鋼片注塑及整形后平面檢測(cè)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃偉添　李勝強(qiáng)　周仕雄

摘 ?要：本文主要圍繞鋼片注塑整形后，平面檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化裝置，控制流程設(shè)計(jì)，裝置應(yīng)用機(jī)械手、機(jī)器人、整形機(jī)、電檢機(jī)等設(shè)備，通過分析，搭建了以多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人、代替人工進(jìn)行取料以及分揀智能系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)建立坐標(biāo)系，編制工業(yè)機(jī)器人的示教程序及控制工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手、整形機(jī)及電檢機(jī)IO通訊等進(jìn)行的技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人? 平面檢測(cè)? 整形

一、鋼片注塑后平面度檢測(cè)自動(dòng)化裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

整形機(jī)是將注塑后的鋼片放在整形治具里，對(duì)鋼片和塑料平面沖壓整形的一種設(shè)備。整形機(jī)可以對(duì)鋼片注塑后平面沖壓定型及注塑完成的塑料產(chǎn)品冷壓水口。電檢機(jī)是對(duì)鋼片的平面度進(jìn)行分揀的一種設(shè)備。傳統(tǒng)的鋼片整形平面分揀，需要大量的人力進(jìn)行取料分揀的工作，操作人員需要高度集中注意力、勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性大及人員誤操作對(duì)產(chǎn)品浪費(fèi)。自動(dòng)化改造，以工業(yè)機(jī)器人作為主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人的靈活性好，可重復(fù)編程，極大提高系統(tǒng)的智能化。

二、問題提出

企業(yè)原有的傳人工生產(chǎn)方式，生產(chǎn)效率低，需要注塑機(jī)操作工，鋼片沖壓工，產(chǎn)品分揀裝配工等需要大量人員進(jìn)行工作，有沖壓設(shè)備，存在較大危險(xiǎn)性，有分揀裝配工作備，需要大批操作人員，并且手工操作，產(chǎn)品質(zhì)量存在缺陷，而新的生產(chǎn)方式可以解決以上問題，生產(chǎn)質(zhì)量得到更高的保證。

該系統(tǒng)主要是由多關(guān)節(jié)機(jī)器人、機(jī)械手、整形機(jī)、電檢機(jī)組成。主要功能：實(shí)現(xiàn)注塑后的鋼片進(jìn)行整形及平面度分揀自動(dòng)流水線，控制機(jī)器人取產(chǎn)品分揀，在加工過程中實(shí)現(xiàn)無人化，節(jié)約人力資源，提高經(jīng)濟(jì)效益。

三、改進(jìn)方法的提出與實(shí)施

1、改進(jìn)方法一：注塑、整形后平面檢測(cè)裝置控制要求，具體如下：1）對(duì)注塑后產(chǎn)品進(jìn)行平面整形。2）對(duì)產(chǎn)品平面度檢測(cè)進(jìn)行分揀。3）系統(tǒng)設(shè)置設(shè)備與設(shè)備之間進(jìn)行通訊防呆功能，防止信號(hào)干擾造成撞機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。4）能夠?qū)C(jī)器人是否有抓取到物體有判斷，當(dāng)物料在分揀過程出現(xiàn)掉落時(shí)，會(huì)有報(bào)警且機(jī)器人處于急停狀態(tài)。注塑、整形后平面檢測(cè)裝置系統(tǒng)，采用的以工業(yè)機(jī)器人作為分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)，整形機(jī)作為注塑后的鋼片平面度進(jìn)行整形，電檢機(jī)作為鋼片平面度檢測(cè)分揀，外設(shè)有觸摸屏顯示當(dāng)前工作站的實(shí)時(shí)加工信息。

改進(jìn)方法二：控制流程設(shè)計(jì)

1.機(jī)器人、機(jī)械手與整形機(jī)連接：機(jī)械手從注塑機(jī)取出注塑成型的鋼片放在整形機(jī)上，通過整形機(jī)沖壓冷壓進(jìn)行平面整形，六軸機(jī)器人再從整形機(jī)中取出分別放在兩臺(tái)電檢機(jī)上進(jìn)行平面檢測(cè)分揀，將良品與不良品分開擺放在流水線上，不斷循環(huán)。制作產(chǎn)品物料在流水線，設(shè)計(jì)產(chǎn)品送料裝置及其傳送機(jī)構(gòu)，確保產(chǎn)品送料自動(dòng)進(jìn)行，設(shè)計(jì)產(chǎn)品擺放結(jié)構(gòu)及其傳送機(jī)構(gòu)構(gòu)，確保產(chǎn)品檢測(cè)自動(dòng)進(jìn)行。

不同顏色的原材料隨機(jī)從送料裝置下料，并分別在 1 號(hào)傳輸線和 2 號(hào)傳輸線傳輸，由機(jī)器人取料，送到?jīng)_孔機(jī)工位進(jìn)行沖孔加工。加工完成后，機(jī)器人取出材料，運(yùn)行到顏色檢測(cè)工位，通過色標(biāo)傳感器進(jìn)行顏色判斷，并將黃顏色料塊碼放在靠近機(jī)器人的 2 號(hào)碼盤中，將藍(lán)顏色料塊碼放在遠(yuǎn)離機(jī)器人的 1 號(hào)碼盤中，不斷循環(huán)此過程。物料在流水線放置排列圖如下圖2所示。

2.機(jī)器人、機(jī)械手與整形機(jī)安裝校正：機(jī)械手從注塑機(jī)取出注塑成型的鋼片放在整形機(jī)上后，先對(duì)機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械原點(diǎn)校正，具體方法是：

1）設(shè)置工作原點(diǎn)，且記錄到主程序一條，并在每次運(yùn)行程序時(shí)，只執(zhí)行一次。

2）使用示教原點(diǎn)yuandian、抓取quliaiwei、1號(hào)電檢檢測(cè)點(diǎn)dianjiandeengdai與2號(hào)電檢檢測(cè)fang2，

3）設(shè)置目標(biāo)點(diǎn)的1號(hào)電檢良品位OKyoufangliaowei及不良品位NGyoufangliaowei，2號(hào)電檢良品位OKzuofangliaowei及不良品位NGzuofangliaowei，中途過度等目標(biāo)點(diǎn)，具體程序詳情請(qǐng)看附錄。

4）為了加快機(jī)器人的節(jié)拍，采用觸發(fā)時(shí)間來減少末端執(zhí)行器動(dòng)作時(shí)間。在線性運(yùn)動(dòng)過程中，在指定位置準(zhǔn)確地觸發(fā)事件（置位輸出信號(hào)）。

3、鋼片注塑后平面度檢測(cè)自動(dòng)化裝置在實(shí)際運(yùn)用中的效果

鋼片注塑后平面度檢測(cè)自動(dòng)化裝置，要求機(jī)器人在較短的工作節(jié)拍內(nèi)完成對(duì)兩臺(tái)電檢機(jī)形式進(jìn)行檢測(cè)分揀工件;機(jī)器人內(nèi)部需要內(nèi)設(shè)氣路與電路接頭，防止在搬運(yùn)工件過程中造成管線的纏繞，而且對(duì)于機(jī)器人重復(fù)定位要求精度要到0.05毫米的范圍內(nèi);機(jī)器人內(nèi)部需要與電檢機(jī)及整形機(jī)之間構(gòu)建起通訊連接;由于目標(biāo)工件重量較輕，工件重量低于10kg，整個(gè)工作站范圍不超過900mm，所以本次工作站設(shè)計(jì)主要采用的是埃斯頓公司ER10-900-MI的輕量化的6軸機(jī)器人，在控制器內(nèi)部搭載16位數(shù)字輸人＼輸出，用于其他設(shè)備。

機(jī)器人與整型機(jī)通訊：本次通訊采用了IO通訊，機(jī)臺(tái)之間信息交換較少，既簡(jiǎn)單、廉價(jià)而且高效的，能夠滿足本次的設(shè)計(jì)需求。信號(hào)連接配置，該機(jī)器人提供16位數(shù)字輸出與16位數(shù)子輸入，連接方式為NPN的接法。

機(jī)器人與整型機(jī)的控制;整形機(jī)是將注塑后的鋼片放在整形治具里，對(duì)鋼片及塑料平面沖壓整形，完成對(duì)鋼片注塑后，平面沖壓定型及注塑完成的取出塑料產(chǎn)品冷壓水口后，電檢機(jī)進(jìn)

行對(duì)鋼片進(jìn)行分揀，設(shè)計(jì)依靠工業(yè)機(jī)器人以其靈活性好，可重復(fù)編程，極大提高系統(tǒng)的智能化。

工業(yè)機(jī)器人作為主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，圖3.是系統(tǒng)流程控制原理圖。

四、自我總結(jié)

平面度檢測(cè)自動(dòng)化裝置，涉及注塑機(jī)成型工藝、機(jī)械手取件操作、機(jī)器人檢測(cè)分揀等工藝技術(shù)，涉及電檢機(jī)、整形機(jī)與機(jī)器人之間的通信技術(shù)，具有一定的專業(yè)技術(shù)和專業(yè)技能。所以具體到實(shí)施中，要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，對(duì) 平面度檢測(cè)自動(dòng)化裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到機(jī)構(gòu)合理，操作使用和調(diào)試方便，減少故障，提高生產(chǎn)合格率。對(duì)機(jī)器人編程進(jìn)行優(yōu)化，做到最優(yōu)化節(jié)拍，大大減少實(shí)際機(jī)器人工作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。