保护模块OPR连接到机器人。Jakobi解释说“该补偿单元的作用是确保部件不会由机器人以蛮力从箱里取出，而是以一个与部件自身相符的力度被取出。”专为中型和重型负载设计的AGE-S作为一个灵活的补偿元件能削弱机器人的力度，并补偿不同的高度比值和水平的通道误差。如此一来，就可防止部件倾斜或被卡住。此外，还可降低噪音水平。

　　集成到补偿单元的定位存储器能使夹具在装卸栅格箱时也能倾斜地夹持住部件，且不发生任何偏转。如果随后再次对此单元进行软切换，它将会自动返回到零位。

　　碰撞和补偿模块可防止部件在倾斜时受损

　　当某个部件一旦发生倾斜时，碰撞和过载保护模块还可提供在处理过程中前端所需的灵活性，从而避免部件受损。在发生碰撞或过载时，系统将直接偏转，使设备紧急停止运行。该模块的特点是：当夹具又从碰撞对象上移开时，该模块将借助复位装置自动返回其初始工作状态(工具中心点)，以便生产可以继续进行。OPR的灵敏度可通过工作压力进行调节,它可在绕轴旋转时，进行X、Y和Z轴方向上的过载识别。

　　Carsten Jakobi认为，要想使这种灵活的紧凑型夹持系统工作稳定，需要设备制造商和零部件供应商之间能够紧密配合。这位自动化专家强调：“我们拥有的经验，能够帮助我们设计出安全工作的设备，而Schunk公司则能利用自己的经验找到组合部件的最佳解决方案。”

　　这不仅仅只是关系到夹持模块的组合部件。Jakobi说：“很多模块都有这样的组合部件。”许多细节更加重要，从清晰的目录开始，到模块的性能和寿命，直至卡爪毛坯件和连接盘。Schunk公司几乎能解决所有这些细节问题。归根结底是以下两点起到了决定性的作用：采用的整套即插即用组件以及思想和观点的深入交流。