为什么选择五轴机械手

作者:文/本刊记者 Matt Naitove 文章来源:PT《现代塑料》2015年4月刊 发布时间:2015-04-21
已经有许多应用证明,五轴线性机械手比标准的三轴线性机械手更能干,且比六轴关节型机械手更具成本效益.法国Sepro Robotique公司的实际销售情况也表明,五轴线性机械手正得到越来越多加工商的青睐.本文基于一个实际的生产演示,对五轴线性机械手的优势以及其能够执行的具体任务进行了详细介绍.

已经有许多应用证明,五轴线性机械手比标准的三轴线性机械手更能干,且比六轴关节型机械手更具成本效益。法国Sepro Robotique公司的实际销售情况也表明,五轴线性机械手正得到越来越多加工商的青睐。本文基于一个实际的生产演示,对五轴线性机械手的优势以及其能够执行的具体任务进行了详细介绍。

为什么“五”这个数字比“三”和“六”好呢?当涉及到机械手的运动轴时,这个问题更容易解释。法国Sepro Robotique公司(以下简称“Sepro”,美国办事处位于宾夕法尼亚沃伦代尔)表示,该公司已经看到五轴线性机械手的销售开始起步,这些机械手比标准的三轴线性机械手更能干,与六轴关节型机械手(Sepro也提供)相比,往往更具成本效益。

以标准的三轴线性机械手为基础,Sepro的5X产品线添加了一个与Staubli机器人公司(美国办事处在南卡罗来纳州邓肯)合作开发的二轴伺服手腕。该公司表示,在5X产品线于Fakuma 2012展会亮相后的两年时间里,这些设备的销售量已经增长了9倍,与2013相比,2014年的销售业绩实现了翻番。目前,5X是Sepro增长最快的新产品线。

一切尽在“手腕”中

这些产品深受欢迎的原因大概包括以下几点:

1.成型商对抓取和下游定位的高精度与灵活性提出了越来越高的要求。以高速度装入多个插件或在紧凑的模具空间中脱模复杂部件所需的多个动作,能通过此附加轴变得更容易。对于次级操作如使部件边缘通过高温的夹具或者将部件放置在托盘中的不同位置,也同样如此。与气动手腕不同,伺服手腕能以任何角度抓取部件,并与其他的机械手动作同步执行多个伺服动作。

2.对不同模具和机器的适应性。在软件中重新编程伺服动作的能力对于要转换工装的订制成型商尤为重要。

3.伺服手腕可实现洁净操作,适用于医疗和其他不允许颗粒存在的应用。

4.伺服手腕操作提供了高精度和可重复性,它采用位置编码器准确识别驱动轴在任一时刻的位置,且其系统控制可以通过五根轴上的全部伺服电动机整合位置信号,从而精确定位抓取器和部件在任意时间所处的空间位置。

上述许多对于复杂部件的操作任务被分配给六轴关节型机械手,但事实上,线性直角坐标机械手进入模具的时间更短,且能提供更简单的编程。

如何成型一个装满水的杯子

法国注塑机制造商Billion公司通过生产演示充分展现了五轴机械手的上述能力。一台Sepro 5X机器人被安装在Billion Select 200全电动二级注塑机上,以生产内部注水且有漂浮物的杯子,这种模内装配的演示涉及到多级注塑(Billion的一个专业)。生产所用模具由法国MIHB公司提供,针对多步骤的过程,该模具使用了两个旋转板。

成型的具体步骤是:

1. 注塑机在模具的两侧成型容器的顶部和底部。两块旋转板中的一块夹持杯盖。另一块旋转板夹持杯体。一块板嵌入移动的半模中,另一块嵌入固定的半模中,但两者都通过一根轴连接到移动的半模。

2. 模具打开,两块旋转板指向前旋转180°,使杯子的两个部分在方向上保持一致。一块板再次缩回进入固定半模,Sepro机器人下降并把部件取出,然后旋转180°把漂浮物插入这个新的杯体之中。

3. 夹持杯体的板压向另一块板,用轻微力度把杯子的两个部分夹持在一起。同时,机械手旋转90°并横向移动,把一根长的灌装注嘴插入杯盖上的孔内,将杯子内部注满2/3的水。

4. 机械手回缩,半模合并在一起,第二台Billion注塑设备在杯子顶部和底部之间的接缝处进行重叠注塑,形成不漏水的密封。

5. 模具打开,成品部件被取出,然后重复成型周期。

在这个演示中,机械手执行了多种功能:将漂浮物插入,向杯内灌装水,以及取出成品部件。这涉及到几个横向动作和模具区域内的两个旋转。

值得一提的是,用于成型杯盖和杯体的材料采用了伊士曼公司的Tritan透明共聚酯,带有色母料的Tritan用于重叠注塑密封。添加一个伺服手腕能使线性机械手(Sepro 5X型号)完成很多本应由昂贵的六轴关节型机械手执行的任务这个杯子脱模后密封,用水灌装,有一个塑料物体漂浮在其内部。在生产过程中,Sepro 5X机械手负责插入浮动元件、灌装水以及部件的取出。这涉及到几个横向运动和在模具区域内的两个旋转

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