管 依，肖立軍，常 勇，張學(xué)博

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

水刀是將普通水經(jīng)過(guò)一個(gè)超高壓加壓器，將其壓力增加到250—400Mpa后，再經(jīng)過(guò)一直徑約0.1-0.4mm的噴嘴噴出，形成一高速“水箭”的設(shè)備，該高速“水箭”的速度能達(dá)800-1000m/s(約3倍音速)，可以直接用來(lái)清洗或切割軟基性材料(如泡膜，塑料，橡膠，紙張，皮革，肌肉組織等)，如果在水箭中加入適量的細(xì)砂，則幾乎可以用來(lái)切割任何堅(jiān)硬的材料（比如石材，陶瓷，不銹鋼，銅，鋁，玻璃等）。

目前，水刀被廣泛地用在機(jī)器人上，構(gòu)成機(jī)器人水切割設(shè)備，在機(jī)器人水切割設(shè)備中，機(jī)器人與水刀之間使用的連接為硬連接，即通過(guò)一安裝塊將水刀直接固連在機(jī)器人的機(jī)械臂第六軸上，這種硬連接的問(wèn)題在于：當(dāng)水刀更換易損件、更換新水刀或者水刀頭發(fā)生碰撞時(shí)，由于安裝精度的誤差或水刀碰撞后發(fā)生位置改變，導(dǎo)致水刀末端的噴嘴空間位置偏移，為此必須重新編寫(xiě)示教機(jī)器人的程序，并且由于重新示教編程會(huì)造成大量的原材料浪費(fèi)和人工時(shí)間耽誤生產(chǎn)計(jì)劃。

因此，如何能將水刀可調(diào)節(jié)的安裝于機(jī)床或機(jī)器人上，就成為目前水切割設(shè)備亟待解決的問(wèn)題之一。

1 可調(diào)水刀夾持裝置

新型可調(diào)水刀夾持裝置其結(jié)構(gòu)包括連接桿、連接軸、中間連接件和固定件四部分。

連接桿：用于與機(jī)器人的機(jī)械臂固定連接。

連接軸：用于與水刀固定連接。連接軸上固定連接一壓塊，壓塊及連接軸上具有相對(duì)應(yīng)的弧形開(kāi)口以構(gòu)成圓形開(kāi)口，用于緊固水刀的槍管。

中間連接件：其一端與連接桿連接、另一端與連接軸連接，其與連接桿連接或與連接軸連接至少其中之一的連接方式為轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

固定件：用于固定中間連接件，使連接桿和連接軸之間的相對(duì)位置滿足于需要位置。

2 安裝及使用方法

夾持裝置用于將水刀可調(diào)安裝于機(jī)器人的機(jī)械臂上，具體來(lái)說(shuō)，是安裝于機(jī)器人的末端第六軸上。

第一步，用緊固螺釘將連接桿固定于機(jī)器人六軸上。

第二步，為了使中間連接件一端與連接桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接、另一端與連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，通過(guò)緊固件夾緊中間連接件，將連接桿和連接軸容置于中間連接件的容置口中，此處的緊固件可以是常用的螺釘、螺栓等。

最后，連接連接軸與水刀，連接軸上固定連接一壓塊，壓塊上具有弧形開(kāi)口，連接軸上具有相對(duì)應(yīng)的弧形開(kāi)口，水刀的槍管穿過(guò)兩弧形開(kāi)口對(duì)應(yīng)組成的圓形開(kāi)口，在通過(guò)螺釘將壓塊固定連接與連接軸后，水刀也就固定連接在連接軸上了。

當(dāng)水刀需要更換總成或者零件時(shí)，松開(kāi)夾持裝置的壓塊，把水刀拿出更換，更換后由于裝配誤差使得水刀最前端的加工位置（即，噴嘴位置）出現(xiàn)偏差。這時(shí)，需要調(diào)整水刀使得更換后的基準(zhǔn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)，具體調(diào)整方法是：擰松緊固件以松開(kāi)中間連接件，輕微轉(zhuǎn)動(dòng)連接軸，直到更換后的水刀基準(zhǔn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)，然后用緊固件把中間連接件重新擰緊。

為了保證中間連接件的夾持力，連接桿和連接軸容置于中間連接件所組成的容置口后，最好與該容置口為線接觸，具體而言，可將開(kāi)口設(shè)置為錐形開(kāi)口 ，這樣不僅能使得中間連接件與連接桿和連接軸之間為線接觸，從而夾持有力，而且，當(dāng)連接桿和連接軸松動(dòng)時(shí)由于錐面的存在使其安全可靠不至脫落。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)新型可調(diào)水刀夾持裝置的實(shí)際應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的水刀硬連接形式為軟連接形式，調(diào)整方便；提高水刀的工藝性能，由于可以毫無(wú)差錯(cuò)的更換水刀及其配件，水刀設(shè)備無(wú)須給機(jī)器人進(jìn)行程序調(diào)整，故此節(jié)約工時(shí)和備件費(fèi)用，降低成本，有效的增強(qiáng)企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)的能力和企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 梁桂芳.切割技術(shù)手冊(cè)[M],機(jī)械工業(yè)出版社.