工业机械手在注塑行业中的应用

随着塑料加工行业在我国的迅速发展，注塑成型设备的自动化程度也越来越高。现代化的注塑机常常配置有机械手，以提高生产效率。机械手可以完成注塑生产中的多个工序，目前在我国注塑行业中比较常用的主要是从模具中快速抓取制品并将制品传送到下一个生产工序上去的取件机械手，这种机械手一般还附带有向模腔自动喷灌脱模剂的装置。

1、注塑机械手的作用

注塑机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。注塑机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产;提高注塑成型机的生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。

2、注塑机械手的分类

对于注塑生产中使用的机械手一般可按其功能分属以下三种类型：

简易型注塑机械手

筒易型注塑机械手可分为固定程序型和可变程序型两种。固定程序型注塑机械手不能改变其工作程序，它具有可伸缩、移动的手臂，利用自动控制装置做简单、规则和重复的动作；可变程序型注塑机械手的工作程序可以改变，一般多为气动或液动，其结构简单，比较容易改变程序，多用于点位控制，近年来普遍采用可编程序控制器或者微型雷脑来组成控制系统，扩展了其应用范围。

记忆再现型注塑机械手

这种机械手具有记忆及可变程序的能力，多为电液伺服驱动，有较多的自由度，能够造行比较复杂的操作。

智能型注塑机械手(机器人)

这种机械手由电脑通过各种传感器进行控制，具有视觉、热觉和触觉等感官功能，可执行各种操作，是能力最强的一种机械手，目前国内使用较少。

3、注塑机械手的组成

完善的注塑用机械手一般由执行系统、驱动系统、控制系统等部分组成。

1)执行系统，机械手抓取或释放制品、实现各种操作运动的系统，由臂部、腕部和手部等部件姐成。

2)驱动系统，为执行系统的各部件提供动力的系统，有气动、液压、电动及机械等形式，目前比较常用的是气动和液压两种形式。气动式速度快、结构简单、成本低，有较高的重复定位精度；液压式臂力大，可实现连续控制，定位精度高，但容易漏油而污染制品。

3)控制系统，通过对驱动系统进行控制，使执行系统按照预定的工作要求进行操作，并对执行系统的动作造行修正的系统。一般包括位置检测装置和程序控制部分，通常采用点位控制和连续轨迹控制两种方式。

4、设计要点

手部

注塑机械手的手部是用来直接抓取注塑制品的部件。由于注塑制品的形状、大小、重量及表面特征等方面存在着差异，因此注塑机械手的手部有多种形式，一般可分为夹持式和吸附式两种。夹持式手部的主要形式为夹钳式，常用于抓取不易破碎或变形的制品，它对所抓取的制品的形状有较大的适应性。夹持式手部由手指、传动机构和驱动装置组成。对于夹持式手部，进行设计选用时主要考虑以下几点：(1)手部应具有适当的夹紧力和驱动力;(2)手指应具有足够的开关范围;(3)手指对制品应具有一定的夹持精度;(4)手部对制品应具有一定的适应能力，且要求手部能耐受注塑制品刚从模腔中取出时的高温及腐蚀性。

驱动系统

注塑用机械手的驱动系统一般可分为液压驱动、气压驱动和电力驱动等三类，也可以根据工作要求采用上述三种类型的但合系统来完成驱动。在设计选用驱动系统时应注意以下几点:

(1)根据机械手的负载量来确定驱动系统的类型。一般来说，重负载的机械手可选择液压驱动系统，中负载的可选择电力驱动系统，轻负载的可选择气压驱动系统。

(2)对于作点位控制的注塑机械手多采用气压驱动系统。

(3)对于需要采用伺服控制的机械手多采用液压驱动系统或电力驱动系统。

控制系统

注塑用机械手的所有动作都在控制系统的指挥下完成，尤其是机械手与注塑机的协调工作关系，更是要依赖控制系统来达到。在控制系统的指挥下，机械手按照预定的工作程序完成各个动作，从而将注塑生产出的制品从模具中取出并傅送到指定地点或下一个生产工序中，并向模腔中喷洒脱模剂。在设计时，应根据注塑机的性能、机械手的作业条件和要求、制品的形状和重量等来确定控制系统。一般来说，设计或选用控制系统应遵循以下一些要点：

(l)应确保机械手有足够的定位精度;

(2)应注意机械手与注塑机的动作配合协调，确保机械手抓取制品离开模具后，注塑机和机械手能够各自继续进行动作，从而减少时间浪费;

(3)应注意控制机械手的运行速度，既要使机械手能够满足注塑成型最短周期的要求，又要考虑是否会产生惯性冲击和振动；

(4)应考虑控制系统的费用与实际工作要求之间的平衡关系。

工作步骤

注塑用机械手在抓取制品及喷洒脱模剂时一般采用如下的工作步骤：机械手手臂下降并引发注塑机开模→注塑机顶出注塑制品并向机械手发出

顶出信号→机械手伸入模腔中抓取制品→机械手向模腔喷洒脱模剂→机械手上升离开模腔→机械手向注塑机发出闭模信号并引发注塑机闭模→

机械手移动到指定位置处放下制品→机械手回复到原位准备进行下一次动作。

5、技术参数

注塑用机械手的技术参数确定机械手的规格和工作性能，主要的技术参数有以下几点:

抓重:机械手抓取制品的额定重量或载荷；

手臂的运动参数:包括手臂的伸缩、升降、回转等运动速度和范围;手部的抓取范围及抓取力的大小；

定位精度:位置的设定精度和重复定位精度；

定位方式:点位控制或连续轨迹控制方式；

驱动系统参数:控制系统参数；机械手的工作循环时间；自由度数目和坐标形式等。

6、发展趋势

由于注塑机械手能够大幅度的提高生产率和降低生产成本，能够稳定和提高注塑产品的质量，避免因人为的操作失误而造成的损失。因此，注塑机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。目前国内的机械手类型比较简单，且大都用于取件和喷洒脱模剂。随着注塑成型工业的发展，以后将有越来越多的机械手用于上料、混合、自动装卸模具、回收废料等各个工序上，而且将朝着智能化方向发展。