方嘉煒 (廣東慧航物聯(lián)科技有限公司，廣東 東莞 523000)
0 引言
近幾年來(lái)，大多數(shù)中小型模具企業(yè)由于受到規(guī)模小、資金 少等限制，導(dǎo)致生產(chǎn)自動(dòng)化水平過(guò)低，很多企業(yè)在生產(chǎn)中還是 采用人工取料方式。但隨著科技的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人工上 下料等方式將逐漸被機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)方式所取代[1]。運(yùn)用機(jī)械 手取料可降低企業(yè)人力成本、提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、保證注塑過(guò) 程的安全，消除人工上下料的弊端。雖然從外觀方面觀察，機(jī) 械手的機(jī)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，但其專用性很強(qiáng)，需要我們對(duì)工作需求 有深入的分析并定制其機(jī)構(gòu)[2]。本文提出了一種基于臥式注塑 機(jī)的橫走式雙臂單截機(jī)械手自動(dòng)取塑料件的設(shè)計(jì)方案。
1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本文所設(shè)計(jì)的橫走式雙臂單截機(jī)械手結(jié)構(gòu)如圖1所示，機(jī) 械手共分為7個(gè)模塊，分別為橫走模塊、正臂引拔模塊、正臂升 降模塊、正臂翻轉(zhuǎn)模塊、副臂引拔模塊、副臂升降模塊、副臂夾 取模塊。
橫走模塊由底座、步進(jìn)電機(jī)、滑塊與導(dǎo)軌、皮帶組成，實(shí)現(xiàn) 機(jī)械手在Y軸方向移動(dòng)的功能。底座連接整個(gè)橫走式雙臂單截 機(jī)械手與臥式注塑機(jī)，皮帶通過(guò)皮帶固定塊設(shè)置于底座上方， 皮帶的材質(zhì)為T(mén)形齒型鋼絲PU皮，穩(wěn)定耐用;兩滑軌設(shè)置于皮 帶兩邊，每個(gè)滑軌上設(shè)置兩個(gè)滑塊，四個(gè)滑塊與橫走基座連 接;配有減速器的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)安裝板固定于橫走基座，并通 過(guò)兩個(gè)張緊輪與皮帶連接。
正臂引拔模塊設(shè)置于橫走基座上方，通過(guò)兩剛度高、質(zhì)量 小的鋁合金連接而成;兩滑軌分別設(shè)置于兩鋁合金上方，每一 滑軌都設(shè)置有滑塊，引拔基座與滑塊連接。氣缸I固定于引拔 基座，并通過(guò)固定塊與固定于鋁合金的導(dǎo)柱連接;引拔基座設(shè) 置有兩緩沖器，用于緩沖并限定引拔基座在X軸方向上的移動(dòng)。
正臂升降模塊設(shè)置于引拔基座側(cè)方，由一個(gè)剛度高、質(zhì)量 小的鋁合金作為底座，無(wú)桿氣缸設(shè)置于鋁合金中間;鋁合金上 設(shè)置有兩滑塊，與另一設(shè)置于另一升降基座的滑軌配合。無(wú)桿 氣缸中的滑塊與升降基座連接固定;緩沖器設(shè)置于鋁合金側(cè) 面，用于限制升降基座在Z軸方向的移動(dòng)。
正臂翻轉(zhuǎn)模塊設(shè)置于升降基座下方，升降基座與翻轉(zhuǎn)基 座連接。標(biāo)準(zhǔn)氣缸的尾部通過(guò)耳環(huán)固定架與翻轉(zhuǎn)基座連接;翻 轉(zhuǎn)板通過(guò)銷軸與翻轉(zhuǎn)基座連接，標(biāo)準(zhǔn)氣缸的推桿與翻轉(zhuǎn)板通 過(guò)螺釘連接;氣缸、翻轉(zhuǎn)基座、翻轉(zhuǎn)板形成一個(gè)活動(dòng)的三角形， 當(dāng)氣缸伸出時(shí)，翻轉(zhuǎn)板底面與水平面平行，當(dāng)氣缸縮回時(shí)，翻 轉(zhuǎn)板底面與垂直面平行。
副臂引拔模塊的結(jié)構(gòu)與正臂引拔模塊相似，兩者的引拔 基座都設(shè)置于相同的滑軌上，兩者的氣缸的推桿末端都固定 于同一連桿。副臂升降模塊的結(jié)構(gòu)與正臂升降模塊相同，兩者 有獨(dú)立的活動(dòng)區(qū)域，避免了相互干涉相撞的問(wèn)題。副臂夾取模 塊設(shè)置于正臂升降模塊的升降基座下方;副臂夾取模塊設(shè)置 有水口夾，可將注塑模具中的水口件夾取并移出模具。
2 機(jī)械手控制系統(tǒng)
電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械裝備中必不可少，本 文運(yùn)用基于PLC(可編程控制器)的自動(dòng)化控制方式來(lái)控制機(jī) 械手自動(dòng)上下料。PLC由于具有穩(wěn)定性強(qiáng)、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，非 常適合應(yīng)用于自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的控制[3]。機(jī)械手控制系統(tǒng)采用 PLC處理中心獲取限位開(kāi)關(guān)和磁性開(kāi)關(guān)等的感應(yīng)器數(shù)據(jù)，對(duì)驅(qū) 動(dòng)器與電磁閥的控制元件進(jìn)行控制，控制元件再進(jìn)一步發(fā)送 指令至步進(jìn)電機(jī)與各氣缸等執(zhí)行元件完成工作。
整個(gè)工作流程的動(dòng)作邏輯圖如圖2所示。
圖2 動(dòng)作邏輯圖
橫走式雙臂單截機(jī)械手復(fù)位，正臂翻轉(zhuǎn)模塊與副臂夾取 模塊都在臥式注塑機(jī)的上后方，正臂翻轉(zhuǎn)模塊呈垂直姿態(tài)，副 臂夾取模塊呈張開(kāi)姿態(tài)。當(dāng)臥式注塑機(jī)完成注塑后打開(kāi)防護(hù) 門(mén)，并向可編程控制器發(fā)送信號(hào)，可編程控制器向兩升降氣缸 的電磁閥發(fā)送開(kāi)關(guān)量信號(hào)， 電磁閥的閥芯改變氣路方向，升降氣缸向下運(yùn)動(dòng)，到位后升降 氣缸的下限位開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)至可編程控制器?？删幊炭刂破?向兩張拔氣缸的電磁閥發(fā)送開(kāi)關(guān)量信號(hào)，電磁閥的閥芯改變 氣路方向，張拔氣缸向左運(yùn)動(dòng)，正臂翻轉(zhuǎn)模塊與副臂夾取模塊 夾取產(chǎn)品和水口，升降氣缸的左限位開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)至可編程 控制器?？删幊炭刂破飨騼蓮埌螝飧椎碾姶砰y發(fā)送開(kāi)關(guān)量信 號(hào) ，電 磁 閥 的 閥 芯 再 次 改 變 氣 路 方 向 ，張 拔 氣 缸 復(fù) 位 ，產(chǎn) 品 和 水口脫離模具，升降氣缸的右限位開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)至可編程控 制器?？删幊炭刂破飨騼缮禋飧椎碾姶砰y發(fā)送開(kāi)關(guān)量信號(hào)， 電磁閥的閥芯改變氣路方向，升降氣缸向上運(yùn)動(dòng)，注塑產(chǎn)品與 水口被移動(dòng)至上方，升降氣缸的上限位開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)至可編 程控制器。可編程控制器向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器通過(guò) 向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖信號(hào)的方式控制步進(jìn)電機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)， 帶動(dòng)機(jī)械手在Y軸方向移動(dòng)。到達(dá)位置后，可編程控制器控制 水口夾張開(kāi)，放下水口件?？删幊炭刂破骼^續(xù)向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈 沖信號(hào)，促使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)械手在Y軸方向移動(dòng)，將 注塑產(chǎn)品放置于皮帶輸送線上，橫走式雙臂單截機(jī)械手復(fù)位。
3結(jié)語(yǔ)
本文主要對(duì)橫走式雙臂單截機(jī)械手在臥式注塑機(jī)的應(yīng)用 進(jìn)行了研究，并對(duì)其中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)械手的控制系統(tǒng)展開(kāi) 了詳細(xì)介紹，解決了傳統(tǒng)手工操作危險(xiǎn)、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題， 可為注塑領(lǐng)域提供參考借鑒。
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