CN104552831A - 一种带摆动机构的注塑机机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带摆动机构的注塑机机械手，属于注塑机技术领域。它解决了现有取料机械手不能对型腔进行清洗等技术问题。一种带摆动机构的注塑机机械手，包括一个支架，支架上具有一个支撑板，支撑板上平行设置有两个支撑柱，两个支撑柱的内端上分别设置有皮带轮一和皮带轮二，皮带轮一和皮带轮二之间连接有一个齿形皮带，齿形皮带的两个侧面上分别设置有能够将型腔内的工件取出的定料机构和能够对型腔进行清洗的清洗机构，支架与齿形皮带之间设置有一能够带动清洗机构和定料机构上下移动的升降机构，支架与机架之间设置有一个能够带动支架在水平面内摆动的摆动机构。本发明具有能够对型腔进行清洗等优点。

Description

一种带摆动机构的注塑机机械手

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种带摆动机构的注塑机机械手。

背景技术

注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、卧式和立卧复合式。注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统和取料机械手等组成。

注塑机是塑料加工业中使用量最大的加工机械，不仅有大量的产品可用注塑机直接生产，而且还是组成注拉吹工艺的关键设备。中国已成为世界塑机台件生产的第一大国，促进中国注塑机设备制造业发展的原因在于：一是与国际著名企业进行合资及技术合作；二是中国企业逐渐适应了机械零部件的国际釆购方式，掌握了釆购渠道。同时，我国注塑机的生产还呈现出很强的区域特色，浙江的宁波和广东的东莞等地，已成为我国乃至全球重要的注塑机生产基地。

由于注塑机械手能够大幅度的提高生产率和降低生产成本，能够稳定和提高注塑产品的质量，避免因人为的操作失误而造成的损失。因此，注塑机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。目前国内的注塑机机械手类型比较简单，且大都用于取件，而不能实现其他的功能。

对于一些表面精度较高、尺寸较小的注塑件，取料非常麻烦， 传统的人工取料时容易被高温的模具烫伤，而传统的机械手一般采用的是夹爪，取料时，由于工件较小，容易夹持不准导致工件掉落，造成注塑机故障。

在专利(CN 102350774A)中公开了一种注塑机用机械手，包括连接板以及设置在连接板端部的旋转马达，还包括设置在连接板一板面上的半成品抓取板以及设置在连接板另一板面处的成品抓取板，成品抓取板通过一成品机械臂与旋转马达相连，半成品抓取板通过安装板固定在连接板另一板面上，安装板上设置有与半成品抓取板固连的第一气缸，机械臂上还设置有第二气缸，成品机械臂通过第二气缸与成品抓取板相连，提高了生产效率和操作安全性，但是对于尺寸较小、精度要求较高的注塑件，该装置不能准确的对工件进行抓取，而且该机械手采用的是气缸驱动，其精度较低；对于工件表面精度要求较高的注塑件，模具上型腔的清洁度要求非常高，由于注塑时容易在型腔的边角处产生毛边等杂物，对下一个注塑行程中注塑出来工件的精度造成影响。

另外，采用夹爪来夹取工件容易损坏工件本身。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种带摆动机构的注塑机机械手，本发明所要解决的技术问题是在机械手上设置一个清洗机构，能够在取料完成后对型腔进行清洗，同时减少工件的损坏。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种带摆动机构的注塑机机械手，注塑机包括机架和型腔，其特征在于，本机械手包括一个支架，所述的支架上具有一个支撑板，所述的支撑板上平行设置有两个支撑柱，所述两个支撑柱的内端上分别设置有皮带轮一和皮带轮二，所述的皮带轮一和皮带轮二之间连接有一个齿形皮带，所述齿形皮带的两个侧面上分别设置有能够将 型腔内的工件取出的定料机构和能够对型腔进行清洗的清洗机构，所述的支架与齿形皮带之间设置有一个能够带动所述的清洗机构和定料机构上下移动的升降机构，所述的支架与机架之间设置有一个能够带动支架在水平面内摆动的摆动机构，所述的定料机构包括一个固定在齿形皮带左侧的取料臂，所述取料臂上端与一个气泵相连，所述取料臂的下端设置有一个吸盘，所述的吸盘与气泵之间通过开设在取料臂内的吸气通道相通。

本发明的工作原理是：当注塑机开模时，固定在齿形皮带一侧的定料机构进行取料，定料机构将工件固定后由齿形皮带带动上移，由于清洗机构固定在齿形皮带的另一侧，定料机构上移时，清洗机构下移，当清洗机构下移至设定位置时，清洗机构对型腔内进行清洗，当工件的固定和型腔的清洗均完成后，升降机构将工件移动至机架之上，摆动机构将工件转动移动角度，使工件位于工件存放容器的正上方，定料机构松开工件，使工件掉入存放容器中。由于设置有清洗机构，能够在注塑机的每一次开模时都对型腔进行清洗，从而保证型腔的清洁，提高注塑成型时工件精度和美观度；清洗机构和定料机构位于齿形皮带的两侧，定料机构和清洗机构能够迅速的完成进入型腔和离开型腔的动作，动作敏捷，工作效率高。气泵在吸盘处产生一定的真空度，使工件能够被吸附在吸盘上，这与传统的夹爪夹取工件的结构相比，能够更好的保护工件不受机械手的损坏，以适应外表要求高、尺寸较小的工件的取料；吸盘为橡胶材质制成。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的清洗机构包括一个固定设置在齿形皮带右侧的清洗臂，所述清洗臂的上端与所述的气泵相连，所述清洗臂的下端设置有若干个喷嘴，所述的喷嘴与气泵之间通过开设在清洗臂内的喷气通道相通。在完成一个注塑周期后，型腔内的凹模和凸模上可能会存在一些塑料毛边、杂质等，对下一次的注塑产生影响，特别是影响工件的外 观；气泵对喷嘴进行喷气，使伸入到型腔内的喷嘴能够对型腔的内壁(凹模和凸模)清洗；清洗臂固定在齿形皮带的右侧，而取料臂固定在齿形皮带的左侧(这里所说的左侧和右侧是指操作者站在机架的右侧，正对本机械手时的方位)，取料臂下移时，清洗臂上移，当清洗臂将工件固定后上移时，清洗臂下移进入型腔对型腔进行清洗；喷嘴有四个，且均匀分布在清洗臂的下端，喷嘴朝向与清洗臂垂直的方向。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的齿形皮带还与一个皮带轮三啮合，所述的皮带轮三与一个电机一的输出轴相连；皮带轮一和皮带轮二的直径相同，所述皮带轮三的直径大于所述的皮带轮一和皮带轮二。皮带轮一和皮带轮二对齿形皮带进行支撑和张紧，皮带轮三通过电机一对齿形皮带进行传动，为了使皮带轮三能够与齿形皮带紧密的啮合，皮带轮三的直径稍大于皮带轮一和皮带轮二的直径，使夹于皮带轮三两侧的齿形皮带对皮带轮三具有一个夹紧力，能够保证皮带轮三与齿形皮带稳定的啮合。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的升降机构包括一块升降板，所述的电机一固定设置在升降板上，所述的升降板固定设置有一个螺母，所述的支架上固定设置有电机二，所述电机二的输出轴上固设有一根与所述的螺母配合的螺杆。通过螺杆和螺母的配合，将电机的旋转运动转换为升降板的上下运动，在定料机构完成对工件的固定、清洗机构完成对型腔的清洗后，升降机构将整个支架上升至一定高度，从而退出注塑机的合膜区域。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的支架上还固定设置有一根导杆，所述的升降板上开设有一个导向孔，所述的导杆插设在所述的导向孔内。导杆和支架上螺杆一起，能够使升降板不会与螺杆之间发生相对摆动，从而皮带轮三能够稳定 的与齿形皮带啮合。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的摆动机构包括一个固定在机架上的电机三，所述电机三的输出轴上设有齿轮一，所述的支架上固定设置有一根摆动轴，所述的摆动轴上设置有与齿轮一配合的齿轮二。电机三的转动能够使与摆动轴固定连接的支架沿摆动轴摆动，在完成工件的固定和清洗后摆动机构使整个支架旋转一定角度，使工件从支架的正上方移动至机架的侧面，使工件能够顺利的掉入工件存放容器中；电机三的壳体焊接在机架上，摆动轴的上端设置有连接法兰，连接法兰与支架之间通过螺栓连接；摆动轴与机架之间通过轴承固定。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的支撑板上开设有导向槽，所述的皮带轮三与一个升降杆的内端相连，所述升降杆的外端和两个支撑柱的外端均设置有滚轮，所述的滚轮卡接在所述的导向槽内并能在所述的导向槽内滚动。升降板上下移动时，支撑柱和升降杆也随之同步移动，导向槽用于对支撑柱和升降杆移动时的导向，滚轮固定在支撑柱和升降杆的外端，减小摩擦，使升降机构工作更加顺畅。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的支撑板上还设置有一块连接板，所述的连接板上开设有三个定位孔，所述的两个支撑柱和升降杆分别穿设在所述的三个定位孔内。连接板上的三个定位孔将两个支撑柱和升降杆三者的轴间距固定，使齿形皮带始终处于张紧状态下。

在上述的一种带摆动机构的注塑机机械手中，所述的取料臂和清洗臂与气泵之间均通过软管相连，所述的气泵上设置有一个控制器。取料臂和清洗臂的上端均设有与软管连接的连接柱，控制器具有以下功能：通过气泵对清洗机构中的喷头处产生高压气流、在定料机构的吸盘处产生一定的真空、清洗机构和定料机构的开启和关闭的控制等，电机一、电机二、电机三和控制器均与 注塑机上的ECU相连，ECU根据开模和合膜时间、注塑机的工作状态、是否异常等信息的综合，使电机一、电机二、电机三和控制器能够准确的对本机械手的各个部件进行动作，从而完成注塑机的取料和清洗。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本注塑机专用机械手上设置有一个清洗机构，在完成一个注塑周期后，型腔内的凹模和凸模上可能会存在一些塑料毛边、杂质等，对下一次的注塑产生影响，特别是影响工件的外观；气泵对喷嘴进行喷气，使伸入到型腔内的喷嘴能够对型腔的内壁(凹模和凸模)清洗。

2、本注塑机专用机械手上的定料机构采用的是吸盘结构，气泵在吸盘处产生一定的真空度，使工件能够被吸附在吸盘上，这与传统的夹爪夹取工件的结构相比，能够更好的保护工件不受机械手的损坏，以适应外表要求高、尺寸较小的工件的取料。

附图说明

图1是本取料机械手与注塑机之间的装配结构示意图。

图2是本取料机械手的整体结构示意图。

图3是本取料机械手在定料时取料臂和清洗臂在齿形皮带上的位置示意图。

图4是本取料机械手在清洗时取料臂和清洗臂在齿形皮带上的位置示意图。

图5是本取料机械手中清洗臂的半剖视图。

图6是本取料机械手中取料臂的半剖视图。

图7是本取料机械手中气泵、取料臂和清洗臂三者的连接关系示意图。

图8是本取料机械手在升降过程中齿形皮带与取料臂和清洗臂之间的位置关系示意图。

图9是本取料机械手中支架与连接板之间的装配图。

图10是图9的爆炸图。

图11是图9中A-A方向上的截面图。

图12是本取料机械手中连接板的结构示意图。

图中，1a、电机一；1b、电机二；1c、电机三；11、机架；12、型腔；2、气泵；21、控制器；3、支架；31、导杆；32、导向孔；4、支撑板；41、导向槽；42、滚轮；43、连接板；44、定位孔；45、支撑柱；51、齿形皮带；52、皮带轮一；53、皮带轮二；54、皮带轮三；6、定料机构；61、取料臂；62、吸盘；63、吸气通道；7、清洗机构；71、清洗臂；72、喷嘴；73、喷气通道；8、升降机构；81、升降板；82、螺母；83、螺杆；84、升降杆；9、摆动机构；91、齿轮一；92、齿轮二；93、摆动轴。 

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，一种带摆动机构的注塑机机械手，注塑机包括机架11和型腔12，本机械手包括一个支架3，支架3上具有一个支撑板4，支撑板4上平行设置有两个支撑柱45，两个支撑柱45的内端上分别设置有皮带轮一52和皮带轮二53，皮带轮一52和皮带轮二53之间连接有一个齿形皮带51，齿形皮带51的两个侧面上分别设置有能够将型腔12内的工件取出的定料机构6和能够对型腔12进行清洗的清洗机构7，支架3与齿形皮带51之间设置有一个能够带动清洗机构7和定料机构6上下移动的升降机构8，支架3与机架11之间设置有一个能够带动支架3在水平面内摆动的摆动机构9。

如图2、图3、图4和图6所示，定料机构6包括一个固定在齿形皮带51左侧的取料臂61，取料臂61上端与一个气泵2相连， 取料臂61的下端设置有一个吸盘62，吸盘62与气泵2之间通过开设在取料臂61内的吸气通道63相通，气泵2在吸盘62处产生一定的真空度，使工件能够被吸附在吸盘62上，这与传统的夹爪夹取工件的结构相比，能够更好的保护工件不受机械手的损坏，以适应外表要求高、尺寸较小的工件的取料；吸盘62为橡胶材质制成。

如图2、图3、图4和图5所示，清洗机构7包括一个固定设置在齿形皮带51右侧的清洗臂71，清洗臂71的上端与气泵2相连，清洗臂71的下端设置有若干个喷嘴72，喷嘴72与气泵2之间通过开设在清洗臂71内的喷气通道73相通，在完成一个注塑周期后，型腔12内的凹模和凸模上可能会存在一些塑料毛边、杂质等，对下一次的注塑产生影响，特别是影响工件的外观；气泵2对喷嘴72进行喷气，使伸入到型腔12内的喷嘴72能够对型腔12的内壁(凹模和凸模)清洗；清洗臂71固定在齿形皮带51的右侧，而取料臂61固定在齿形皮带51的左侧(这里所说的左侧和右侧是指操作者站在机架11的右侧，正对本机械手时的方位)，取料臂61下移时，清洗臂71上移，当清洗臂71将工件固定后上移时，清洗臂71下移进入型腔12对型腔12进行清洗；喷嘴72有四个，且均匀分布在清洗臂71的下端，喷嘴72朝向与清洗臂71垂直的方向。

如图1和图8所示，齿形皮带51还与一个皮带轮三54啮合，皮带轮三54与一个电机一1a的输出轴相连；皮带轮一52和皮带轮二53的直径相同，皮带轮三54的直径大于皮带轮一52和皮带轮二53，皮带轮一52和皮带轮二53对齿形皮带51进行支撑和张紧，皮带轮三54通过电机一1a对齿形皮带51进行传动，为了使皮带轮三54能够与齿形皮带51紧密的啮合，皮带轮三54的直径稍大于皮带轮一52和皮带轮二53的直径，使夹于皮带轮三54两侧的齿形皮带51对皮带轮三54具有一个夹紧力，能够保证皮 带轮三54与齿形皮带51稳定的啮合。

如图1和图2所示，升降机构8包括一块升降板81，电机一1a固定设置在升降板81上，升降板81固定设置有一个螺母82，支架3上固定设置有电机二1b，电机二1b的输出轴上固设有一根与螺母82配合的螺杆83，通过螺杆83和螺母82的配合，将电机的旋转运动转换为升降板81的上下运动，在定料机构6完成对工件的固定、清洗机构7完成对型腔12的清洗后，升降机构8将整个支架3上升至一定高度，从而退出注塑机的合膜区域，支架3上还固定设置有一根导杆31，升降板81上开设有一个导向孔32，导杆31插设在导向孔32内，导杆31和支架3上螺杆83一起，能够使升降板81不会与螺杆83之间发生相对摆动，从而皮带轮三54能够稳定的与齿形皮带51啮合。

如图1和图2所示，摆动机构9包括一个固定在机架11上的电机三1c，电机三1c的输出轴上设有齿轮一91，支架3上固定设置有一根摆动轴93，摆动轴93上设置有与齿轮一91配合的齿轮二92，电机三1c的转动能够使与摆动轴93固定连接的支架3沿摆动轴93摆动，在完成工件的固定和清洗后摆动机构9使整个支架3旋转一定角度，使工件从支架3的正上方移动至机架11的侧面，使工件能够顺利的掉入工件存放容器中；电机三1c的壳体焊接在机架11上，摆动轴93的上端设置有连接法兰，连接法兰与支架3之间通过螺栓连接；摆动轴93与机架11之间通过轴承固定。

如1、图7、图9、图10图11和图12所示，支撑板4上开设有导向槽41，皮带轮三54与一个升降杆84的内端相连，升降杆84的外端和两个支撑柱45的外端均设置有滚轮42，滚轮42卡接在导向槽41内并能在导向槽41内滚动，升降板81上下移动时，支撑柱45和升降杆84也随之同步移动，导向槽41用于对支撑柱45和升降杆84移动时的导向，滚轮42固定在支撑柱45和 升降杆84的外端，减小摩擦，使升降机构8工作更加顺畅，支撑板4上还设置有一块连接板43，连接板43上开设有三个定位孔44，两个支撑柱45和升降杆84分别穿设在三个定位孔44内，连接板43上的三个定位孔44将两个支撑柱45和升降杆84三者的轴间距固定，使齿形皮带51始终处于张紧状态下，取料臂61和清洗臂71与气泵2之间均通过软管相连，气泵2上设置有一个控制器21，取料臂61和清洗臂71的上端均设有与软管连接的连接柱。

控制器21具有以下功能：通过气泵2对清洗机构7中的喷头处产生高压气流、在定料机构6的吸盘62处产生一定的真空、清洗机构7和定料机构6的开启和关闭的控制等，电机一1a、电机二1b、电机三1c和控制器21均与注塑机上的ECU相连，ECU根据开模和合膜时间、注塑机的工作状态、是否异常等信息的综合，使电机一1a、电机二1b、电机三1c和控制器21能够准确的对本机械手的各个部件进行动作，从而完成注塑机的取料和清洗。控制器21为市场上可以买到的现有控制器，比如PLC可编程控制器，单片机控制器等。

本发明的工作原理是：当注塑机开模时，固定在齿形皮带51一侧的定料机构6进行取料，定料机构6将工件固定后由齿形皮带51带动上移，由于清洗机构7固定在齿形皮带51的另一侧，定料机构6上移时，清洗机构7下移，当清洗机构7下移至设定位置时，清洗机构7对型腔12内进行清洗，当工件的固定和型腔12的清洗均完成后，升降机构8将工件移动至机架11之上，摆动机构9将工件转动移动角度，使工件位于工件存放容器的正上方，定料机构6松开工件，使工件掉入存放容器中。由于设置有清洗机构7，能够在注塑机的每一次开模时都对型腔12进行清洗，从而保证型腔12的清洁，提高注塑成型时工件精度和美观度；清洗机构7和定料机构6位于齿形皮带51的两侧，定料机构6 和清洗机构7能够迅速的完成进入型腔12和离开型腔12的动作，动作敏捷，工作效率高。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种带摆动机构的注塑机机械手，注塑机包括机架(11)和型腔(12)，其特征在于，本机械手包括一个支架(3)，所述的支架(3)上具有一个支撑板(4)，所述的支撑板(4)上平行设置有两个支撑柱(45)，所述两个支撑柱(45)的内端上分别设置有皮带轮一(52)和皮带轮二(53)，所述的皮带轮一(52)和皮带轮二(53)之间连接有一个齿形皮带(51)，所述齿形皮带(51)的两个侧面上分别设置有能够将型腔(12)内的工件取出的定料机构(6)和能够对型腔(12)进行清洗的清洗机构(7)，所述的支架(3)与齿形皮带(51)之间设置有一个能够带动所述的清洗机构(7)和定料机构(6)上下移动的升降机构(8)，所述的支架(3)与机架(11)之间设置有一个能够带动支架(3)在水平面内摆动的摆动机构(9)；所述的定料机构(6)包括一个固定在齿形皮带(51)左侧的取料臂(61)，所述取料臂(61)上端与一个气泵(2)相连，所述取料臂(61)的下端设置有一个吸盘(62)，所述的吸盘(62)与气泵(2)之间通过开设在取料臂(61)内的吸气通道(63)相通；所述的清洗机构(7)包括一个固定设置在齿形皮带(51)右侧的清洗臂(71)，所述清洗臂(71)的上端与所述的气泵(2)相连，所述清洗臂(71)的下端设置有若干个喷嘴(72)，所述的喷嘴(72)与气泵(2)之间通过开设在清洗臂(71)内的喷气通道(73)相通；所述的摆动机构(9)包括一个固定在机架(11)上的电机三(1c)，所述电机三(1c)的输出轴上设有齿轮一(91)，所述的支架(3)上固定设置有一根摆动轴(93)，所述的摆动轴(93)上设置有与齿轮一(91)配合的齿轮二(92)。

2.根据权利要求1所述的一种带摆动机构的注塑机机械手，其特征在于，所述的齿形皮带(51)还与一个皮带轮三(54)啮合，所述的皮带轮三(54)与一个电机一(1a)的输出轴相连；皮带轮一(52)和皮带轮二(53)的直径相同，所述皮带轮三(54)的直径大于所述的皮带轮一(52)和皮带轮二(53)。

3.根据权利要求2所述的一种带摆动机构的注塑机机械手，其特征在于，所述的升降机构(8)包括一块升降板(81)，所述的电机一(1a)固定设置在升降板(81)上，所述的升降板(81)固定设置有一个螺母(82)，所述的支架(3)上固定设置有电机二(1b)，所述电机二(1b)的输出轴上固设有一根与所述的螺母(82)配合的螺杆(83)。

4.根据权利要求3所述的一种带摆动机构的注塑机机械手，其特征在于，所述的支架(3)上还固定设置有一根导杆(31)，所述的升降板(81)上开设有一个导向孔(32)，所述的导杆(31)插设在所述的导向孔(32)内。

5.根据权利要求1所述的一种带摆动机构的注塑机机械手，其特征在于，所述的取料臂(61)和清洗臂(71)与气泵(2)之间均通过软管相连，所述的气泵(2)上设置有一个控制器(21)；所述的控制器(21)为单片机控制器。

6.根据权利要求2所述的一种带摆动机构的注塑机机械手，其特征在于，所述的支撑板(4)上开设有导向槽(41)，所述的皮带轮三(54)与一个升降杆(84)的内端相连，所述升降杆(84)的外端和两个支撑柱(45)的外端均设置有滚轮(42)，所述的滚轮(42)卡接在所述的导向槽(41)内并能在所述的导向槽(41)内滚动。

7.根据权利要求6所述的一种带摆动机构的注塑机机械手，其特征在于，所述的支撑板(4)上还设置有一块连接板(43)，所述的连接板(43)上开设有三个定位孔(44)，所述的两个支撑柱(45)和升降杆(84)分别穿设在所述的三个定位孔(44)内。