钢片注塑及整形后平面检测装置系统设计

黄伟添　李胜强　周仕雄

摘  要：本文主要圍绕钢片注塑整形后，平面检测系统的自动化装置，控制流程设计，装置应用机械手、机器人、整形机、电检机等设备，通过分析，搭建了以多关节型工业机器人、代替人工进行取料以及分拣智能系统，对该系统建立坐标系，编制工业机器人的示教程序及控制工业机器人与机械手、整形机及电检机IO通讯等进行的技术改进，实现机器换人。

关键词：工业机器人  平面检测  整形

一、钢片注塑后平面度检测自动化装置系统简介：

整形机是将注塑后的钢片放在整形治具里，对钢片和塑料平面冲压整形的一种设备。整形机可以对钢片注塑后平面冲压定型及注塑完成的塑料产品冷压水口。电检机是对钢片的平面度进行分拣的一种设备。传统的钢片整形平面分拣，需要大量的人力进行取料分拣的工作，操作人员需要高度集中注意力、劳动强度大、危险性大及人员误操作对产品浪费。自动化改造，以工业机器人作为主要的执行机构。工业机器人的灵活性好，可重复编程，极大提高系统的智能化。

二、问题提出

企业原有的传人工生产方式，生产效率低，需要注塑机操作工，钢片冲压工，产品分拣装配工等需要大量人员进行工作，有冲压设备，存在较大危险性，有分拣装配工作备，需要大批操作人员，并且手工操作，产品质量存在缺陷，而新的生产方式可以解决以上问题，生产质量得到更高的保证。

该系统主要是由多关节机器人、机械手、整形机、电检机组成。主要功能：实现注塑后的钢片进行整形及平面度分拣自动流水线，控制机器人取产品分拣，在加工过程中实现无人化，节约人力资源，提高经济效益。

三、改进方法的提出与实施

1、改进方法一：注塑、整形后平面检测装置控制要求，具体如下：1）对注塑后产品进行平面整形。2）对产品平面度检测进行分拣。3）系统设置设备与设备之间进行通讯防呆功能，防止信号干扰造成撞机的风险。4）能够对机器人是否有抓取到物体有判断，当物料在分拣过程出现掉落时，会有报警且机器人处于急停状态。注塑、整形后平面检测装置系统，采用的以工业机器人作为分拣执行机构，整形机作为注塑后的钢片平面度进行整形，电检机作为钢片平面度检测分拣，外设有触摸屏显示当前工作站的实时加工信息。

改进方法二：控制流程设计

1.机器人、机械手与整形机连接：机械手从注塑机取出注塑成型的钢片放在整形机上，通过整形机冲压冷压进行平面整形，六轴机器人再从整形机中取出分别放在两台电检机上进行平面检测分拣，将良品与不良品分开摆放在流水线上，不断循环。制作产品物料在流水线，设计产品送料装置及其传送机构，确保产品送料自动进行，设计产品摆放结构及其传送机构构，确保产品检测自动进行。

不同颜色的原材料随机从送料装置下料，并分别在 1 号传输线和 2 号传输线传输，由机器人取料，送到冲孔机工位进行冲孔加工。加工完成后，机器人取出材料，运行到颜色检测工位，通过色标传感器进行颜色判断，并将黄颜色料块码放在靠近机器人的 2 号码盘中，将蓝颜色料块码放在远离机器人的 1 号码盘中，不断循环此过程。物料在流水线放置排列图如下图2所示。

2.机器人、机械手与整形机安装校正：机械手从注塑机取出注塑成型的钢片放在整形机上后，先对机器人进行机械原点校正，具体方法是：

1）设置工作原点，且记录到主程序一条，并在每次运行程序时，只执行一次。

2）使用示教原点yuandian、抓取quliaiwei、1号电检检测点dianjiandeengdai与2号电检检测fang2，

3）设置目标点的1号电检良品位OKyoufangliaowei及不良品位NGyoufangliaowei，2号电检良品位OKzuofangliaowei及不良品位NGzuofangliaowei，中途过度等目标点，具体程序详情请看附录。

4）为了加快机器人的节拍，采用触发时间来减少末端执行器动作时间。在线性运动过程中，在指定位置准确地触发事件（置位输出信号）。

3、钢片注塑后平面度检测自动化装置在实际运用中的效果

钢片注塑后平面度检测自动化装置，要求机器人在较短的工作节拍内完成对两台电检机形式进行检测分拣工件;机器人内部需要内设气路与电路接头，防止在搬运工件过程中造成管线的缠绕，而且对于机器人重复定位要求精度要到0.05毫米的范圍内;机器人内部需要与电检机及整形机之间构建起通讯连接;由于目标工件重量较轻，工件重量低于10kg，整个工作站范围不超过900mm，所以本次工作站设计主要采用的是埃斯顿公司ER10-900-MI的轻量化的6轴机器人，在控制器内部搭载16位数字输人＼输出，用于其他设备。

机器人与整型机通讯：本次通讯采用了IO通讯，机台之间信息交换较少，既简单、廉价而且高效的，能够满足本次的设计需求。信号连接配置，该机器人提供16位数字输出与16位数子输入，连接方式为NPN的接法。

机器人与整型机的控制;整形机是将注塑后的钢片放在整形治具里，对钢片及塑料平面冲压整形，完成对钢片注塑后，平面冲压定型及注塑完成的取出塑料产品冷压水口后，电检机进

行对钢片进行分拣，设计依靠工业机器人以其灵活性好，可重复编程，极大提高系统的智能化。

工业机器人作为主要的执行机构，图3.是系统流程控制原理图。

四、自我总结

平面度检测自动化装置，涉及注塑机成型工艺、机械手取件操作、机器人检测分拣等工艺技术，涉及电检机、整形机与机器人之间的通信技术，具有一定的专业技术和专业技能。所以具体到实施中，要针对现场实际需求，对 平面度检测自动化装置进行优化设计，做到机构合理，操作使用和调试方便，减少故障，提高生产合格率。对机器人编程进行优化，做到最优化节拍，大大减少实际机器人工作时间，提高生产效率。