如何指定一臺(tái)機(jī)械手

文/威猛巴頓菲爾美國(guó)公司 Jason Long

如何指定一臺(tái)機(jī)械手

文/威猛巴頓菲爾美國(guó)公司 Jason Long

作為一個(gè)注塑加工商，目前你的業(yè)務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域在哪里？明天的成型項(xiàng)目又會(huì)是什么？在決定什么樣的機(jī)械手最適合你的時(shí)候，你有必要對(duì)這些問(wèn)題做出回答。

為機(jī)械手選擇合適的設(shè)計(jì)是最大限度提高其價(jià)值的關(guān)鍵步驟之一。如果機(jī)械手沒(méi)有為重型的高有效荷重工作做好準(zhǔn)備，那它實(shí)際上就會(huì)變得無(wú)用。然而，當(dāng)機(jī)械手只需處理短距離搬運(yùn)、輕負(fù)載的任務(wù)時(shí)，購(gòu)買(mǎi)長(zhǎng)行程和高有效荷重的機(jī)械手則是浪費(fèi)你的金錢(qián)。

要正確指定機(jī)械手，你就需要全面地了解你目前業(yè)務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域，以及它可能發(fā)展的方向。既要為任何潛在的未來(lái)做好準(zhǔn)備，同時(shí)也不能不切實(shí)際。

本文的目的是幫助你利用自己的成型知識(shí)，來(lái)為你的下一臺(tái)機(jī)械手選擇正確的設(shè)計(jì)。

機(jī)械手設(shè)計(jì)的三個(gè)主要方面包括：安裝選項(xiàng)、有效荷重，以及前踢設(shè)計(jì)（用于大噸位注塑機(jī)）和后踢設(shè)計(jì)（用于小噸位注塑機(jī)）。

安裝選項(xiàng)

每個(gè)成型單元都是獨(dú)一無(wú)二的，而一臺(tái)新的機(jī)械手其最重要的要素之一是它要盡可能無(wú)縫地符合成型單元設(shè)計(jì)。在注塑機(jī)上安裝機(jī)械手的位置和它落下成品部件的地方，對(duì)于實(shí)現(xiàn)可能最為有效的成型過(guò)程是極其重要的。理想的情況是，機(jī)械手能夠提供橫梁模塊化，以使成型人員能夠移動(dòng)到不同的方向來(lái)適應(yīng)工作單元中的變化。

表 機(jī)械手的標(biāo)準(zhǔn)有效載荷推薦值

安裝一臺(tái)機(jī)械手有許多不同的位置，但4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)位置是操作人員的側(cè)面和后面以及T-座架和縱向。

從操作人員的側(cè)面和后面落下部件，對(duì)于需要空間讓操作者或模具安裝者能從注塑機(jī)兩側(cè)門(mén)進(jìn)入的應(yīng)用而言是很好的。注塑機(jī)的側(cè)面和后面經(jīng)常會(huì)使用更短的水平行程，因?yàn)椴恍枰嗟倪M(jìn)入。這是兩種最常見(jiàn)的機(jī)械手定位。

T-座架設(shè)計(jì)是一種分離不同部件的解決方案，無(wú)論是一側(cè)為“左面”、另一側(cè)為“右面”，還是把壞的部件落入一臺(tái)造粒機(jī)中，同時(shí)把好的部件轉(zhuǎn)移到另一側(cè)成型單元的下一個(gè)階段。這種設(shè)計(jì)也是可訂制的，因?yàn)槿绻斜匾瑱C(jī)械手可以偏向某一個(gè)側(cè)面，使它在一個(gè)方向上能夠達(dá)到稍遠(yuǎn)一些。T-座架易于進(jìn)入注塑機(jī)門(mén)的設(shè)計(jì)與一般的操作人員后面或側(cè)面設(shè)計(jì)是相同的。

縱向設(shè)計(jì)或L-安裝，對(duì)于需要節(jié)省地面空間的成型商來(lái)說(shuō)是最有用的。這種設(shè)計(jì)通過(guò)將部件放置在機(jī)器的合模端，使成型商可以比常規(guī)操作側(cè)面設(shè)計(jì)放置多50%的機(jī)器（基于平面布局）。它還可以使用一臺(tái)中央傳送機(jī)，將所有的部件帶到一個(gè)中央位置，而且需要的操作人員更少。為了使用這種設(shè)計(jì)，確保沒(méi)有障礙或越過(guò)注塑機(jī)合模單元，包括合模壓力缸、油過(guò)濾器、供水線或照明設(shè)備。成型商還應(yīng)該確保為梁的支撐腿留有空間，并且水平行程可以使它經(jīng)過(guò)壓板至少留有拉桿的寬度。

有效載荷的確定

針對(duì)當(dāng)前和未來(lái)的應(yīng)用需求，機(jī)械手應(yīng)該具有足夠的有效載荷能力。記住，有效載荷的確定不只是測(cè)量塑料部件的尺寸或者注射量：

有效再荷=注射量+EOAT（末端臂治具）重量+重心補(bǔ)償量。

例如，由于包含較重的材料和較堅(jiān)固的EOAT，當(dāng)以計(jì)算的所有有效載荷大小為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在500 t注塑機(jī)上的嵌入應(yīng)用可能需要機(jī)械手具有55～75 lb（1 lb=0.4536 kg）的有效載荷能力，盡管塑料部件本身的質(zhì)量只有2 lb。記住，在計(jì)算適當(dāng)?shù)挠行лd荷時(shí)，除參考隨附的機(jī)械手標(biāo)準(zhǔn)有效載荷推薦值外（見(jiàn)表），機(jī)械手的長(zhǎng)期可靠性和堅(jiān)固性也是重要的考慮因素。

前踢與后踢

中小型機(jī)器通常需要前踢（kick-forward）或者滑架向前的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)使壓板后面暢通，可以避開(kāi)障礙物，如短筒注射裝置上的料斗、具有進(jìn)料喉的干燥機(jī)、歌林柱及機(jī)器過(guò)道等（如圖1所示）。

大中型機(jī)器可以從采用后踢（kick-back）或滑架向后設(shè)計(jì)的機(jī)械手中獲益，此設(shè)計(jì)更加平衡，而且允許更重的有效載荷（如圖2所示）。如前所述，這個(gè)有效載荷考慮了EOAT的重量，所以當(dāng)成型商需要一種用于汽車儀表板、保險(xiǎn)杠或房屋墻面板的超大EOAT時(shí)，這種設(shè)計(jì)也是有用的。后踢也可以為模具上方的障礙物提供空隙，如芯筒和退扣架（unscrewing rack）等。

圖1 對(duì)于大中型成型機(jī)，后踢設(shè)計(jì)更平衡，而且允許更重的有效載荷

圖2 前踢設(shè)計(jì)更適合于中小噸位的注塑機(jī)。它們可以使壓板后側(cè)暢通以避開(kāi)障礙物

二次翻轉(zhuǎn)（secondary flip）或旋轉(zhuǎn)軸也可以幫助部件從較大的成型機(jī)上脫模。這些軸可以是氣動(dòng)或伺服驅(qū)動(dòng)，使部件在機(jī)械手退出成型區(qū)域時(shí)同時(shí)旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)。這使得部件在退出時(shí)更容易通過(guò)不好通過(guò)的空間。

有時(shí)候，采用1 500 t或以上的注塑機(jī)，注塑機(jī)高度上沒(méi)有安裝一臺(tái)龍門(mén)式機(jī)械手及清除高架起重機(jī)等障礙物的空間。大多數(shù)的機(jī)械手制造商提供與起重機(jī)聯(lián)動(dòng)的選項(xiàng)。這些聯(lián)鎖裝置有助于確保機(jī)械手停在一個(gè)安全的地方后才讓起重機(jī)離開(kāi)注塑機(jī)。

另一個(gè)提示是：機(jī)械手應(yīng)該便于3個(gè)維度同時(shí)編程以允許曲線運(yùn)動(dòng)，而不是采用嚴(yán)格的線性依次單獨(dú)動(dòng)作的編程。3維動(dòng)作使序列更高效，并可以減少機(jī)械手力學(xué)上的磨損和損壞。

要做到這點(diǎn)，必須正確指定機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器。今天，伺服驅(qū)動(dòng)器一般都是標(biāo)準(zhǔn)的，同時(shí)高速和重負(fù)荷應(yīng)用的伺服系統(tǒng)也可選擇。高速是針對(duì)10 s以下的周期所需要的，重負(fù)荷是針對(duì)如托盤(pán)或大型汽車零部件等應(yīng)用所需要的。

請(qǐng)注意，有些機(jī)械手制造商仍然使用氣動(dòng)缸代替伺服驅(qū)動(dòng)器。它們大都質(zhì)量不高、限制你的編程、阻礙你的有效載荷，而且需要比全伺服方案更多的維護(hù)。

機(jī)械手針對(duì)特殊的要求也應(yīng)該有現(xiàn)成的選項(xiàng)，如附加的輸入和輸出、額外的一扇檢修門(mén)、箱填充控件、延長(zhǎng)的電源線、工裝標(biāo)識(shí)和起重機(jī)聯(lián)鎖。

和往常一樣，這些都是通用的準(zhǔn)則。每臺(tái)成型機(jī)都是獨(dú)一無(wú)二的，應(yīng)用也有所不同，因而對(duì)于機(jī)械手的要求都是不同的。如果這些準(zhǔn)則對(duì)你的公司都不十分適用，那么請(qǐng)聯(lián)系你的機(jī)械手供應(yīng)商，它會(huì)與你合作，找出匹配你具體應(yīng)用的機(jī)械手。

關(guān)于作者

Jason Long是威猛巴頓菲爾美國(guó)公司（康涅狄格州托林頓）機(jī)械手和自動(dòng)化業(yè)務(wù)的區(qū)域經(jīng)理，他于2007年在威猛巴頓菲爾公司作為機(jī)械手現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員開(kāi)始其職業(yè)生涯。在加入威猛巴頓菲爾公司之前，他在SAS自動(dòng)化公司擔(dān)任了8年的高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)員。