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目前市場(chǎng)上流行的高精密注塑機(jī)專用機(jī)器人，其控制系統(tǒng)是使用專用微處理器和接口構(gòu)成的最小控制系統(tǒng)。 在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，對(duì)定位精度沒有要求時(shí)，采用同步帶傳動(dòng)，行走部配置滑軌，用變頻調(diào)速器進(jìn)行調(diào)速控制。
本文提出了一種基于PLC控制的注塑機(jī)專用機(jī)械手，充分利用PLC靈活控制的特點(diǎn)，在行走部分配置滑軌，采用齒條小齒輪驅(qū)動(dòng)和變頻控制; 是高性價(jià)比的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
本文從機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制兩個(gè)層面對(duì)該機(jī)械進(jìn)行了較完整的論述。 引言在塑料制品中，按制品加工方法的不同進(jìn)行分類，主要可分為四大類。
一、是作為注射成型品
二、高精密注塑機(jī)成型品;
三、為了擠出成型品; 四是軋制成形品。 其中應(yīng)用面最廣，品種最多，精密度最高。 從注塑制品的產(chǎn)品類，到日常生活用品中的葫蘆碗、兒童玩具、精密工業(yè)設(shè)備上的零件，隨著各種高分子新材料的出現(xiàn)，許多金屬零件也有逐漸被這些新材料所取代的趨勢(shì)。 為了符合高精密注塑機(jī)制品生產(chǎn)自動(dòng)化的要求，保證產(chǎn)品的高質(zhì)量高效率，必須盡量減少人工干預(yù)。 基于這種思想，許多注塑機(jī)制造商將高精密注塑機(jī)專用機(jī)器人的裝置納入了顧客輔助選擇的范圍。 但是，在傳統(tǒng)的注射機(jī)中，幾乎沒有這種裝置，因此，開發(fā)適合注射機(jī)使用的專用輔助機(jī)器人成為了提高制造商產(chǎn)品競(jìng)爭力的重要手段和必然選擇。
行業(yè)狀況各種類型的機(jī)械手是自動(dòng)生產(chǎn)中不可缺少的重要設(shè)備。 特別是在危險(xiǎn)的情況下，在嚴(yán)重威脅人們安全和健康的環(huán)境下，采用機(jī)械手代替人具有非常重要的意義。 珠江三角洲地區(qū)的塑料工業(yè)非常發(fā)達(dá)，在國內(nèi)位居前列，在國際上也被珠江三角洲譽(yù)為世界工廠。 目前該行業(yè)使用的注射機(jī)專用機(jī)器人多為臺(tái)灣制造，如臺(tái)灣勁旅公司生產(chǎn)的勁旅品牌機(jī)器人、臺(tái)灣威得客國際股份有限公司生產(chǎn)的“威得客”W255系列注射機(jī)專用機(jī)器人等。 分析這種機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，其電氣控制系統(tǒng)一般采用微機(jī)最小系統(tǒng)或單片機(jī)系統(tǒng)，機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部分采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、變頻驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)。 在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，采用滑軌結(jié)構(gòu)配設(shè)同步帶傳動(dòng)，或采用滾珠齒輪齒條結(jié)構(gòu)配設(shè)滑軌。 整體設(shè)計(jì)思想是盡可能成熟的控制技術(shù)與機(jī)械零件和機(jī)構(gòu)相結(jié)合的產(chǎn)物基于PLC控制的注塑機(jī)專用機(jī)器人上述高精密注塑機(jī)專用機(jī)器人，對(duì)機(jī)器人制造商來說，由于是專用輔助設(shè)備，售價(jià)較高，特別是用于現(xiàn)有注塑機(jī)的設(shè)備改造，在經(jīng)濟(jì)上似乎“無法補(bǔ)償損失”。
“高性能價(jià)格比”這一注塑機(jī)專用機(jī)器人已成為所有注塑機(jī)制造商利用現(xiàn)有注塑機(jī)設(shè)備提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要選擇和最大需求。 3.1以PLC為核心的控制系統(tǒng)PLC是以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。 其最大特點(diǎn)是體積小、功能強(qiáng)、響應(yīng)速度快、可靠性高。 控制過程全部采用梯形圖方式編程。 隨時(shí)可以根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的要求隨機(jī)修改，具有擴(kuò)展性。 目前，PLC由世界知名的電氣控制設(shè)備制造商專業(yè)化研發(fā)、批量生產(chǎn)，因此生產(chǎn)成本低，價(jià)格低廉。 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，市場(chǎng)競(jìng)爭有進(jìn)一步降低價(jià)格的余地，為各行業(yè)廣泛采用這種控制系統(tǒng)提供了有利條件。 其控制系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。 圖1 PLC控制系統(tǒng)框圖中的人機(jī)界面也采用技術(shù)和技術(shù)上已經(jīng)十分熟悉的5.7’單色觸摸屏，采用手持式結(jié)構(gòu)，通過交互式操作界面，全中文模式，簡單易學(xué)。
內(nèi)置程序可以自由組合使用，可以自動(dòng)監(jiān)視和記錄故障。 可以隨時(shí)修改3個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和橫行軸變頻調(diào)速器的各參數(shù)，滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。 PLC讀取注塑機(jī)的開閉型信號(hào)和頂桿信號(hào)，通過編程運(yùn)行保證機(jī)器人和注塑機(jī)的動(dòng)作安全協(xié)調(diào)。 3.2機(jī)電傳動(dòng)模式在當(dāng)今技術(shù)更新越來越快的時(shí)代，誰跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，誰就有可能獲得市場(chǎng)。 目前市場(chǎng)上流行的注塑機(jī)專用機(jī)器人并不是沿用上述思路設(shè)計(jì)的。 本文將上述思想擴(kuò)展為設(shè)計(jì)模式：積木式結(jié)構(gòu)。 也就是說，系統(tǒng)中相對(duì)獨(dú)立的部件是在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，利用最高性能價(jià)格比的機(jī)構(gòu)進(jìn)行配置的。 對(duì)于本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，橫行軸由變頻電機(jī)配減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng); 上下軸及拉拔軸由氣缸驅(qū)動(dòng)。 使用進(jìn)口到橫行、拔出、上下行走機(jī)構(gòu)的高剛型直線導(dǎo)軌。 上下軸及拉拔軸組裝托架均使用市售的高剛型鋁合金型材，橫行軸采用螺旋齒條傳動(dòng)。
如上所述，通過在高性價(jià)比的機(jī)械上配置高性價(jià)比的控制系統(tǒng)，誕生了具有市場(chǎng)競(jìng)爭力的注塑成型機(jī)專用機(jī)器人。 基于上述設(shè)計(jì)思想，以O(shè)MRON公司的CPM2AE為例，該機(jī)型是面向中國客戶推出的PLC，性價(jià)比非常高。 筆者以此為核心，結(jié)合觸摸屏和LG變頻器，輔助上述機(jī)械驅(qū)動(dòng)部件，構(gòu)成注塑機(jī)專用機(jī)器人的硬件部分，相信軟件編程也不難用應(yīng)用技術(shù)人員熟知的梯形圖語言進(jìn)行制作該注塑機(jī)專用機(jī)器人已經(jīng)在生產(chǎn)中應(yīng)用。 制造成本比市場(chǎng)上的同型號(hào)機(jī)低近2萬元。 結(jié)束語實(shí)踐證明，利用足夠成熟的PLC技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)以及足夠成熟的先進(jìn)機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件，采用積木式框架，應(yīng)用工程師能夠迅速為企業(yè)設(shè)計(jì)制造急需的機(jī)電一體化設(shè)備。 成為設(shè)備改造、升級(jí)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、參加市場(chǎng)競(jìng)爭的有力武器。
