鋼片注塑及整形后平面檢測裝置系統設計

黃偉添　李勝強　周仕雄

摘 ?要：本文主要圍繞鋼片注塑整形后，平面檢測系統的自動化裝置，控制流程設計，裝置應用機械手、機器人、整形機、電檢機等設備，通過分析，搭建了以多關節型工業機器人、代替人工進行取料以及分揀智能系統，對該系統建立坐標系，編制工業機器人的示教程序及控制工業機器人與機械手、整形機及電檢機IO通訊等進行的技術改進，實現機器換人。

關鍵詞：工業機器人? 平面檢測? 整形

一、鋼片注塑后平面度檢測自動化裝置系統簡介：

整形機是將注塑后的鋼片放在整形治具里，對鋼片和塑料平面沖壓整形的一種設備。整形機可以對鋼片注塑后平面沖壓定型及注塑完成的塑料產品冷壓水口。電檢機是對鋼片的平面度進行分揀的一種設備。傳統的鋼片整形平面分揀，需要大量的人力進行取料分揀的工作，操作人員需要高度集中注意力、勞動強度大、危險性大及人員誤操作對產品浪費。自動化改造，以工業機器人作為主要的執行機構。工業機器人的靈活性好，可重復編程，極大提高系統的智能化。

二、問題提出

企業原有的傳人工生產方式，生產效率低，需要注塑機操作工，鋼片沖壓工，產品分揀裝配工等需要大量人員進行工作，有沖壓設備，存在較大危險性，有分揀裝配工作備，需要大批操作人員，并且手工操作，產品質量存在缺陷，而新的生產方式可以解決以上問題，生產質量得到更高的保證。

該系統主要是由多關節機器人、機械手、整形機、電檢機組成。主要功能：實現注塑后的鋼片進行整形及平面度分揀自動流水線，控制機器人取產品分揀，在加工過程中實現無人化，節約人力資源，提高經濟效益。

三、改進方法的提出與實施

1、改進方法一：注塑、整形后平面檢測裝置控制要求，具體如下：1）對注塑后產品進行平面整形。2）對產品平面度檢測進行分揀。3）系統設置設備與設備之間進行通訊防呆功能，防止信號干擾造成撞機的風險。4）能夠對機器人是否有抓取到物體有判斷，當物料在分揀過程出現掉落時，會有報警且機器人處于急停狀態。注塑、整形后平面檢測裝置系統，采用的以工業機器人作為分揀執行機構，整形機作為注塑后的鋼片平面度進行整形，電檢機作為鋼片平面度檢測分揀，外設有觸摸屏顯示當前工作站的實時加工信息。

改進方法二：控制流程設計

1.機器人、機械手與整形機連接：機械手從注塑機取出注塑成型的鋼片放在整形機上，通過整形機沖壓冷壓進行平面整形，六軸機器人再從整形機中取出分別放在兩臺電檢機上進行平面檢測分揀，將良品與不良品分開擺放在流水線上，不斷循環。制作產品物料在流水線，設計產品送料裝置及其傳送機構，確保產品送料自動進行，設計產品擺放結構及其傳送機構構，確保產品檢測自動進行。

不同顏色的原材料隨機從送料裝置下料，并分別在 1 號傳輸線和 2 號傳輸線傳輸，由機器人取料，送到沖孔機工位進行沖孔加工。加工完成后，機器人取出材料，運行到顏色檢測工位，通過色標傳感器進行顏色判斷，并將黃顏色料塊碼放在靠近機器人的 2 號碼盤中，將藍顏色料塊碼放在遠離機器人的 1 號碼盤中，不斷循環此過程。物料在流水線放置排列圖如下圖2所示。

2.機器人、機械手與整形機安裝校正：機械手從注塑機取出注塑成型的鋼片放在整形機上后，先對機器人進行機械原點校正，具體方法是：

1）設置工作原點，且記錄到主程序一條，并在每次運行程序時，只執行一次。

2）使用示教原點yuandian、抓取quliaiwei、1號電檢檢測點dianjiandeengdai與2號電檢檢測fang2，

3）設置目標點的1號電檢良品位OKyoufangliaowei及不良品位NGyoufangliaowei，2號電檢良品位OKzuofangliaowei及不良品位NGzuofangliaowei，中途過度等目標點，具體程序詳情請看附錄。

4）為了加快機器人的節拍，采用觸發時間來減少末端執行器動作時間。在線性運動過程中，在指定位置準確地觸發事件（置位輸出信號）。

3、鋼片注塑后平面度檢測自動化裝置在實際運用中的效果

鋼片注塑后平面度檢測自動化裝置，要求機器人在較短的工作節拍內完成對兩臺電檢機形式進行檢測分揀工件;機器人內部需要內設氣路與電路接頭，防止在搬運工件過程中造成管線的纏繞，而且對于機器人重復定位要求精度要到0.05毫米的范圍內;機器人內部需要與電檢機及整形機之間構建起通訊連接;由于目標工件重量較輕，工件重量低于10kg，整個工作站范圍不超過900mm，所以本次工作站設計主要采用的是埃斯頓公司ER10-900-MI的輕量化的6軸機器人，在控制器內部搭載16位數字輸人＼輸出，用于其他設備。

機器人與整型機通訊：本次通訊采用了IO通訊，機臺之間信息交換較少，既簡單、廉價而且高效的，能夠滿足本次的設計需求。信號連接配置，該機器人提供16位數字輸出與16位數子輸入，連接方式為NPN的接法。

機器人與整型機的控制;整形機是將注塑后的鋼片放在整形治具里，對鋼片及塑料平面沖壓整形，完成對鋼片注塑后，平面沖壓定型及注塑完成的取出塑料產品冷壓水口后，電檢機進

行對鋼片進行分揀，設計依靠工業機器人以其靈活性好，可重復編程，極大提高系統的智能化。

工業機器人作為主要的執行機構，圖3.是系統流程控制原理圖。

四、自我總結

平面度檢測自動化裝置，涉及注塑機成型工藝、機械手取件操作、機器人檢測分揀等工藝技術，涉及電檢機、整形機與機器人之間的通信技術，具有一定的專業技術和專業技能。所以具體到實施中，要針對現場實際需求，對 平面度檢測自動化裝置進行優化設計，做到機構合理，操作使用和調試方便，減少故障，提高生產合格率。對機器人編程進行優化，做到最優化節拍，大大減少實際機器人工作時間，提高生產效率。