文/威猛巴頓菲爾美國公司 Jason Long

如何指定一臺機械手

文/威猛巴頓菲爾美國公司 Jason Long

作為一個注塑加工商，目前你的業(yè)務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域在哪里？明天的成型項目又會是什么？在決定什么樣的機械手最適合你的時候，你有必要對這些問題做出回答。

為機械手選擇合適的設(shè)計是最大限度提高其價值的關(guān)鍵步驟之一。如果機械手沒有為重型的高有效荷重工作做好準備，那它實際上就會變得無用。然而，當機械手只需處理短距離搬運、輕負載的任務(wù)時，購買長行程和高有效荷重的機械手則是浪費你的金錢。

要正確指定機械手，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做好準備，同時也不能不切實際。

本文的目的是幫助你利用自己的成型知識，來為你的下一臺機械手選擇正確的設(shè)計。

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

安裝選項

每個成型單元都是獨一無二的，而一臺新的機械手其最重要的要素之一是它要盡可能無縫地符合成型單元設(shè)計。在注塑機上安裝機械手的位置和它落下成品部件的地方，對于實現(xiàn)可能最為有效的成型過程是極其重要的。理想的情況是，機械手能夠提供橫梁模塊化，以使成型人員能夠移動到不同的方向來適應(yīng)工作單元中的變化。

表 機械手的標準有效載荷推薦值

安裝一臺機械手有許多不同的位置，但4個標準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，對于需要空間讓操作者或模具安裝者能從注塑機兩側(cè)門進入的應(yīng)用而言是很好的。注塑機的側(cè)面和后面經(jīng)常會使用更短的水平行程，因為不需要更多的進入。這是兩種最常見的機械手定位。

T-座架設(shè)計是一種分離不同部件的解決方案，無論是一側(cè)為“左面”、另一側(cè)為“右面”，還是把壞的部件落入一臺造粒機中，同時把好的部件轉(zhuǎn)移到另一側(cè)成型單元的下一個階段。這種設(shè)計也是可訂制的，因為如果有必要，機械手可以偏向某一個側(cè)面，使它在一個方向上能夠達到稍遠一些。T-座架易于進入注塑機門的設(shè)計與一般的操作人員后面或側(cè)面設(shè)計是相同的。

縱向設(shè)計或L-安裝，對于需要節(jié)省地面空間的成型商來說是最有用的。這種設(shè)計通過將部件放置在機器的合模端，使成型商可以比常規(guī)操作側(cè)面設(shè)計放置多50%的機器（基于平面布局）。它還可以使用一臺中央傳送機，將所有的部件帶到一個中央位置，而且需要的操作人員更少。為了使用這種設(shè)計，確保沒有障礙或越過注塑機合模單元，包括合模壓力缸、油過濾器、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)過壓板至少留有拉桿的寬度。

有效載荷的確定

針對當前和未來的應(yīng)用需求，機械手應(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+重心補償量。

例如，由于包含較重的材料和較堅固的EOAT，當以計算的所有有效載荷大小為標準時，在500 t注塑機上的嵌入應(yīng)用可能需要機械手具有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，在計算適當?shù)挠行лd荷時，除參考隨附的機械手標準有效載荷推薦值外（見表），機械手的長期可靠性和堅固性也是重要的考慮因素。

前踢與后踢

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

大中型機器可以從采用后踢（kick-back）或滑架向后設(shè)計的機械手中獲益，此設(shè)計更加平衡，而且允許更重的有效載荷（如圖2所示）。如前所述，這個有效載荷考慮了EOAT的重量，所以當成型商需要一種用于汽車儀表板、保險杠或房屋墻面板的超大EOAT時，這種設(shè)計也是有用的。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 對于大中型成型機，后踢設(shè)計更平衡，而且允許更重的有效載荷

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

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上脫模。這些軸可以是氣動或伺服驅(qū)動，使部件在機械手退出成型區(qū)域時同時旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)。這使得部件在退出時更容易通過不好通過的空間。

有時候，采用1 500 t或以上的注塑機，注塑機高度上沒有安裝一臺龍門式機械手及清除高架起重機等障礙物的空間。大多數(shù)的機械手制造商提供與起重機聯(lián)動的選項。這些聯(lián)鎖裝置有助于確保機械手停在一個安全的地方后才讓起重機離開注塑機。

另一個提示是：機械手應(yīng)該便于3個維度同時編程以允許曲線運動，而不是采用嚴格的線性依次單獨動作的編程。3維動作使序列更高效，并可以減少機械手力學上的磨損和損壞。

要做到這點，必須正確指定機械手驅(qū)動器。今天，伺服驅(qū)動器一般都是標準的，同時高速和重負荷應(yīng)用的伺服系統(tǒng)也可選擇。高速是針對10 s以下的周期所需要的，重負荷是針對如托盤或大型汽車零部件等應(yīng)用所需要的。

請注意，有些機械手制造商仍然使用氣動缸代替伺服驅(qū)動器。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。

機械手針對特殊的要求也應(yīng)該有現(xiàn)成的選項，如附加的輸入和輸出、額外的一扇檢修門、箱填充控件、延長的電源線、工裝標識和起重機聯(lián)鎖。

和往常一樣，這些都是通用的準則。每臺成型機都是獨一無二的，應(yīng)用也有所不同，因而對于機械手的要求都是不同的。如果這些準則對你的公司都不十分適用，那么請聯(lián)系你的機械手供應(yīng)商，它會與你合作，找出匹配你具體應(yīng)用的機械手。

關(guān)于作者

Jason Long是威猛巴頓菲爾美國公司（康涅狄格州托林頓）機械手和自動化業(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械手現(xiàn)場服務(wù)人員開始其職業(yè)生涯。在加入威猛巴頓菲爾公司之前，他在SAS自動化公司擔任了8年的高級自動化技術(shù)員。