注塑機專用機械手設(shè)計要點

注塑機專用機械手手部

注塑機專用機械手的手部是用來直接抓取注塑制品的部件。由于注塑制品的形狀，大小，重量及表面特征等方面存在著差異，因此注塑機械手的手部有多種形式，一般可分為夾持式和吸附式兩種。夾持式手部的主要形式為夾鉗式，常用于抓取不易破碎或變形的制品，它對所抓取的制品的形狀有較大的適應(yīng)性。夾持式手部由手指，傳動機構(gòu)和驅(qū)動裝置組成。

對于夾持式手部，進行設(shè)計選用時主要考慮以下幾點。

（1） 手部應(yīng)具有適應(yīng)的夾緊力和驅(qū)動。

（2）手指應(yīng)具有足夠的開關(guān)范圍。

（3）手指對制品應(yīng)具有一定的夾持精度。

（4）手部對制品應(yīng)具有一定的適應(yīng)能力，且要求手部能耐受注塑制品剛從模腔中取出時的高溫及腐蝕性。

注塑機專用機械手驅(qū)動系統(tǒng)

注塑用機械手的驅(qū)動系統(tǒng)一般可分為氣壓驅(qū)動和電力驅(qū)動等兩類，也可以根據(jù)工作要求采用上述兩種類型的組合系統(tǒng)來完成驅(qū)動。

在設(shè)計選用驅(qū)動系統(tǒng)時應(yīng)注意以下幾點。

（1） 根據(jù)機械手的負載量來確定驅(qū)動系統(tǒng)的類型，一般來說，重負載的可選擇電力驅(qū)動系統(tǒng)，輕負載的可選擇氣壓驅(qū)動系統(tǒng)。

（2） 對于作點位控制的注塑機械手多采用氣壓驅(qū)動系統(tǒng)。

（3） 對于需要采用伺服控制的機械手多采用電力驅(qū)動系統(tǒng)。

注塑機專用機械手控制系統(tǒng)

注塑用機械手的所有動作都在控制系統(tǒng)的指揮下完成，尤其是機械手與注塑機的協(xié)調(diào)工作關(guān)系，更是要依賴控制系統(tǒng)來達到。在控制系統(tǒng)的指揮下，機械手按照預定的工作程序完成各個動作，從而將注塑生產(chǎn)出的制品從模具中取出并傳送到指定地點或下一個生產(chǎn)工序中，并向模腔中噴灑脫模劑。在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)注塑機的性能，機械手的作業(yè)條件和要求，制品的形狀和重量等來確定控制系統(tǒng)。

一般來說，設(shè)計或選用控制系統(tǒng)應(yīng)遵循以下一些要點。

（1） 應(yīng)確保機械手有足夠的定位精度；

（2） 應(yīng)注意機械手與注塑機的動作配合協(xié)調(diào)，確保機械手抓取制品離開模具后，注塑機和機械手能夠各自繼續(xù)進行動作，從而減少時間浪費；

（3） 應(yīng)注意控制機械手的運行速度，即要使機械手能夠滿足注塑成型最短周期的要求，有要考慮是否會產(chǎn)生慣性沖擊和振動；

（4） 應(yīng)考慮控制系統(tǒng)的費用與實際工作要求之前的平衡關(guān)系。

自由度： 通常把傳送機構(gòu)的運動稱為傳送機構(gòu)的自由度。人從手指到肩部共有27個自由度。而如將機械手的手臂也制成這樣多的自由度，既困難又不必要。從力學的角度分析，物件在空間只有6個自由度。因此為抓取和傳送在空間不同位置和方位物件，傳送機構(gòu)也應(yīng)具有6個自由度。常用的機械手傳送機構(gòu)的自由度還多為少于6個的。一般的專用機械手只有2～4個自由度，而通用機械手則多數(shù)為3～6個自由度（這里所說的自由度數(shù)目，均不包括手指的抓取動作）。

機械手的每一個自由度是由其操作機的獨立驅(qū)動關(guān)節(jié)來實現(xiàn)的。所以在應(yīng)用中，關(guān)節(jié)和自由度在表達機械手的運動靈活性方面是意義相通的。又由于關(guān)節(jié)在實際構(gòu)造上是由回轉(zhuǎn)或移動的軸來完成的，所以又習慣稱之為軸。因此，就有了6自由度、6關(guān)節(jié)或6軸機械手的命名方法。它們都說明這一機械手的操作有6個獨立驅(qū)動的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，能在其工作空間中實現(xiàn)抓取物件的任意位置和姿態(tài)。

注塑機專用機械手工作步驟

注塑用機械手在抓取制品及噴灑脫模劑時一般采用如下的工作步驟：機械手手臂下降并引發(fā)注塑機開模-注塑機頂出注塑制品并向機械手發(fā)出。

頂出信號—機械手伸入模腔中抓取制品-機械手向模腔噴灑脫模劑—機械手上升離開模腔—機械手向注塑機發(fā)出閉模信號并引發(fā)注塑機閉?！?。

機械手移動到指定位置處放下制品—機械手回復到原位準備進行下一次動作。

注塑機專用機械手的組成一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。

執(zhí)行系統(tǒng)，機械手抓取或釋放制品、實現(xiàn)各種操作運動的系統(tǒng)，由臂部、腕部和手部等部件組成。

驅(qū)動系統(tǒng)，為執(zhí)行系統(tǒng)的各部件提供動力的系統(tǒng)，有氣動、電動及機械等形式。比較常用的是氣動和電動兩種形式，氣動式速度快、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、有較高的重復定位精度；電動式速度快、可實現(xiàn)連續(xù)控制、定位精度高、但成本較高。

控制系統(tǒng)，通過對驅(qū)動系統(tǒng)進行控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照預定的工作要求進行操作，并對執(zhí)行系統(tǒng)的動作進行修正的系統(tǒng)，一般包括位置檢測裝置和程序控制部分，通常采用點位控制和連續(xù)軌跡控制兩種方式。

對于注塑生產(chǎn)中使用的機械手，一般可按其功能分為以下三種類型。

注塑機專用機械手簡易型

簡易型注塑機械手可分為固定模式程序型和可變程序型兩種。固定程序型注塑機機械手不能改變其工作程序，它具有可伸縮、移動的手臂，利用自動控制裝置做簡單、規(guī)格和重復的動作；可變程序型注塑機機械手的工作程序可以改變，一般多為氣動或液動，其結(jié)構(gòu)簡單，比較容易改變程序，多用于點位控制，普遍采用可編程序控制器或者微型電腦來組成控制系統(tǒng)，擴展了其應(yīng)用范圍。

注塑機專用機械手記憶再現(xiàn)型

這種機械手具有記憶及可變程序的能力，多為電液伺服驅(qū)動，有較多的自由度，能夠造行比較復雜的造作。

注塑機專用機械手智能型

這種機械手由電腦通過各種傳感器進行控制，具有視覺、觸覺和熱覺功能，可執(zhí)行各種操作，是能力最強的一種機械手，國內(nèi)使用較少。

注塑用機械手的技術(shù)參數(shù)確定機械手的規(guī)格和工作性能，主要的技術(shù)參數(shù)有以下幾點。

抓重：機械手抓取制品的額定重量或載荷。

手臂的運動參數(shù)包括手臂的伸縮，升降，回轉(zhuǎn)等運動速度和范圍。

手部的抓取范圍及抓取力的大小。

定位精度：位置的設(shè)定精度和重復定位精度。

定位方式：點位控制或連續(xù)軌跡控制方式。

驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)：

控制系統(tǒng)參數(shù)；

機械手的工作循環(huán)時間；

自由度數(shù)目和坐標形式等。

由于注塑機專用機械手能夠大幅度的提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，能夠穩(wěn)定和提高注塑產(chǎn)品的質(zhì)量，避免因人為的操作失誤而造成的損失。因此，注塑機機械手在注塑生產(chǎn)中的作用變得越來越重要。國內(nèi)的機械手類型比較簡單，且大都用于取件。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，全伺服馬達驅(qū)動的注塑機械手，可以實現(xiàn)除取件外得其他功能，比如模內(nèi)貼標、模內(nèi)鑲嵌、裝箱、碼貨等更多功能；或許以后，還有更多的機械手用于上料、混合、自動裝卸模具、回收廢料等各個工序上，而且將朝著智能化方向發(fā)展。

回斜式機械手應(yīng)用范圍：

單臂回斜式機械手：適用于 50-180TON注塑機的應(yīng)用

雙臂回斜式機械手：適用于50-180TON注塑機的應(yīng)用

雙截回斜式機械手：適用于100-450TON注塑機的應(yīng)用

立式注塑機專用機械手：適用于12-200TON注塑機的應(yīng)用