图1  端拾器的组成

在汽车冲压行业里，冲压自动化输送系统（机器人或机械手）一直都是冲压车间体现其生产能力的关键因素。其原因在于，采用自动化输送系统的冲压线具有诸如安全性高、产品质量好和生产效率高等优点。而端拾器则是冲压自动化传输系统中不可或缺的重要组成部分。

端拾器是具有柔性的工装夹具，是冲压自动化线必不可少的组成部分。在冲压生产中，机器人（机械手）通过更换端拾器来吸取各种不同的冲压件，利用端拾器实现制件传输的“拾取”和“摆放”动作，从前一台压力机将制件快速输送到后一台压力机。

端拾器能全面执行机器人（机械手）的意志，像手指一样灵活、自如，准确地配合控制系统来执行程序给定的动作，完成制件由前道工序到下一道工序之间的“拾取”和“摆放”。本文将从端拾器的结构、原理、工艺要求和优缺点等方面分别进行阐述。

图2  公接头双杆端拾器

结构

端拾器由连接臂、指令系统和真空吸盘等关键部件组成，广泛用于汽车车身钣金件的冲压自动化生产线。普通意义上的端拾器（tools）由6部分组成（见图1），即：快速夹紧器、主杆、副杆、支撑杆、夹头和吸盘。

目前，我公司使用的端拾器按连接方式大致分为两大类：公接头式端拾器和跨接板式端拾器。

1.公接头式端拾器

公接头式端拾器也称快插式端拾器（见图2），快速夹紧器与主杆的连接部分是快插式的，通过公母接口的快速配合能够在最短的时间内更换端拾器主杆，而端拾器主杆方向的不同又可将公接头式端拾器分为双杆连接和单杆连接两种。此种端拾器因其连接形式多应用于机器人生产线。

图3   跨接板端拾器

2.跨接板式端拾器

跨接板式端拾器（见图3）是指端拾器主杆以跨接方式连接在机械手臂上，此种端拾器主要应用于机械手自动化生产线。

工作原理

端拾器是自动化冲压线用来搬运冲压件的工具。将端拾器安装在压机中间的机器人（机械手）上，在第一序压力机（上道工序）和下一序压力机（下道工序）间传输制件。

为了让端拾器能够准确搬运制件，还需要做如下工作：

第一步，组装端拾器。端拾器的调试组装需在模具调试初期同时开始介入，要求组装后的端拾器其吸盘位置与制件的形状基本一致。

第二步，调试轨迹。将组装完成的端拾器安装在所属的机器人（机械手）上，并进行轨迹示教，在示教的过程中需要对端拾器的结构进行微调以满足顺利取放件的要求。在示教结束后，对端拾器和其轨迹进行编号入库。

图4  承重型端拾器示例

工作时，当吸盘位于上道工序制件表面时，端拾器得到来自机器人（机械手）的信号，真空发生器开始工作并在吸盘和制件之间形成负压，利用大气压的力量将制件紧紧吸取。通过示教机器人或机械手的轨迹，将制件从上一道工序运送到下一道工序。当端拾器将制件放在下道工序模具的表面上后，通过感应器得知制件安放到位后，给机器人（机械手）放件的信号，端拾器通过吹气将制件放下，从而实现搬运的自动化。一般情况下，一个冲压件就需对应着一套端拾器。

部分模具在经过前一序生产后按照生产工艺的需要必须在进入下一序生产前进行“变位”（此种变位包含分离、合并和偏移等各种形式），这时就需要特殊的端拾器来完成，如加装气缸和限位块从而达到“变位”功能。如果采用双动模具工艺，双动打头压机和第二序压力机之间的穿梭小车（无穿梭功能的小车称为翻转台）还负责将拉伸后的工件在进入下一个工位前进行“翻转”。我公司部分自动化生产线是由老式的双动压力机改造而成的，在经过第一序拉延后就按照上述方式进行“翻转”。

工艺要求

端拾器须具备质量高、可靠性好的特点，能稳定连续地工作，且具有尽可能长的使用寿命；须具有良好的操作性、维修性和安全性，不污染环境及危害人身健康；每套端拾器的吸盘数量、安装位置应根据制件的形状、结构来确定；确保吸盘吸力可靠，进出模具安全方便。

图5  主臂固定型端拾器

端拾器对其组成部件的工艺要求：

1. 端拾器是一种精密的工装夹具，其整体质量应当尽量轻，主杆、副杆、支撑杆、转向关节和快速夹紧器所采用的材料须用航空级别的高质量铝合金或性质相近的其他新材质（如碳素纤维），以达到重量上的要求；在轻质量的前提下同时要求其有足够的刚度和强度。

2. 插头、夹头及转向关节在工作状态下稳定可靠，不能产生任何松动现象，更不应存在接头和气管漏气的现象。

3. 吸盘是端拾器能够吸取制件的关键部位，需保证吸盘在工作状态下无漏气现象，能提供足够的吸力，而且防油，适于冲压生产的环境，橡胶不易老化，使用寿命在2年以上。

图6   前叉式端拾器

组装形式

1.承重型端拾器

承重型端拾器（见图4）是指主杆和副杆的连接方式（十字夹头相连和跨接板）能够承受比普通端拾器更大的重量，一般应用于大型侧围或一模双件的取放。其特点见表1。

2.主臂固定型端拾器

主臂固定型端拾器（见图5）是指端拾器的主臂固定在机器人上，平时不进行拆装。更换端拾器时，只需通过主臂上的快换插头更换副杆即可。其特点见表2。

3.前叉式端拾器

由于端拾器是具有柔性的工装夹具，可根据实际生产工艺的需求来增加、减少或者改变副杆、支撑杆、转向关节和吸盘的位置及形态来满足工艺需求。前叉式有效地避让上模驱动块、斜楔，并降低入模高度，显著提高冲压自动化生产范围，使整个自动化生产线运行更加稳定实用。

图6所示是一种为了避让上模驱动块、斜楔而组装的新型端拾器。图7所示是利用前叉式端拾器进行取送件的模拟图，可以看到前叉式端拾器相对传统端拾器其高度显著降低，且能够有效避让上模斜楔，有着更大的活动空间，更利于自动化线生产。

图7  利用前叉式端拾器进行取送件的模拟图

结语

综上所述，端拾器为汽车冲压自动化生产线在提升生产效率和产品质量等方面发挥了巨大作用，在实际生产应用中具有如下优势：

1. 避免产品磕碰与划伤，提升质量。因端拾器在前期调试时就已经经过多轮的检查，确保在拾取路线上无干涉，故使用端拾器可以避免手工操作时的磕碰与划伤，从而提升产品质量。

2. 降低劳动强度，提升员工满意度。人工上下料取件劳动强度非常大，采用端拾器上下工件，在生产中无需人工操作，显著降低人工成本和劳动强度，相对安全舒适的环境提升了员工满意度。

3. 提高生产效率。人工操作不仅劳动强度大，且生产效率低下，采用端拾器上下料可以显著提高生产效率，由人工上下料的3～4次/min提高到8～10次/min。

4. 提高安全性。由于汽车冲压件尺寸较大，操作者在上下料的过程中容易造成划破手指（劳保穿戴齐全的情况下）的事故，甚至有手腕划伤事故的发生。而采用端拾器上下工件，避免了人工触碰制件，此类安全事故发生率为零。