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机械手在注塑业的角色与应用

发布日期:2018-09-13 作者:台州非标自动化设备厂家 点击:

名佳自动化公司是一家定制非标机械手、非标自动化设备的厂家

 随着塑料工业的发展,塑料已经成为生活及工业中利用最为广泛的高附加价值产品,由于将塑料原料制成任何一所需物品,均需要高科技技术的结合及大量的机械设备,于是也带动了机械设备的市场。为满足全球对塑料产品广大的需求量,近年来,企业走向高品质、低成本、高效率的运作方向,如何使用自动化设备提高投资回报率,也成为商业竞争中最关键的一环。

在塑料成形中又以注塑工业最为广泛,塑料成形设备除注塑机本身外,还需搭配模具及运输工具机等接口设备,才能顺利生产出所需之产品,在注塑机各项不变的条件下生产,唯一还需人工部分即是将产品取出的动作,因此诞生了注塑机专用机械人(即机械手)。机械手是模仿人类上肢运动所设计而成的,主要目的除取代人工外,更能突破人工取出所无法完成的动作,以降低成本,缩短生产时间及品质控制、提高业者对产品的投资回报率。

机械手的种类:

机械手种类大致可分为简易型机械手、多功能型机械工手及智能型机械手。

简易型机械手的功能在于做简单的直线运动,大部分用来取出料头及不很复杂的产品取出(并无横行置放功能),主要是利用液压或风压的原理设计而成,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,多用于点位控制,编程控制器或者微型计算机来组成控制系统,以扩展使用范围。此种机型多用于较小型成品,只需夹取料头,成品可自动脱模的产品种类,尤其以电子零件、连接器等产品用途最广。

多功能型机械手此机型专为较复杂的产品设计,可搭配任何不同形式的模具做生产,功能较为齐全,除本身的取出结构外,也可做横行取出的置放,以马达或汽缸做精确的定位。取出的方式也可搭配可更换式治具,做不同形式及多方向之运动,利用控制系统可做X、Y轴之多点停放,可配合接口设备如输送带、二次加工机做多机联机,更符合自动化需求的标准。

智能型机械手由计算机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,利用伺服马达驱动可做无向性的取出及定位,可执行各种操作,是能力最强的一种机械手,此种机型在市场需求中较不多见。

机械手的组成:

完善的机械手一般由执行系统、驱动系统、控制系统等部份组成。

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、腕部和手部等部件组成。

注塑机所使用的机械手臂部有多种形式。一般可分为夹持式、吸附式和抱持式三种。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:

自动化设备·

手部应有适当的夹紧力和驱动力;

手指应具有足够的开闭范围;

手指对制品应有一定的夹持精度;

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具取出时的高温及腐蚀性。

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电动两种形式。气动式速度快、结构简单、成本低,有较高的重复定位精度;电动式可实现连续控制,定位精度高,但所需成本较高。

在设计选用驱动系统时应注意几点:

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,中负载的可选择电动驱动系统,轻负载的可选择气压驱动系统。

对于做点位控制的注塑机械手多采用气压驱动系统。

对于需在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:能过对驱动系统进行控制,使执行系统按照预定的工作需求进行操作,并对执行系统的动作进行自我修正的系统。一般包括位置栓测装置和过程控制部份,通常采用点位控制和连续轨迹控制两种方式。

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,并传送到指定地点或下一个生产工序中,并向模具中喷洒脱模剂。

主要工作步骤与内容:

机械手一般是固定于成型机固定侧上方,也有部份侧取式机械固定在安全门侧,但工作步骤与内容均相同。当注塑机完成开模动作,将模具顶针顶出后此时会将完成信号释出给机械手,机械手则开始将手臂伸放模板中心空间进行取出动作,尔后上升至原点位置,并将完成取出动作信号回传给注塑机,注塑机立刻再进入循环生产动作。然手利用合模注塑时间将成品置放至已设定的固定位置,再回到原点位置等待下一阶段的循环。

使用机械手所带来的效益:

在注塑中使用机械手取出对象除了节省人力外,在产品的品质上也可获得大幅的提升。由于用人力取出会面临人力疲乏的问题,使得开闭模时间不定,继而影响原料在料管加热的时间及模具本身应保持的温度,最终使得原本设定的条件及参数遭致改变,接着所生产的产品也就可想而知了。若以机械人取出方式生产,除了能克服上述不良因素外,也可使用每日的产能,均能作数据条件化的统计,使管理者在人员及工时上的安排更为便利。

有形的效益:在传统的生产模式里需用上大量的员工及管理者,但在机械自动化的设备标准化后,节省了人力及人事的开销及管理上层的问题,在制造成本上也大幅的降低,也较具备国际竞争力。此种模式的投资运作,对业者有着立竿见影的效果。

无形的效益:在全球化的竞争环境之下,先进的欧美国家早已对自动化设备视为标准配备,无论在考虑合作的对象及接下订单的配合厂商,均将此点列放关键的考虑之一。因此机械人也在商业竞争中扮演者不可或缺的角色。

机械人未来发展的趋势:

随着市场3C产业(计算机、通信、消耗性电子用品)的广大需求及高科技产业的快速发展,未业注塑所需之模具也趋向复杂化、精密化。因此,机械人在近年来发展的方向也朝多功能、无人、无尘、高环保效益、低噪音等方向设计。目前,全球大部份机械人的制造厂商也已完成了此阶段,相信不久的将来自动化的设备会更受业者的肯定与青睐。


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