簡介
注塑機機械手一般由執行系統、驅動系統、控制系統等組成。手部是用來直接抓取注塑製品的部件,可分為夾持式與吸附式;根據機械的負載量來確定驅動系統的類型,輕負載的可選氣壓驅動,重負載的可選電力驅動,對於點位控制的注塑機機械手多採用氣壓驅動,伺服控制的機械手多採用的是液壓驅或電力驅動。與注塑機的協調工作是依賴控制系統指揮,機械手按照預定的工作程式來完成,從而將注塑生產出的產品從中取出,要注意的是機械手要有足夠的定位精度,機械手與注塑的動作配合協調,確保機械手抓取產品離開模具後,注塑機與機械手都能各自繼續動作,減少時間。還有要控制好機械手的運行速度,在滿足注塑成型的最短周期,考慮是否會產生慣性衝擊與振動;在抓取產品及噴灑脫模劑時,機械手手臂下降並引發注塑機開模時,注塑機頂出注塑產品並向機械手發出項出信號,機械手就會伸入模腔中抓取產品,然而機械手向模腔噴灑脫模劑後,機械手就上升離開模腔,機械手會向注塑機發出關閉模信號並引發注塑機閉模,當機械手移動到指定位置處放下產品,機械手回到原位準備下一次動作,以設定的程式循環。分類
機械手類型可分為四大類:用途、控制、驅動、臂力。用途類型可分為:1、專用機械手:專門為一定設備服務的,簡單、實用,在生產中運用得比較廣泛、它一般只能完成一、兩種特定的作業,如用來抓取和傳送工件。它的工作程式是固定的,也可根據需要編制控制程式來獲得多種工作程式,以適應多種作業的需要;2、通用機械手:專用機械手的基礎上發展起來的。它能對不同物件完成多種動作,具有相當的通用性。它是一種能獨立工作的自動化裝置,其動作程式可按照工作需要來改變,大都是採用順序控制系統。通用機械手又分為簡易型、示教再現型和智慧型機械手、操縱式機械手等幾種。(1)簡易型通用機械手:是國內外套用較多的一種,固定程式採用凸輪轉鼓;可變程式則採用插銷板或外掛程式板進行控制;(2)示教再現型通用機械手:先由人操作機械手完成必要的動作,由磁帶或磁鼓加以記錄存儲,然後根據存儲的信息進行動作,故又稱之為重複型機械手;(3)智慧型機械手:具有較高的判斷能力,它以光敏元件模擬人的眼睛,以聲敏元件模擬人的耳朵,以熱電偶和電阻應變儀模擬人的皮膚的冷熱感覺和觸覺,以電子計算機模擬人的大腦;(4)操縱式機械手:是在人的操縱之下完成多種複雜動作,其內容可根據需要隨時改變,操縱式機械手可以近距離直接操縱,也可以遠距離操縱。其特點是適合於人不宜進入的環境中工作,如海底資源開發、宇宙空間探索以及危險的工作地區。其缺點是結構複雜、成本高。按控制類型可分為:1、點位控制機械手:點位控制機械手的運動軌跡是空間兩個點之間的連線。控制點數越多,性能愈好。它基本能滿足各種要求,結構簡單;2、連續軌跡控制機械手:這種機械手的運動軌跡是空間的任意曲線,它能在三維空間中做極其複雜的動作,工作性能完善,但控制部分比較複雜。按驅動類型可分為:液壓驅動式、氣壓驅動式、電氣驅動式、機械驅動式(只用於動作固定的場合)。其他還有採用混合驅動的,即液——氣或電——液混合驅動。按臂力(即被傳送物件的重量)大小可分為:1、微型機械手:臂力小於1kg;2、小型機械手:臂力為1-10kg;3、中型機械手:臂力為10-30kg;4、大型機械手:臂力大於30kg。構成
一、執行機構1、手部手部安裝在手臂的前端。手臂的內孔中裝有傳動軸,可把運用傳給手腕,以轉動、伸曲手腕、開閉手指。
機械手手部的構造系模仿人的手指,分為無關節、固定關節和自由關節3種。手指的數量又可分為二指、三指、四指等,其中以二指用的最多。可根據夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應操作的需要。所謂沒有手指的手部,一般都是指真空吸盤或磁性吸盤。
2、手臂
手臂的作用是引導手指準確地抓住工件,並運送到所需的位置上。為了使機械手能夠正確地工作,手臂的3個自由度都要精確地定位。
3、軀幹
軀幹是安裝手臂、動力源和各種執行機構的支架。
二、驅動機構
機械手所用的驅動機構主要有4種:液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。其中以液壓驅動、氣壓驅動用得最多。
1、液壓驅動式
液壓驅動式機械手通常由液動機(各種油缸、油馬達)、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統,由驅動機械手執行機構進行工作。通常它的具有很大的抓舉能力(高達幾百千克以上),其特點是結構緊湊、動作平穩、耐衝擊、耐震動、防爆性好,但液壓元件要求有較高的製造精度和密封性能,否則漏油將污染環境。
2、氣壓驅動式
其驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成,其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。但難以進行速度控制,氣壓不可太高,故抓舉能力較低。
3、電氣驅動式
電力驅動是機械手使用得最多的一種驅動方式。其特點是電源方便,回響快,驅動力較大(關節型的持重已達400kg),信號檢測、傳動、處理方便,並可採用多種靈活的控制方案。驅動電機一般採用步進電機,直流伺服電機(AC)為主要的驅動方式。由於電機速度高,通常須採用減速機構(如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構等)。有此機械手已開始採用無減速機構的大轉矩、低轉速電機進行直接驅動(DD)這既可使機構簡化,又可提高控制精度。
4、機械驅動式
機械驅動只用於動作固定的場合。一般用凸輪連桿機構來實現規定的動作。其特點是動作確實可靠,工作速度高,成本低,但不易於調整。
其他還有採用混合驅動,即液-氣或電-液混合驅動。
三、控制系統
機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度、加減速度等。
機械手的控制分為點位控制和連續軌跡控制兩種。
控制系統可根據動作的要求,設計採用數字順序控制。它首先要編製程序加以存儲,然後再根據特定的程式,控制機械手進行工作。
程式的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲於兩種以上的存儲裝置中,如順序信息存儲於插銷板、凸輪轉鼓、穿孔帶內;位置信息存儲於時間繼電器、定速迴轉鼓等;集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲於一種存儲裝置內,如磁帶、磁鼓等。這種方式使用於順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合,即連續控制的情況下使用。
其中插銷板使用於需要迅速改變程式的場合。換一種程式只需抽換一種插銷板限可,而同一外掛程式又可以反覆使用;穿孔帶容納的程式長度可不受限制,但如果發生錯誤時就要全部更換;穿孔卡的信息容量有限,但便於更換、保存,可重複使用;磁蕊和磁鼓僅適用於存儲容量較大的場合。至於選擇哪一種控制元件,則根據動作的複雜程式和精確程式來確定。
對動作複雜的機械手,採用求教再現型控制系統。更複雜的機械手採用數字控制系統、小型計算機或微處理機控制的系統。
控制系統以插銷板用的最多,其次是凸輪轉鼓。它裝有許多凸輪,每一個凸輪分配給一個運動軸,轉鼓運動一周便完成一個循環。
技術參數
注塑用機械手的技術參數確定機械手的規格和工作性能,主要的技術參數有以下幾點:抓重:機械手抓取製品的額定重量或載荷;手臂的運動參數包括手臂的伸縮,升降,迴轉等運動速度和範圍;手部的抓取範圍及抓取力的大小;定位精度:位置的設定精度和重複定位精度;定位方式:點位控制或連續軌跡控制方式;驅動系統參數:控制系統參數機械手的工作循環時間;自由度數目和坐標形式等。
發展趨勢
由於注塑機專用機械手能夠大幅度的提高生產率和降低生產成本,能夠穩定和提高注塑產品的質量,避免因人為的操作失誤而造成的損失。因此,注塑機械手在注塑生產中的作用變得越來越重要。目前國內的機械手類型比較簡單,且大都用於取件。隨著注塑成型工業的發展,以後將有越來越多的機械手用於上料、混合、自動裝卸模具、回收廢料等各個工序上,而且將朝著智慧型化方向發展。套用
塑膠在工業、民生等材料上占據非常重要的地位,很多材料也陸續的被塑膠所代替;塑膠的成型包括:注塑成型、吸塑成型、吹塑成型、押出成型、壓鑄成型等,注塑成型之套用最為廣泛。在汽車、通訊、電子、電氣、家電、醫療、化妝品、日用品、辦公用品等行業極為普及。在傳統的注塑成型工藝,由最早人工合模成型,到注塑機油壓合模成型,在演變成今天電腦控制成型工藝,進步不僅反應在產品工藝質量、外觀,還有成型效率等。注塑成型競爭日趨白熱化,成型質量與效率關係企業生存;成型質量與注塑機本身性能、模具工藝及周邊環境有關,成型效率與模具精度、成型工藝、生產數量有關;隨著注塑機操作人員日趨供應緊張,人工生產成本的增加,注塑機的取出機械手也套用越來越廣泛。塑膠成型自動化的套用極為普遍,機械手在套用過程中主要表現以下用途:1、機械手取出模內產品,取代人將原來半自動生產轉向全自動化生產;
2、機械手模外取產品,模內埋入產品(貼標籤、埋入金屬、二次成型等);
3、機械手取出後之自動包裝,自動入庫;
4、成型原料自動供料系統,廢料回收系統;
5、整廠生產控制系統等等;
因成型產品各異,自動化套用也非常繁雜因能夠取代人力效率低下,保證成型產品工藝所以套用越來越廣泛。注塑機之取出機械手便是成型自動化中套用最為廣泛的 。