引言

近幾年來,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)自動化水平過低,很多企業(yè)在生產(chǎn)中還是采用人工取料方式。但隨著科技的進步與經(jīng)濟的發(fā)展,人工上下料等方式將逐漸被機械自動化生產(chǎn)方式所取代。運用機械手取料可降低企業(yè)人力成本、提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、保證注塑過程的安全,消除人工上下料的弊端。雖然從外觀方面觀察,機械手的機構(gòu)看似簡單,但其專用性很強,需要我們對工作需求有深入的分析并定制其機構(gòu)。本文提出了一種基于臥式注塑機的橫走式雙臂單截機械手自動取塑料件的設(shè)計方案。

1結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文所設(shè)計的橫走式雙臂單截機械手結(jié)構(gòu)如圖1所示,機械手共分為7個模塊,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、步進電機、滑塊與導(dǎo)軌、皮帶組成,實現(xiàn)機械手在Y軸方向移動的功能。底座連接整個橫走式雙臂單截機械手與臥式注塑機,皮帶通過皮帶固定塊設(shè)置于底座上方,皮帶的材質(zhì)為T形齒型鋼絲PU皮,穩(wěn)定耐用:兩滑軌設(shè)置于皮帶兩邊,每個滑軌上設(shè)置兩個滑塊,四個滑塊與橫走基座連接:配有減速器的步進電機通過安裝板固定于橫走基座,并通過兩個張緊輪與皮帶連接。

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。

正臂升降模塊設(shè)置于引拔基座側(cè)方,由一個剛度高、質(zhì)量小的鋁合金作為底座,無桿氣缸設(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。

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。標準氣缸的尾部通過耳環(huán)固定架與翻轉(zhuǎn)基座連接:翻轉(zhuǎn)板通過銷軸與翻轉(zhuǎn)基座連接,標準氣缸的推桿與翻轉(zhuǎn)板通過螺釘連接:氣缸、翻轉(zhuǎn)基座、翻轉(zhuǎn)板形成一個活動的三角形,當氣缸伸出時,翻轉(zhuǎn)板底面與水平面平行,當氣缸縮回時,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,兩者有獨立的活動區(qū)域,避免了相互干涉相撞的問題。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機械手控制系統(tǒng)

電氣自動化控制技術(shù)在自動化機械裝備中必不可少,本文運用基于PLC(可編程控制器)的自動化控制方式來控制機械手自動上下料。PLC由于具有穩(wěn)定性強、兼容性強等特點,非常適合應(yīng)用于自動化機械設(shè)備的控制[3]。機械手控制系統(tǒng)采用PLC處理中心獲取限位開關(guān)和磁性開關(guān)等的感應(yīng)器數(shù)據(jù),對驅(qū)動器與電磁閥的控制元件進行控制,控制元件再進一步發(fā)送指令至步進電機與各氣缸等執(zhí)行元件完成工作。

整個工作流程的動作邏輯圖如圖2所示。

橫走式雙臂單截機械手復(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姿態(tài)。當臥式注塑機完成注塑后打開防護門,并向可編程控制器發(fā)送信號,可編程控制器向兩升降氣缸的電磁閥發(fā)送開關(guān)量信號,電磁閥的閥芯改變氣路方向,升降氣缸向下運動,到位后升降氣缸的下限位開關(guān)反饋信號至可編程控制器?？删幊炭刂破飨騼蓮埌螝飧椎碾姶砰y發(fā)送開關(guān)量信號,電磁閥的閥芯改變氣路方向,張拔氣缸向左運動,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關(guān)反饋信號至可編程控制器?？删幊炭刂破飨騼蓮埌螝飧椎碾姶砰y發(fā)送開關(guān)量信號,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關(guān)反饋信號至可編程控制器?？删幊炭刂破飨騼缮禋飧椎碾姶砰y發(fā)送開關(guān)量信號,電磁閥的閥芯改變氣路方向,升降氣缸向上運動,注塑產(chǎn)品與水口被移動至上方,升降氣缸的上限位開關(guān)反饋信號至可編程控制器。可編程控制器向驅(qū)動器發(fā)送脈沖信號,驅(qū)動器通過向步進電機發(fā)送脈沖信號的方式控制步進電機輸出軸旋轉(zhuǎn),帶動機械手在Y軸方向移動。到達位置后,可編程控制器控制水口夾張開,放下水口件。可編程控制器繼續(xù)向驅(qū)動器發(fā)送脈沖信號,促使步進電機旋轉(zhuǎn),帶動機械手在Y軸方向移動,將注塑產(chǎn)品放置于皮帶輸送線上,橫走式雙臂單截機械手復(fù)位。

3結(jié)語

本文主要對橫走式雙臂單截機械手在臥式注塑機的應(yīng)用進行了研究,并對其中的結(jié)構(gòu)設(shè)計與機械手的控制系統(tǒng)展開了詳細介紹,解決了傳統(tǒng)手工操作危險、生產(chǎn)效率低等問題,可為注塑領(lǐng)域提供參考借鑒。