拓野機(jī)器人具有0.05mm以上的位置精度，通過簡單的程序選擇就能完成不同產(chǎn)品生產(chǎn)功能的柔性切換。配合注塑機(jī)的取出機(jī)械手和其他外圍自動裝置，可以靈活集成不同的功能系統(tǒng)，滿足注塑產(chǎn)品全自動生產(chǎn)的要求。
1.產(chǎn)品和生產(chǎn)介紹
“上殼”是一個(gè)用在汽車天窗電機(jī)控制器的殼體，使用PA+GF30材料注塑成型。模具采用1模4 腔的結(jié)構(gòu)，為了減少產(chǎn)品翹曲采用了側(cè)澆口方式的兩板模具生產(chǎn)（圖1）。
產(chǎn)品注塑后由取出機(jī)械手取出，通過傳送帶送到檢查工位。作業(yè)員需要手工將產(chǎn)品與流道在澆口處折斷，然后按順序碼放到防靜電的吸塑托盤內(nèi)。吸塑托盤最后要裝到防靜電塑料周轉(zhuǎn)箱中，每箱裝7層托盤。“上殼”產(chǎn)品的注塑生產(chǎn)周期約25s，作業(yè)員的勞動強(qiáng)度較大。
3.自動化生產(chǎn)的目標(biāo)和系統(tǒng)方案
3.1自動化生產(chǎn)的目標(biāo)自動生產(chǎn)的目標(biāo)是盡量減少作業(yè)員的體力消耗，將作業(yè)員職責(zé)，由作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)督檢驗(yàn)職能。自動生產(chǎn)系統(tǒng)首先要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與料把的自動分離，產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)自動碼放到吸塑托盤中，料把能夠進(jìn)行自動集中收集。同時(shí)實(shí)現(xiàn)1箱7層托盤的自動搬運(yùn)和堆碼，防止裝箱少層的失誤。
3.2自動化系統(tǒng)的方案
3.2.1．工業(yè)機(jī)器人選型
目前使用最普遍的6軸工業(yè)機(jī)器人的臂長工作范圍可以達(dá)到2m，可以充分覆蓋注塑機(jī)和產(chǎn)品碼放的工作區(qū)域，還可以省掉原有的取出機(jī)械手設(shè)備。但是，產(chǎn)品注塑周期只有25s,要在如此短的周期內(nèi)完成從抓取產(chǎn)品、澆口切斷、4個(gè)產(chǎn)品的碼放，以及托盤的移動和碼放這一系列動作，顯然現(xiàn)在的6軸工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動速度上是不可能達(dá)到的。
為了滿足注塑周期的要求，我們只能選擇運(yùn)動速度較快的水平4軸機(jī)器人（圖2）。為了彌補(bǔ)水平4軸機(jī)器人工作范圍小、無法抓取注塑機(jī)內(nèi)產(chǎn)品的缺陷，系統(tǒng)保留了注塑機(jī)原有的取出機(jī)械手來共同搭建自動生產(chǎn)系統(tǒng)。
3.2.2.澆口切斷方法及裝置
產(chǎn)品使用30%玻璃纖維的材料成型，目前人工在澆口處沿著產(chǎn)品方向可以順利將產(chǎn)品掰下，澆口也比較整齊，可以滿足產(chǎn)品外觀的要求。因此，我們設(shè)計(jì)了一種自動機(jī)械裝置（圖3）模擬人手的動作將產(chǎn)品和料把在澆口處切斷。
注塑件被取出機(jī)械手從注塑機(jī)中取出后,輸送到注塑機(jī)后側(cè),放入定位托盤(8)的定位槽（81）內(nèi)，
槽內(nèi)的光電傳感器監(jiān)測到產(chǎn)品后，4 個(gè)旋轉(zhuǎn)壓緊氣缸(10)帶動壓緊臂（11）旋轉(zhuǎn) 90 度，最后壓緊臂前端的聚四氟乙烯壓頭（13）將4個(gè)產(chǎn)品壓緊。壓緊氣缸到位后接著切斷氣缸（3）動作，缸桿伸出，帶動皮帶連接塊（2）和同步帶（5）上升。皮帶輪（4）和同軸的齒輪（6）逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，另一嚙合齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動。齒輪的軸是和定位托盤（8）焊接成一體的，軸的中心設(shè)計(jì)成與產(chǎn)品澆口的位置重合。齒輪轉(zhuǎn)動時(shí)定位托盤帶著壓緊的產(chǎn)品沿澆口軸線位置翻轉(zhuǎn)，使產(chǎn)品與料把在澆口處被折斷分離。 此時(shí)，分離的料把會被機(jī)器人夾具附帶的夾子夾住，防止隨意掉落。
3.2.3．工業(yè)機(jī)器人夾具設(shè)計(jì)
機(jī)器人的夾具（圖4）是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的核心部件，夾具板（1）固定在機(jī)器人升降臂上。兩組帶吸盤的可伸縮金具（2）分別固定在兩組金具安裝板（3）上，金具安裝板與固定在夾具板上的氣缸（4）和導(dǎo)柱（5）連接。每組氣缸可以獨(dú)立動作，用來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品被單獨(dú)吸取和碼放。吸塑托盤也是靠這兩組吸盤來進(jìn)行吸取后進(jìn)行轉(zhuǎn)移和堆碼的。
夾具板上另一側(cè)安裝了一個(gè)夾緊氣缸（6），附帶的特制夾頭（7）用來夾取分離的料把。
4.自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的集成
4.1.系統(tǒng)的設(shè)備
整個(gè)自動生產(chǎn)系統(tǒng)集成了注塑生產(chǎn)的原有通用設(shè)備：注塑機(jī)、取出機(jī)以及重新開發(fā)設(shè)計(jì)的非標(biāo)設(shè)備（圖5）：澆口切斷裝置、工業(yè)機(jī)器人（含夾具）、皮帶線以及電控設(shè)備。
4．2．系統(tǒng)的控制
自動生產(chǎn)系統(tǒng)主控制由新開發(fā)的可編程控制器PLC完成，采用網(wǎng)線和工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)通信。PLC 通過檢測采集取出機(jī)械手的位置信號，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人、澆口剪切裝置、取出機(jī)械手三者的互鎖功能，防止設(shè)備發(fā)生異常碰撞。取出機(jī)械手通過位置信號和注塑機(jī)開模動作進(jìn)行互鎖，防止碼盤系統(tǒng)異常時(shí)取出機(jī)械手處于等待狀態(tài)，而注塑機(jī)還在進(jìn)行自動工作循環(huán)造成的夾模風(fēng)險(xiǎn)。
5.自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行
5.1.運(yùn)行準(zhǔn)備
作業(yè)員需要準(zhǔn)備好7個(gè)吸塑托盤放置到“托盤上料區(qū)”，啟動系統(tǒng)“自動運(yùn)行”開關(guān)后，托盤會被自動移送到“托盤周轉(zhuǎn)區(qū)”。然后啟動工業(yè)機(jī)器人，執(zhí)行“托盤復(fù)位”程序，“托盤周轉(zhuǎn)區(qū)”中最
上層的托盤會被機(jī)器人吸取放到“碼盤區(qū)”。最后執(zhí)行“碼盤”程序，機(jī)器人進(jìn)入自動作業(yè)等待狀態(tài)。
5.2.自動生產(chǎn)
注塑機(jī)注射穩(wěn)定后和取出機(jī)械手都設(shè)置為自動的狀態(tài)。注塑機(jī)開摸，產(chǎn)品被取出機(jī)械手吸取后移送到澆口剪切裝置中。隨后機(jī)器人夾住料把，澆口切斷裝置工作完成產(chǎn)品和料把分離。料把首先被機(jī)器人仍到“料把收集箱”中，機(jī)器人然后會按順序?qū)部谇袛嘌b置上的四個(gè)產(chǎn)品兩個(gè)一組，按順序吸取并碼放到“碼盤區(qū)”的托盤中，完成一個(gè)工作循環(huán)。
當(dāng)?shù)谝粚游芡斜P內(nèi)產(chǎn)品全部碼放完畢，機(jī)器人按照程序先從“托盤周轉(zhuǎn)區(qū)”再吸取一個(gè)托盤碼放到“碼盤區(qū)”托盤的上方，然后開始下一輪產(chǎn)品碼放。整個(gè)7層產(chǎn)品碼放完畢后，7層裝滿產(chǎn)品的托盤會被自動運(yùn)到“成品下料區(qū)”等待檢查裝箱。當(dāng)“托盤周轉(zhuǎn)區(qū)”沒有托盤或“成品下料區(qū)”有產(chǎn)品時(shí)，設(shè)備會發(fā)出報(bào)警提示作業(yè)員補(bǔ)充托盤和取走成品。
工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用充分解決了注塑產(chǎn)品在生產(chǎn)中產(chǎn)品的搬運(yùn)問題，同時(shí)節(jié)省了大量非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造，使自動化生產(chǎn)也具有了靈活性，和柔性化。機(jī)器人必將不斷取代注塑專用設(shè)備，成為注塑行業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化的有力工具。
