CN109849290B - 基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备。加工模块和控制模块分别安装在支承模块上的两侧，上下料模块设置在控制模块的上方并与控制模块连接，控制模块控制上下料模块将待加工的注塑件上料至加工模块上并进行定位夹紧，加工模块将待加工的注塑件的水口切除，上下料模块再从加工模块上取出加工后的注塑件，从而获得两个分离的成品件。本发明能够全程自动化一次性达到加工要求，大大缩短了加工时间，带来了加工效率的极大提升。

Description

基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备

技术领域

本发明属于注塑件水口加工领域，具体涉及一种基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备。

背景技术

在注塑件水口加工领域，传统的加工过程是：工件人工放上去定位，然后手工夹紧，接着靠脚踏开关来控制汽缸冲切机完成冲切，然后人工拿出来切完的两个工件，这样的加工过程中注塑机要有停顿，才能使工人与注塑机的操作频率相匹配，而且水口(废料)切除的要求切除注塑件底面废料后切痕处与加工件底面齐平，而之前采取汽缸带动刀片冲切的方式由于刀片无法完全贴合工件底面进行切除，以防止损坏工件底面，只能达到切痕正公差，但是加工件切除部位仍留有部分凸出，还需要工人手工切除加工才能达到精度要求，由上可知，传统的加工技术的效率、工件加工的精度不够高，因此需要发明一种基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，以提升注塑件加工的效率及加工精度。

发明内容

为提升注塑件加工的效率及加工精度，本发明提供了一种基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，实现在比传统加工更短的时间内自动上料、自动定位、自动夹紧，设备自动切除并自动下料的自动化生产作业。

本发明的技术方案如下：

本发明包括支承模块、加工模块、控制模块和上下料模块，加工模块和控制模块分别安装在支承模块上表面的两侧，上下料模块设置在控制模块的上方，加工模块和上下料模块均与控制模块连接，控制模块控制上下料模块将待加工的注塑件上料至加工模块上并进行定位夹紧，加工模块将待加工的注塑件的水口切除，上下料模块再从加工模块上取出加工后的注塑件，从而获得成品件。

优选的，支承模块包括钳工桌子、废料箱和空心架，空心架固定安装在钳工桌子上表面，空心架内放置有废料箱，空心架上端面开口并与废料箱连通，空心架上安装有加工模块。

优选的，加工模块包括XYZ旋转台和单头动力机构，XYZ旋转台包括大滑台底板、X方向移动组件、Y方向移动组件和Z方向移动组件，大滑台底板固定连接在空心架的上表面，X方向移动组件和Y方向移动组件相互垂直布置。

X方向移动组件包括水平安装在大滑台底板上的第一伺服电机、第一丝杠、第一丝杠螺母和第一联轴器，第一伺服电机通过第一联轴器与第一丝杠同轴连接，第一丝杠螺母套装在第一丝杠上并与第一丝杠构成第一丝杠螺母副，第一丝杠螺母与滑块垫板固定连接，滑块垫板平行于大滑台底板布置，滑块垫板底部的两端分别通过第一导轨滑块副滑动连接在大滑台底板上。

滑块垫板上设有Y方向移动组件和Z方向移动组件，Y方向移动组件包括水平安装在滑块垫板上的第二伺服电机、第二丝杠、第二丝杠螺母和第二联轴器，第二丝杠垂直于第一丝杠安装，第二伺服电机通过滑台电机安装板安装到滑块垫板上，第二伺服电机通过第二联轴器与第二丝杠同轴连接，第二丝杠螺母套装在第二丝杠上并与第二丝杠构成第二丝杠螺母副。

Z方向移动组件包括滑台气缸和滑台转接板，第二丝杠螺母通过螺母转接板与滑台气缸连接，滑台气缸竖直布置在滑块垫板上，滑台气缸与单头动力机构连接，滑台气缸的气缸驱动单头动力机构在垂直于滑块垫板的方向竖直上下移动，单头动力机构的竖直上下移动作为单头动力机构移动的Z方向。

滑台气缸通过第二导轨滑块副滑动连接在滑块垫板的上表面，第二伺服电机驱动第二丝杠旋转，再通过第二丝杠螺母副的第二丝杠螺母带动单头动力机构沿第二导轨滑块副水平移动作为单头动力机构移动的Y方向。第一伺服电机驱动第一丝杠旋转，再通过第一丝杠螺母副的第一丝杠螺母带动滑块垫板进而带动单头动力机构沿第一导轨滑块副水平移动作为单头动力机构移动的X方向；单头动力机构沿X方向和Y方向移动所形成的区域作为工作区，大滑台底板在对应工作区的位置开孔。

优选的，单头动力机构包括主轴、T型铣刀和动力头套，主轴的上端与T型铣刀的下端同轴连接，主轴的下端与滑台气缸连接，滑台气缸带动主轴及T型铣刀沿Z方向上下移动，T型铣刀的上端为工作端，T型铣刀的工作端与待加工的注塑件的下底面接触并进行加工。

优选的，待加工的注塑件包括水平且平行的两个成品件，两个成品件的下表面之间通过多个水口连接在一起，上下料模块将待加工的注塑件移动至XYZ旋转台上方，所述的上下料模块包括载具、工业机器臂和机械吸盘手，载具设置在XYZ旋转台的上方，工业机器臂安装在载具的侧方，工业机器臂的末端与机械吸盘手连接，工业机器臂通过机械吸盘手吸取待加工的注塑件到载具上。

优选的，载具包括载板、竖直支撑板、小挡块、大挡块和旋转夹紧气缸，载板通过竖直支撑板支撑并水平固定在大滑台底板的正上方，载板上开有与待加工的注塑件大小尺寸吻合的凹槽以对待加工的注塑件进行一次定位，载板在沿凹槽外围的四周设有用于二次定位的小挡块和大挡块，凹槽中沿平行于注塑件长度方向的两边作为凹槽长边，凹槽中沿平行于注塑件宽度方向的两边作为凹槽短边，大挡块对称分布在两条凹槽短边旁，多个小挡块和多个旋转夹紧气缸对称分布在两条凹槽长边旁，任意一条凹槽长边旁的小挡块和旋转夹紧气缸交替布置，多个小挡块固定在载板的上表面，每个旋转夹紧气缸的缸体固定在载板下表面，旋转夹紧气缸的旋转缸杆向上穿过载板，旋转夹紧气缸的气缸作动使旋转缸杆边旋转边夹紧待加工的注塑件；凹槽在对应注塑件下表面的水口连接处开孔使得T型铣刀接触注塑件下表面的水口连接处。

所述的控制模块包括PLC控制箱，PLC控制箱固定在钳工桌子上表面并位于载板的侧方，PLC控制箱上安装有工业机器臂，PLC控制箱分别与工业机器臂、XYZ旋转台和单头动力机构电连接。

优选的，第一丝杠和第二丝杠的两端分别设有用于对第一导轨滑块副和第二导轨滑块副限位的光电开关。

优选的，主轴的外周面套装有动力头套，动力头套与滑台转接板固定连接，滑台气缸通过滑台转接板与动力头套连接，滑台气缸带动T型铣刀的Z方向移动。

优选的，机械吸盘手包括真空吸盘、竖向短架、金属长架，金属长架的中心设有开孔圆盘，金属长架通过开孔圆盘固定连接到工业机器臂的末端法兰，金属长架沿长度方向间隔均匀固定有多个竖向短架，每个竖向短架垂直于金属长架的长度方向布置，每个竖向短架的两端均通过连接螺钉和吸盘连接片连接真空吸盘，真空吸盘吸附注塑件的上表面并通过工业机器臂移动到载板上。

优选的，任意一条凹槽长边旁的小挡块和旋转夹紧气缸交替布置，或者任意一条凹槽长边旁的两个小挡块之间设有多个旋转夹紧气缸。

XYZ旋转台可以实现三个方向的精确位移，从而可以适应注塑件水口数量、位置的不同，只要通过控制模块的控制就可以切除不同注塑件的水口、废料，克服了部分设备只能切除特定某一件注塑件水口废料的缺陷；同时使用T型铣刀利用其上表面及侧面切削水口，加工精度高，完全切除水口废料使注塑件底面平滑甚至略微凹陷，克服了现有的设备无法做到水口切除后注塑件底面略微凹陷的困难。

本发明的有益效果如下：

1)在短时间内完成注塑件自动上料，自动定位夹紧，自动切除水口，自动下料的过程，避免了传统的汽缸冲切机需要靠脚踏开关来控制汽缸完成冲切，然后人工拿出来的低效率工件加工过程，相对于传统的加工方式，极大缩短了加工时间，大大提升了加工效率。

2)通过使用T型铣刀及丝杠、滑台，实现了一次性达到要求的工差切痕，并且能够加工注塑件水口数量、位置的不同的注塑件。一次性可以达到要求的工差切痕(与注塑件底面完全齐平或略凹陷)。

3)本发明能够适应注塑件水口数量、位置的不同，克服了部分设备只能切除特定注塑件水口(废料)的缺陷，具有极为广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明整体结构的主视图；

图2为本发明整体结构的后视图；

图3为本发明整体结构的轴测图；

图4为XYZ旋转台主视图；

图5为XYZ旋转台轴测图；

图6为XYZ旋转台俯视图；

图7为单头动力机构左视图；

图8为单头动力机构的轴测图；

图9为加工模块主视图；

图10为加工模块轴测图；

图11为载具的俯视图；

图12为载具的轴测图；

图13为吸盘机械手的俯视图；

图14为吸盘机械手的轴测图；

图15为工业机器臂的轴测图；

图16为待加工的注塑件上表面的结构示意图；

图17为待加工的注塑件下表面的局部示意图；

图18为图17的水口连接处的局部放大示意图。

图中：支承模块1、加工模块2、控制模块3、上下料模块4、钳工桌子1-1、废料箱1-2、空心架1-3、XYZ旋转台2-1、单头动力机构2-2、PLC控制箱3-1、载具4-1、机械吸盘手4-2、工业机器臂4-3、大滑台底板2-1-1、第二伺服电机2-1-2、滑台电机安装板2-1-3、螺母转接板2-1-4、第一丝杠螺母2-1-5、滑块垫板2-1-6、滑台气缸2-1-7、第一丝杠2-1-8、联轴器2-1-9、第一伺服电机2-1-10、联轴器2-1-11、第二导轨滑块副2-1-12、第二丝杠螺母2-1-13、第二丝杠2-1-14、光电开关2-1-15、第一导轨滑块副2-1-16、转台垫板2-1-17、主轴2-2-1、滑台转接板2-2-2、T型铣刀2-2-3、动力头套2-2-4、注塑件4-1-1、小挡块4-1-2、大挡块4-1-3、载板4-1-4、旋转夹紧气缸4-1-5、竖直支撑板4-1-6、真空吸盘4-2-1、连接螺钉4-2-2、开孔圆盘4-2-3、竖向短架4-2-4、金属长架4-2-5、吸盘连接片4-2-6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备作进一步说明。

如图1所示，加工模块2和控制模块3分别安装在支承模块1上的两侧，上下料模块4设置在控制模块3的上方并与控制模块3连接，控制模块3控制上下料模块4将待加工的注塑件4-1-1上料至加工模块2上并进行定位夹紧，加工模块2将待加工的注塑件4-1-1的水口切除，上下料模块4再从加工模块2上取出加工后的注塑件4-1-1，从而获得成品件。全程由控制模块3进行控制操作。

控制模块3包括电控柜及PLC控制箱3-1，PLC控制箱3-1安装在电控柜内，用于实现整个设备的控制。PLC控制箱3-1固定在钳工桌子1-1上表面并位于载板4-1-4的侧方，PLC控制箱3-1上安装有工业机器臂4-3，PLC控制箱3-1分别与工业机器臂4-3、XYZ旋转台2-1、单头动力机构2-2电连接，实现对整个系统的控制。

如图1、图2、图3所示，支承模块1包括钳工桌子1-1、废料箱1-2和空心架1-3，钳工桌子1-1作为整个设备的支撑件并用于安装加工模块2及上下料模块4，空心架1-3固定安装在钳工桌子1-1上表面，空心架1-3内放置有废料箱1-2，空心架1-3上端面开口并与废料箱1-2连通，废料箱1-2用于放置加工时掉落的废料。空心架1-3上安装有加工模块2。

如图1、图4、图5、图6所示，大滑台底板2-1-1固定连接在空心架1-3的上表面，用于放置、固定整个XYZ旋转台2-1，X方向移动组件和Y方向移动组件相互垂直布置，由图4、图6可知，大滑台底板2-1-1具体为长方形底板，布置方式可以为：X方向移动组件沿平行于大滑台底板2-1-1的桌长方向布置，Y方向移动组件沿平行于大滑台底板2-1-1的桌宽方向布置，只要满足X方向移动组件和Y方向移动组件相互垂直均可。

X方向移动组件包括水平安装在大滑台底板2-1-1上的第一伺服电机2-1-10、第一丝杠2-1-8、第一丝杠螺母2-1-5和第一联轴器2-1-9，第一伺服电机2-1-10的电机轴通过第一联轴器2-1-9与第一丝杠2-1-8的一端同轴连接，第一丝杠螺母2-1-5套装在第一丝杠2-1-8上并与第一丝杠2-1-8构成第一丝杠螺母副，丝杠螺母2-1-5与滑块垫板2-1-6固定连接，滑块垫板2-1-6平行于大滑台底板2-1-1布置，滑块垫板2-1-6底部的两端分别通过第一导轨滑块副2-1-16滑动连接在大滑台底板2-1-1上，实现其在大滑台底板2-1-1上X方向的平移。

如图4、图5、图6所示，滑块垫板2-1-6上设有Y方向移动组件，Y方向移动组件包括水平安装在滑块垫板2-1-6上的第二伺服电机2-1-2、第二丝杠2-1-14、第二丝杠螺母2-1-13和第二联轴器2-1-11，第二丝杠2-1-14垂直于第一丝杠2-1-8安装，第二伺服电机2-1-2通过滑台电机安装板2-1-3安装到滑块垫板2-1-6上，第二伺服电机2-1-2的电机轴通过第二联轴器2-1-11与第二丝杠2-1-14的一端同轴连接，第二丝杠螺母2-1-13套装在第二丝杠2-1-14上并与第二丝杠2-1-14构成第二丝杠螺母副。

如图4、图9、图10所示，Z方向移动组件包括滑台气缸2-1-7和滑台转接板2-2-2，第二丝杠螺母2-1-13通过螺母转接板2-1-4与滑台气缸2-1-7连接，滑台气缸2-1-7竖直布置在滑块垫板2-1-6上，滑台气缸2-1-7与单头动力机构2-2连接，滑台气缸2-1-7的气缸驱动单头动力机构2-2在垂直于滑块垫板2-1-6的方向竖直上下移动，单头动力机构2-2的竖直上下移动作为单头动力机构2-2移动的Z方向。

如图9、图10所示，滑台气缸2-1-7的底部与转台垫板2-1-17的上部固定连接，转台垫板2-1-17的下部通过第二导轨滑块副2-1-12滑动连接在滑块垫板2-1-6的上表面，从而实现滑台气缸2-1-7在滑块垫板2-1-6上沿Y方向的平移。第二伺服电机2-1-2驱动第二丝杠2-1-14旋转，再通过第二丝杠螺母副的第二丝杠螺母2-1-13带动单头动力机构2-2沿第二导轨滑块副2-1-12水平移动作为单头动力机构2-2移动的Y方向。

第一伺服电机2-1-10驱动第一丝杠2-1-8旋转，再通过第一丝杠螺母副的第一丝杠螺母2-1-5带动滑块垫板2-1-6进而带动其上的单头动力机构2-2沿第一导轨滑块副2-1-16水平移动作为单头动力机构2-2移动的X方向；单头动力机构2-2沿X方向和Y方向移动所形成的区域形成工作区，大滑台底板2-1-1在对应工作区的位置开孔且与废料箱1-2连通，以便于切除的水口(废料)掉落于废料箱1-2中，单头动力机构2-2加工形成的废料由开孔处进入废料箱1-2。

具体实施中，第一丝杠2-1-8和第二丝杠2-1-14的两端分别设有光电开关2-1-15，光电开关2-1-15共四个，分别安装于两个丝杠的极限位置，用于对第一导轨滑块副2-1-16和第二导轨滑块副2-1-12中的滑块水平移动距离的限位。

所述XYZ旋转台是加工工件的主要执行结构单头动力机构的搭载机构，能够实现单头动力机构的XYZ三个方向的精确位移。单头动力机构2-2为加工注塑件4-1-1的直接执行机构，通过伺服电机2-1-2驱动丝杠2-1-14的旋转，再通过丝杠螺母2-1-13的位移能够实现桌长方向X方向的精确位移，而桌宽方向Y方向的精确位移也是同样的实现方式，不同之处在于此方向的多出了连接在其上的单头动力机构2-2。

如图7、图8所示，单头动力机构2-2是加工注塑件4-1-1的主要执行结构，主轴2-2-1的上端与T型铣刀2-2-3的下端同轴连接，主轴2-2-1下方的小型电机用于控制驱动T型铣刀2-2-3，由主轴2-2-1上自带的小型电机与T型铣刀2-2-3连接并驱动，主轴2-2-1通过动力头套2-2-4与滑台转接板2-2-2与滑台气缸2-1-7连接。主轴2-2-1的外周面套装有动力头套2-2-4，动力头套2-2-4与滑台转接板2-2-2固定连接，滑台气缸2-1-7通过滑台转接板2-2-2与动力头套2-2-4连接，进而控制T型铣刀2-2-3的Z方向移动。T型铣刀2-2-3的上端及侧面为工作面，T型铣刀2-2-3的工作面与位于待加工的注塑件4-1-1的下底面处的水口接触并进行加工。T型铣刀2-2-3直接铣削工件，由于其T型的独特结构，能够切除注塑件底面上的凸出多余部分使其与注塑件底面齐平而无需再进行人工加工。

如图9、图10所示，动力头套2-2-4与滑台转接板2-2-2固定连接，滑台转接板2-2-2连接能够精确移动的滑台气缸2-1-7，从而使实现Z方向的精确位移。而滑台气缸2-1-7通过安装板与紧固在第二丝杠螺母2-1-13的螺母转接板2-1-4连接，从而实现了在XYZ三个方向的直接执行切除的动力机构的精确位移控制。

如图1、图2、图3、图11、图12、图15所示，工业机器臂4-3安装在载具4-1的侧方，工业机器臂4-3的末端与机械吸盘手4-2连接，工业机器臂4-3通过机械吸盘手4-2吸取待加工的注塑件4-1-1到载具4-1上。载具4-1设置在XYZ旋转台2-1的上方，载具4-1包括载板4-1-4、小挡块4-1-2、大挡块4-1-3和旋转夹紧气缸4-1-5，载板4-1-4通过竖直支撑板4-1-6的支撑从而水平固定在大滑台底板2-1-1的正上方，竖直支撑板4-1-6的下端固定在在大滑台底板2-1-1的两端，竖直支撑板4-1-6的上端通过螺纹连接紧固在载板4-1-4的两端。

如图11、图12所示，载板4-1-4用于放置注塑件4-1-1，其上开有与待加工的注塑件4-1-1大小尺寸吻合的凹槽以对待加工的注塑件4-1-1进行一次定位，具体为矩形槽，载板4-1-4在沿矩形槽外围的一周设有用于二次定位的小挡块4-1-2和大挡块4-1-3，沿矩形槽宽度方向的两边旁各有一个大挡块4-1-3，沿矩形槽长度方向的两边旁各有四个小挡块4-1-2，这样能够实现工件的快速定位。沿矩形槽长度方向的两旁共计八个旋转夹紧气缸4-1-5，旋转夹紧气缸4-1-5与小挡块4-1-2交替布置，当注塑件4-1-1工件放置于凹槽中时，旋转夹紧气缸4-1-5可以边旋转边向下夹紧，实现了工件的快速夹紧。

凹槽中与注塑件4-1-1的长度方向一致的两边作为凹槽长边，凹槽中与与注塑件4-1-1宽度方向一致的两边作为凹槽短边，多个小挡块4-1-2对称分布在凹槽长边的两侧，大挡块4-1-3对称分布在凹槽短边的两侧。凹槽两长边旁共使用八个旋转夹紧气缸4-1-5以夹紧待加工的注塑件4-1-1。凹槽在对应注塑件4-1-1下表面的水口连接处开孔使得T型铣刀2-2-3接触注塑件4-1-1下表面的水口连接处。

如图13、图14所示，机械吸盘手4-2的金属长架4-2-5的中心设有开孔圆盘4-2-3，金属长架4-2-5通过开有六个孔的开孔圆盘4-2-3固定连接到工业机器臂4-3的末端法兰，金属长架4-2-5沿长度方向间隔均匀固定有多个竖向短架4-2-4，每个竖向短架4-2-4垂直于金属长架4-2-5的长度方向固定布置，每个竖向短架4-2-4的两端均通过连接螺钉4-2-2和吸盘连接片4-2-6连接真空吸盘4-2-1，真空吸盘4-2-1吸附注塑件4-1-1的上表面并通过工业机器臂4-3移动到载板4-1-4上。

具体实施中，连接螺钉4-2-2穿过吸盘连接片4-2-6使真空吸盘4-2-1螺纹连接在竖向短架4-2-4的一端。每个竖向短架4-2-4的两端分别连接一个真空吸盘4-2-1，八个真空吸盘4-2-1均匀排列在四个竖向短架4-2-4的两端。

如图16、图17、图18所示，待加工的注塑件4-1-1包括水平且平行的两个加工合格的成品件，两个成品件的下表面之间通过多个水口连接在一起，两个成品件以多个水口的中心线的连线呈对称布置，通过本发明的水口切除设备加工后即可得到分离后的两个合格的成品件。两个成品件沿多个水口的中心线对称布置，上下料模块4通过小型的工业机器臂4-3及机械吸盘手4-2实现对注塑件4-1-1抓取上料、抓取下料。

上下料模块4实现了注塑件4-1-1的自动上料、定位、夹紧、切除废料、取件。通过小型的工业机器臂4-3及其上的机械吸盘手4-2实现注塑件4-1-1的自动抓取上料、抓取下料；通过载具部分4-1顶部的载板4-1-4的凹槽定位工件，载具部分4-1的两侧共使用八个旋转夹紧气缸4-1-5以自动夹紧待加工的注塑件4-1-1。

具体实施中，被加工的注塑件的水口分布及位置可能有所不同，但只要被切除的部分位于注塑件的底面(工程应用上切除水口的位置多位于注塑件底面)，均可通过控制模块根据具体要加工的注塑件的水口分布及位置来预先设置好参数以切除不同注塑件的水口，同时此设备的加工精度高，通过T型铣刀可以一次性完全切除水口(废料)使注塑件底面平滑甚至略微凹陷。

本发明的具体工作过程如下：

步骤一：PLC控制箱3-1控制小型的工业机器臂4-3，使工业机器臂4-3末端的机械吸盘手4-2吸取待加工的注塑件4-1-1下料到载板4-1-4的凹槽内，小挡块4-1-2和大挡块4-1-3对待加工的注塑件4-1-1进行二次定位，控制模块3控制旋转夹紧气缸4-1-5的缸杆边旋转边夹紧注塑件4-1-1，使得待加工的注塑件4-1-1定位并夹紧在凹槽内；

步骤二：PLC控制箱3-1根据待加工的注塑件4-1-1下底面的水口连接处的位置预先设定安装于XYZ旋转台2-1上的单头动力机构2-2的移动轨迹，然后控制XYZ旋转台移动到对应位置处，使T型铣刀2-2-3对准注塑件4-1-1下底面的水口连接处(具体的一个水口连接处如图18的圆圈处标注所示)，准备进行切除；

步骤三：主轴2-2-1上的小电机启动，T型铣刀2-2-3对其工作端面上的水口进行切除，PLC控制箱3-1根据注塑件水口的形状大小及数量控制T型铣刀2-2-3按照一定顺序对待加工的注塑件4-1-1上所有的水口进行切除，水口废料经大滑台底板2-1-1的开孔处掉落入废料箱1-2，两个成品件是分离的，加工完毕，由此一个注塑件被加工分离成两个合格的成品件。

步骤四：加工完毕后，PLC控制箱3-1控制旋转夹紧气缸4-1-5的旋转气缸松开，机械吸盘手4-2中位于金属长架4-2-5长度方向两侧的真空吸盘4-2-1分别吸取一个成品件，小型的工业机器臂4-3通过机械吸盘手4-2将加工结束后的两个成品件取出。

步骤五：重复以上步骤，完成对多个待加工的注塑件4-1-1的水口切除处理。

如图16、图17所示，一般的注塑件要切除的水口(废料)一般有多个，切除后注塑件会分成两件成品，图17的圆圈部分放大结构如图18所示，注塑件被加工的部分是废料与注塑件底面连接的部分。由于传统的加工方式是采取汽缸带动刀片冲切的方式，由于刀片无法完全贴合工件底面进行切除(防止损坏工件底面)，切痕部分仍留有部分凸出，还得靠工人手工切除加工才能达到精度要求，本发明则通过XYZ三个方向的精确位移控制及末端的T型铣刀可以一次性达到要求工差。

相较于业内普遍应用的气缸带动刀片切除废料再由工人加工达到精度要求的加工方法，时间大大缩短且一次性达到加工要求，所以带来了加工效率的极大提升，并且能够适应注塑件水口数量、位置的不同，克服了部分设备只能切除特定注塑件水口(废料)的缺陷，本发明同样适用于机器人自动化作业产线领域。

上述仅是本发明专利的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制。故凡是依据本发明的技术实质而作的修改，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (6)

1.一种基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，其特征在于：包括支承模块(1)、加工模块(2)、控制模块(3)和上下料模块(4)，加工模块(2)和控制模块(3)分别安装在支承模块(1)上表面的两侧，上下料模块(4)设置在控制模块(3)的上方，加工模块(2)和上下料模块(4)均与控制模块(3)连接，控制模块(3)控制上下料模块(4)将待加工的注塑件(4-1-1)上料至加工模块(2)上并进行定位夹紧，加工模块(2)将待加工的注塑件(4-1-1)的水口切除，上下料模块(4)再从加工模块(2)上取出加工后的注塑件(4-1-1)，从而获得成品件；

所述的支承模块(1)包括钳工桌子(1-1)、废料箱(1-2)和空心架(1-3)，空心架(1-3)固定安装在钳工桌子(1-1)上表面，空心架(1-3)内放置有废料箱(1-2)，空心架(1-3)上端面开口并与废料箱(1-2)连通，空心架(1-3)上安装有加工模块(2)；所述的加工模块(2)包括XYZ旋转台(2-1)和单头动力机构(2-2)，XYZ旋转台(2-1)包括大滑台底板(2-1-1)、X方向移动组件、Y方向移动组件和Z方向移动组件，大滑台底板(2-1-1)固定连接在空心架(1-3)的上表面，X方向移动组件和Y方向移动组件相互垂直布置；X方向移动组件包括水平安装在大滑台底板(2-1-1)上的第一伺服电机(2-1-10)、第一丝杠(2-1-8)、第一丝杠螺母(2-1-5)和第一联轴器(2-1-9)，第一伺服电机(2-1-10)通过第一联轴器(2-1-9)与第一丝杠(2-1-8)同轴连接，第一丝杠螺母(2-1-5)套装在第一丝杠(2-1-8)上并与第一丝杠(2-1-8)构成第一丝杠螺母副，第一丝杠螺母(2-1-5)与滑块垫板(2-1-6)固定连接，滑块垫板(2-1-6)平行于大滑台底板(2-1-1)布置，滑块垫板(2-1-6)底部的两端分别通过第一导轨滑块副(2-1-16)滑动连接在大滑台底板(2-1-1)上；滑块垫板(2-1-6)上设有Y方向移动组件和Z方向移动组件，Y方向移动组件包括水平安装在滑块垫板(2-1-6)上的第二伺服电机(2-1-2)、第二丝杠(2-1-14)、第二丝杠螺母(2-1-13)和第二联轴器(2-1-11)，第二丝杠(2-1-14)垂直于第一丝杠(2-1-8)安装，第二伺服电机(2-1-2)通过滑台电机安装板(2-1-3)安装到滑块垫板(2-1-6)上，第二伺服电机(2-1-2)通过第二联轴器(2-1-11)与第二丝杠(2-1-14)同轴连接，第二丝杠螺母(2-1-13)套装在第二丝杠(2-1-14)上并与第二丝杠(2-1-14)构成第二丝杠螺母副；Z方向移动组件包括滑台气缸(2-1-7)和滑台转接板(2-2-2)，第二丝杠螺母(2-1-13)通过螺母转接板(2-1-4)与滑台气缸(2-1-7)连接，滑台气缸(2-1-7)竖直布置在滑块垫板(2-1-6)上，滑台气缸(2-1-7)与单头动力机构(2-2)连接，滑台气缸(2-1-7)的气缸驱动单头动力机构(2-2)在垂直于滑块垫板(2-1-6)的方向竖直上下移动，单头动力机构(2-2)的竖直上下移动作为单头动力机构(2-2)移动的Z方向；滑台气缸(2-1-7)通过第二导轨滑块副(2-1-12)滑动连接在滑块垫板(2-1-6)的上表面，第二伺服电机(2-1-2)驱动第二丝杠(2-1-14)旋转，再通过第二丝杠螺母副的第二丝杠螺母(2-1-13)带动单头动力机构(2-2)沿第二导轨滑块副(2-1-12)水平移动作为单头动力机构(2-2)移动的Y方向；第一伺服电机(2-1-10)驱动第一丝杠(2-1-8)旋转，再通过第一丝杠螺母副的第一丝杠螺母(2-1-5)带动滑块垫板(2-1-6)进而带动单头动力机构(2-2)沿第一导轨滑块副(2-1-16)水平移动作为单头动力机构(2-2)移动的X方向；单头动力机构(2-2)沿X方向和Y方向移动所形成的区域作为工作区，大滑台底板(2-1-1)在对应工作区的位置开孔；单头动力机构(2-2)包括主轴(2-2-1)、T型铣刀(2-2-3)和动力头套(2-2-4)，主轴(2-2-1)的上端与T型铣刀(2-2-3)的下端同轴连接，主轴(2-2-1)的下端与滑台气缸(2-1-7)连接，滑台气缸(2-1-7)带动主轴(2-2-1)及T型铣刀(2-2-3)沿Z方向上下移动，T型铣刀(2-2-3)的上端为工作端，T型铣刀(2-2-3)的工作端与待加工的注塑件(4-1-1)的下底面接触并进行加工。

2.根据权利要求1所述的基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，其特征在于：待加工的注塑件(4-1-1)包括水平且平行的两个成品件，两个成品件的下表面之间通过多个水口连接在一起，上下料模块(4)将待加工的注塑件(4-1-1)移动至XYZ旋转台(2-1)上方，所述的上下料模块(4)包括载具(4-1)、工业机器臂(4-3)和机械吸盘手(4-2)，载具(4-1)设置在XYZ旋转台(2-1)的上方，工业机器臂(4-3)安装在载具(4-1)的侧方，工业机器臂(4-3)的末端与机械吸盘手(4-2)连接，工业机器臂(4-3)通过机械吸盘手(4-2)吸取待加工的注塑件(4-1-1)到载具(4-1)上；载具(4-1)包括载板(4-1-4)、竖直支撑板(4-1-6)、小挡块(4-1-2)、大挡块(4-1-3)和旋转夹紧气缸(4-1-5)，载板(4-1-4)通过竖直支撑板(4-1-6)支撑并水平固定在大滑台底板(2-1-1)的正上方，载板(4-1-4)上开有与待加工的注塑件(4-1-1)大小尺寸吻合的凹槽以对待加工的注塑件(4-1-1)进行一次定位，载板(4-1-4)在沿凹槽外围的四周设有用于二次定位的小挡块(4-1-2)和大挡块(4-1-3)，凹槽中沿平行于注塑件(4-1-1)长度方向的两边作为凹槽长边，凹槽中沿平行于注塑件(4-1-1)宽度方向的两边作为凹槽短边，大挡块(4-1-3)对称分布在两条凹槽短边旁，多个小挡块(4-1-2)和多个旋转夹紧气缸(4-1-5)对称分布在两条凹槽长边旁，多个小挡块(4-1-2)固定在载板(4-1-4)的上表面，每个旋转夹紧气缸(4-1-5)的缸体固定在载板(4-1-4)下表面，旋转夹紧气缸(4-1-5)的旋转缸杆向上穿过载板(4-1-4)，旋转夹紧气缸(4-1-5)的气缸作动使旋转缸杆边旋转边夹紧待加工的注塑件(4-1-1)；凹槽在对应注塑件(4-1-1)下表面的水口连接处开孔使得T型铣刀(2-2-3)接触注塑件(4-1-1)下表面的水口连接处；所述的控制模块(3)包括PLC控制箱(3-1)，PLC控制箱(3-1)固定在钳工桌子(1-1)上表面并位于载板(4-1-4)的侧方，PLC控制箱上安装有工业机器臂(4-3)，PLC控制箱(3-1)分别与工业机器臂(4-3)、XYZ旋转台(2-1)和单头动力机构(2-2)电连接。

3.根据权利要求1所述的基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，其特征在于：第一丝杠(2-1-8)和第二丝杠(2-1-14)的两端分别设有用于对第一导轨滑块副(2-1-16)和第二导轨滑块副(2-1-12)限位的光电开关(2-1-15)。

4.根据权利要求1所述的基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，其特征在于：所述的主轴(2-2-1)的外周面套装有动力头套(2-2-4)，动力头套(2-2-4)与滑台转接板(2-2-2)固定连接，滑台气缸(2-1-7)通过滑台转接板(2-2-2)与动力头套(2-2-4)连接，滑台气缸(2-1-7)带动T型铣刀(2-2-3)的Z方向移动。

5.根据权利要求2所述的基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，其特征在于：所述的机械吸盘手(4-2)包括真空吸盘(4-2-1)、竖向短架(4-2-4)、金属长架(4-2-5)，金属长架(4-2-5)的中心设有开孔圆盘(4-2-3)，金属长架(4-2-5)通过开孔圆盘(4-2-3)固定连接到工业机器臂(4-3)的末端法兰，金属长架(4-2-5)沿长度方向间隔均匀固定有多个竖向短架(4-2-4)，每个竖向短架(4-2-4)垂直于金属长架(4-2-5)的长度方向布置，每个竖向短架(4-2-4)的两端均通过连接螺钉(4-2-2)和吸盘连接片(4-2-6)连接真空吸盘(4-2-1)，真空吸盘(4-2-1)吸附注塑件(4-1-1)的上表面并通过工业机器臂(4-3)移动到载板(4-1-4)上。

6.根据权利要求2所述的基于小型机械臂的注塑件水口自动化切除设备，其特征在于：任意一条凹槽长边旁所述的小挡块(4-1-2)和旋转夹紧气缸(4-1-5)交替布置，或者任意一条凹槽长边旁的两个小挡块(4-1-2)之间设有多个旋转夹紧气缸(4-1-5)。

Images