CN108819144A - 一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人及其取件方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人及其取件方法，涉及注塑机自动脱模技术领域，包括：机械手总成和取件工装总成，机械手总成包括取件安装部、机械臂和固定底座；取件工装总成包括工装平台、装夹部和伺服位移机构，装夹部设置在工装平台上，取件安装部与工装平台配合安装从而使得取件工装总成安装固定；每个公转式旋转装夹机构包括导向底座、夹紧装置和传动机构，公转式旋转装夹机构通过导向底座固定在工装平台上，导向底座上设有环形导轨，传动机构可驱动夹紧装置在环形导轨上绕注塑机模具上带弯角注塑件的轴线旋转；本发明通过公转式旋转装夹机构，实现复杂精准的空间路径和抓取动作，重复性一致性好，大幅降低劳动强度。

Description

一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人及其取件方法

技术领域

本发明涉及注塑机自动脱模技术领域，尤其是一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人及其取件方法。

背景技术

塑料注塑工艺包括注塑成型过程和取件过程，取件过程通常利用模具脱模顶出机构在模具开模时，将产品塑料件顶出，使产品塑料件与模具型腔分离，利用脱模机构顶出产品塑料件需要一个条件，就是产品的结构不能妨碍脱模运动，因此当为了使带有弯角结构的产品塑料件能够从模具中脱出，需要利用塑料弹性变形的特性，沿着模具型腔的角度进行旋转和直线位移，旋转角度和直线位移的角度与距离需要很准确；目前，常规模具脱模机构的一维运动不能将产品取出，如果在常规脱模机构增加额外的运动，导致模具结构异常复杂，因此，这种强制脱模仍使用手工方式进行，由于人手的动作轨迹角度、位移的方向与距离、力量等运动参数精度不可控，动作的重复精度很差，人手难以准确把握，因此导致产品塑料件变形严重且精度波动很大，使产品塑料件在组装线上难以与装配工装有效配合，影响生产效率和装配精度；同时由于通过人工进入注塑机内将产品取出，需要人频繁抬脚跨过注塑机导柱往返于注塑机外部和模具内部，劳动强度很大，由于模具动模、静模之间距离狭小，注塑机内温度较高，在人体操作与转身时，很容易碰坏模具型腔表面，并容易发生探伤、磕碰等工伤事故。

如中国实用新型专利CN207059144U所公开的一种注塑机自动取料装置，包括电动缸和PLC控制器，所述电动缸的顶端设有底座，所述电动缸通过导线与PLC控制器连接，所述底座的上表面设有两个支撑板，所述PLC控制器安装在支撑板上，两个支撑板之间设有安装板，所述安装板的顶部和顶端侧面均嵌设有距离传感器，所述距离传感器通过导线与PLC控制器连接，所述安装板上开设有长条孔，所述长条孔之间安装有滑杆，所述长条孔内设有两个安装块，所述安装块上开设有通孔，且通孔套接在滑杆上，沿着所述通孔的侧边开设有多个安装槽；该实用新型专利的自动取料装置不适用于带有弯角的注塑件的自动化取件操作。

又如中国实用新型专利CN207028102U所公开的一种大型高速注塑机自动取件装置，包括机械臂、用于支撑机械臂的基架，基架上设置有引导机械臂走向的行程轨道，以及驱动机械臂沿着行程轨道运行的伺服电机，其特征在于，所述机械臂包括直臂件、由直臂件支撑的取件吸盘、为取件吸盘提供吸附力的吸气泵；所述取件吸盘包括底盘，底盘上设置有吸嘴，吸嘴与吸气泵之间通过气管连通；该实用新型专利的自动取件装置只能适用于产品结构不影响脱模的情形，不能解决具有复杂产品结构的注塑件的脱模。

发明内容

一、要解决的技术问题

本发明针对现有技术所存在的上述缺陷，特提供一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人及其取件方法，解决现有带弯角注塑件人工脱模的劳动强度大，危险性高，并且不能保证注塑件精度的问题，同时解决了现有带弯角注塑件的自动化取件的问题。

二、技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，包括：机械手总成和取件工装总成，机械手总成包括取件安装部、机械臂和用于支撑机械臂的固定底座，机械臂用于为取件工装总成提供多自由度移动；

取件工装总成包括工装平台、装夹部和伺服位移机构，装夹部和伺服位移机构均设置在工装平台上，伺服位移机构用于使装夹部在工装平台上进行移动，取件安装部与工装平台配合安装从而使得取件工装总成安装固定；

装夹部上设有至少两个公转式旋转装夹机构，每个公转式旋转装夹机构包括导向底座、夹紧装置和传动机构，公转式旋转装夹机构通过导向底座固定在工装平台上，导向底座上设有环形导轨，传动机构可驱动夹紧装置在环形导轨上绕注塑机模具上带弯角注塑件的轴线旋转；

当夹紧装置将带弯角注塑件的弯角部位夹紧时，公转式旋转装夹机构在传动机构的驱动绕预定轨迹作旋转运动，同时伺服位移机构驱动公转式旋转装夹机构进行xyz三轴方向上的直线运动，即公转式旋转装夹机构的旋转运动和公转式旋转装夹机构在xyz三轴方向上的直线运动相配合，从而将带弯角注塑件从注塑机模具上取下。

其中，机械臂为可六自由度运动的机械手。

其中，工装平台上还设有桁架，装夹部设置在桁架上，伺服位移机构驱动装夹部在桁架上移动。

其中，夹紧装置包括驱动气缸和装夹口，驱动气缸用于为装夹口对带弯角注塑件的夹紧与松口提供动力。

其中，公转式旋转装夹机构的数量与带弯角注塑件的数量相对应，任一公转式旋转装夹机构上的装夹口与其对应的带弯角注塑件的弯角处形状相匹配。

其中，传动机构与夹紧装置通过同步带进行传动。

其中，装夹口上设有保护层，保护层用于保护带弯角注塑件。

其中，保护层材质为橡胶。

本发明的一种用于带弯角注塑件的自动取件方法包括如下步骤：

首先，注塑机模具开模，机械手总成将取件工装总成从模具外部的初始位置移动到模具内；

其次，第一个公转式旋转装夹机构在机械手总成的驱动下进行直线移动到带弯角注塑件上部预夹紧位置；

在次，第一个公转式旋转装夹机构上的夹紧装置在传动机构的驱动下绕带弯角注塑件的上部轴线旋转，到预定位置后驱动气缸闭合，带弯角注塑件上部被夹紧；

接着，机械臂与第一个公转式旋转装夹机构相配合，将带弯角注塑件上部从模具内取出；

然后，在第一个公转式旋转装夹机构保持夹紧的状态下，第二个公转式旋转装夹机构在伺服位移机构的驱动下进行直线移动到带弯角注塑件下部预夹紧位置；

在然后，第二个公转式旋转装夹机构上的夹紧装置在传动机构的驱动下绕带弯角注塑件的下部轴线旋转，到预定位置后驱动气缸闭合，带弯角注塑件下部被夹紧，机械臂与第二个公转式旋转装夹机构相配合，将带弯角注塑件下部从模具内取出；

最后，机械臂将带弯角注塑件和取件工装总成从模具内移出。

其中，两个公转式旋转装夹机构可同时对带弯角注塑件进行夹紧。

三、有益效果

与现有技术相比，本发明提供的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人及其取件方法，通过公转式旋转装夹机构，实现复杂精准的空间路径和抓取动作，取得了复杂注塑件自动化智能化脱模工艺的技术突破；通过取件工装总成及取件方法的仿形设计，取代人工动作，没有劳动疲劳的缺陷，重复性一致性好，使注塑件因脱模力导致的产品变形波动大幅降低，废品率大幅降低；同时通过机器人代替人工频繁进出注塑机内部，大幅降低劳动强度，杜绝人员安全隐患。

附图说明

图1为本发明一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人整体结构；

图2为本发明一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人的取件工装总成结构图；

图3为本发明一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人的公转式旋转装夹机构结构图；

图中：1为机械手总成；2为取件工装总成；4为取件安装部；5为固定底座；6为机械臂；7为工装平台；9为伺服位移机构；11为公转式旋转装夹机构；12为导向底座；13为夹紧装置；14为传动机构；15为环形导轨；17为驱动气缸；18为装夹口；23为桁架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

实施例一：

本发明实施例的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，如图1、图2和图3所示，包括：机械手总成1和取件工装总成2，机械手总成1包括取件安装部4、机械臂6和用于支撑机械臂6的固定底座5，机械臂6用于为取件工装总成2提供多自由度移动，同时机械手总成1用于将取件工装总成2移动到注塑机内取件，待取件动作完成后机械手总成1用于将取件工装总成2从注塑机内移出，其中，取件安装部4可采用法兰盘；

具体来说，取件工装总成2包括工装平台7、装夹部和伺服位移机构9，装夹部设置在工装平台7上，伺服位移机构9用于使装夹部在工装平台7上进行移动，取件安装部4与工装平台7配合安装从而使得取件工装总成2安装固定，通过伺服位移机构9实现了装夹部在进行取件时进行xyz三轴方向上移动的需求；

在具体应用过程中，带弯角注塑件为汽车门框条，汽车门框条上下都存在弯角，无法通过常规脱模机构顶出产品，此时，装夹部上需要设有两个公转式旋转装夹机构11，两个公转式旋转装夹机构11分别对应汽车门框条的上下的弯角；

具体来说，每个公转式旋转装夹机构11包括导向底座12、夹紧装置13和传动机构14，公转式旋转装夹机构11通过导向底座12固定在工装平台7上，导向底座12上设有环形导轨15，传动机构14可驱动夹紧装置13在环形导轨15上绕注塑机模具上带弯角注塑件的轴线旋转，本发明的机器人通过机械手总成1的六自由度的运动、伺服位移机构9的三自由度运动以及公转式旋转装夹机构11的公转式回转动作，完成模拟人手取件的复杂动作；

当夹紧装置13将带弯角注塑件的弯角部位夹紧时，公转式旋转装夹机构11在传动机构14的驱动绕预定轨迹作旋转运动，同时伺服位移机构9驱动公转式旋转装夹机构11进行xyz三轴方向上的直线运动，从而将带弯角注塑件从注塑机模具上取下；

具体实施结构如下所述，如图3所示，导向底座12上设有环形导轨15和环形齿条，夹紧装置13包括驱动气缸17和装夹口18上的夹块，传动机构14包括电机、齿轮和滑块；齿轮设置在滑块上，并且齿轮与环形齿条啮合，滑块可在环形导轨15上滑动，电机驱动齿轮转动从而使得传动机构14在导向底座12上移动；驱动气缸17用于驱动装夹口18上的夹块运动，为装夹口18对带弯角注塑件的夹紧与松口提供动力；当夹紧装置13将带弯角注塑件的弯角部位夹紧时，夹紧装置13在传动机构14的驱动下沿环形导轨15作曲线运动，同时伺服位移机构3驱动公转式旋转装夹机构5进行xyz三轴方向上的直线运动，通过计算机复合进行仿形运动，模拟人工工作的取件方式，从而将带弯角注塑件从注塑机模具上取下。

如图2所示，工装平台7上还设有桁架23，装夹部设置在桁架23上，伺服位移机构9驱动装夹部在桁架23上移动，伺服电机驱动使得移动更加准确，有利于提高装夹部的位移精度。

具体实施过程中，传动机构14与夹紧装置13通过同步带传递动力，同步带传递动力稳定可靠，使用寿命长。

为了保护带弯角注塑件，在装夹口18上设有保护层，具体而言，保护层材质为橡胶。

本发明的用于带弯角注塑件的自动取件方法包括如下步骤：

首先，注塑机模具开模，机械手总成1将取件工装总成2从模具外部的初始位置移动到模具内的起点位置；

其次，第一个公转式旋转装夹机构11在机械手总成1的驱动下进行直线移动到带弯角注塑件上部预夹紧位置；

在次，第一个公转式旋转装夹机构11上的夹紧装置13在传动机构14的驱动下绕带弯角注塑件的上部轴线旋转，到预定位置后驱动气缸17闭合，带弯角注塑件上部被夹紧；

接着，机械臂6与第一个公转式旋转装夹机构11相配合，将带弯角注塑件上部从模具内取出；

然后，在第一个公转式旋转装夹机构11保持夹紧的状态下，第二个公转式旋转装夹机构11在伺服位移机构9的驱动下进行直线移动到带弯角注塑件下部预夹紧位置；

在然后，第二个公转式旋转装夹机构11上的夹紧装置13在传动机构14的驱动下绕带弯角注塑件的下部轴线旋转，到预定位置后驱动气缸17闭合，带弯角注塑件下部被夹紧，机械臂6与第二个公转式旋转装夹机构11相配合，将带弯角注塑件下部从模具内取出；

最后，机械臂6将带弯角注塑件和取件工装总成2从模具内移出。

实施例二：

实施例二与实施例一相比，公转式旋转装夹机构11的数量为三个，能够对具有三个弯角的注塑件自动取件。

总的来说，公转式旋转装夹机构11的数量与带弯角注塑件的弯角数量相对应，并且当弯角数量大于三个时，需要多个人工配合才能取件，更能体现本发明的特点；同时任一公转式旋转装夹机构11上的装夹口18与其对应的带弯角注塑件的弯角处形状相匹配，可以通过更换装夹口18的方式实现形状的匹配，操作起来简单方便，并且通过更换装夹口18的材质，能适应不同材质的注塑件，具有十分广阔的应用范围。

实施例三：

实施例三与实施例一相比，每一个公转式旋转装夹机构11都设有与之对应的伺服位移机构9为其提供动力进行移动，并且每一个公转式旋转装夹机构11依次动作；

具体来说，在注塑机模具开模，机械手总成1将取件工装总成2从模具外部的初始位置移动到模具内的起点位置，第一个公转式旋转装夹机构11在与之对应的第一个伺服位移机构9的驱动下进行移动到带弯角注塑件上部预夹紧位置，第一个公转式旋转装夹机构11上的夹紧装置13在传动机构14的驱动下绕带弯角注塑件的上部轴线旋转，到预定位置后驱动气缸17闭合，带弯角注塑件上部被夹紧；

接着，机械臂6与第一个公转式旋转装夹机构11相配合，将带弯角注塑件上部从模具内取出；

然后，在第一个公转式旋转装夹机构11保持夹紧的状态下，第二个公转式旋转装夹机构11在与之对应的第二个伺服位移机构9的驱动下进行直线移动到带弯角注塑件下部预夹紧位置；

在然后，第二个公转式旋转装夹机构11上的夹紧装置13在传动机构14的驱动下绕带弯角注塑件的下部轴线旋转，到预定位置后驱动气缸17闭合，带弯角注塑件下部被夹紧，机械臂6与第二个公转式旋转装夹机构11相配合，将带弯角注塑件下部从模具内取出；

最后，机械臂6将带弯角注塑件和取件工装总成2从模具内移出。

实施例四：

实施例四与实施例三相比，每一个公转式旋转装夹机构11都设有与之对应的伺服位移机构9为其提供动力进行移动，并且每一个公转式旋转装夹机构11可同时动作；对于汽车门框条来说，两个公转式旋转装夹机构11可同时对汽车门框条进行夹紧；这样的设计能大大节省自动取件流程，使得多个公转式旋转装夹机构11同时进行装夹，一次定位即可完成取件操作，更加迅速，提高生产效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述用于带弯角注塑件的自动取件机器人包括：机械手总成(1)和取件工装总成(2)；

所述机械手总成(1)包括取件安装部(4)、机械臂(6)和用于支撑机械臂(6)的固定底座(5)，所述机械臂(6)用于为所述取件工装总成(2)提供多自由度移动；

所述取件工装总成(2)包括工装平台(7)、装夹部和伺服位移机构(9)，所述装夹部设置在所述工装平台(7)上，所述伺服位移机构(9)安装在所述工装平台(7)上，并且所述伺服位移机构(9)用于使所述装夹部在所述工装平台(7)上进行移动，所述取件安装部(4)与所述工装平台(7)配合安装从而使得所述取件工装总成(2)安装固定；

所述装夹部包括至少两个公转式旋转装夹机构(11)，每个所述公转式旋转装夹机构(11)包括导向底座(12)、夹紧装置(13)和传动机构(14)，所述公转式旋转装夹机构(11)通过导向底座(12)固定在所述工装平台(7)上，所述导向底座(12)上设有环形导轨(15)，所述传动机构(14)可驱动所述夹紧装置(13)在所述环形导轨(15)上绕带弯角注塑件的弯角轴线旋转；

所述夹紧装置(13)用于将带弯角注塑件的弯角部位夹紧，所述公转式旋转装夹机构(11)的旋转运动和所述公转式旋转装夹机构(11)在xyz三轴方向上的直线运动相配合，使得带弯角注塑件从注塑机模具上取下。

2.如权利要求1所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述机械臂(6)为可六自由度运动的机械手。

3.如权利要求1所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述工装平台(7)上还设有桁架(23)，所述装夹部设置在所述桁架(23)上，所述伺服位移机构(9)驱动所述装夹部在所述桁架(23)上移动。

4.如权利要求1所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述夹紧装置(13)包括驱动气缸(17)和装夹口(18)，所述驱动气缸(17)用于为所述装夹口(18)对带弯角注塑件的夹紧与松口提供动力。

5.如权利要求4所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述公转式旋转装夹机构(11)的数量与所述带弯角注塑件的弯角数量相对应，任一所述公转式旋转装夹机构(11)上的所述装夹口(18)与其对应的带弯角注塑件的弯角处形状相匹配。

6.如权利要求1所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述传动机构(14)与所述夹紧装置(13)通过同步带进行传动。

7.如权利要求4所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述装夹口(18)上设有保护层，所述保护层用于保护带弯角注塑件。

8.如权利要求7所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件机器人，其特征在于，所述保护层材质为橡胶。

9.一种用于带弯角注塑件的自动取件方法，其特征在于，所述用于带弯角注塑件的自动取件方法包括如下步骤：

首先，注塑机模具开模，机械手总成(1)将取件工装总成(2)从模具外部的初始位置移动到模具内的起点位置；

其次，第一个公转式旋转装夹机构(11)在机械手总成(1)的驱动下进行直线移动到带弯角注塑件上部预夹紧位置；

在次，第一个公转式旋转装夹机构(11)上的夹紧装置(13)在传动机构(14)的驱动下绕带弯角注塑件的上部轴线旋转，到预定位置后，驱动气缸(17)闭合，带弯角注塑件上部被夹紧；

接着，所述机械臂(6)与第一个公转式旋转装夹机构(11)相配合，将带弯角注塑件上部从模具内取出；

然后，在第一个公转式旋转装夹机构(11)保持夹紧的状态下，第二个公转式旋转装夹机构(11)在伺服位移机构(9)的驱动下移动到带弯角注塑件下部预夹紧位置；

在然后，第二个公转式旋转装夹机构(11)上的夹紧装置(13)在传动机构(14)的驱动下绕带弯角注塑件的下部轴线旋转，到预定位置后，驱动气缸(17)闭合，带弯角注塑件下部被夹紧，所述机械臂(6)与第二个公转式旋转装夹机构(11)相配合，将带弯角注塑件下部从模具内取出；

最后，所述机械臂(6)将带弯角注塑件和取件工装总成(2)从模具内移出。

10.如权利要求9所述的一种用于带弯角注塑件的自动取件方法，其特征在于，两个所述公转式旋转装夹机构(11)可同时对带弯角注塑件进行夹紧。