一、  注塑工業(yè)及發(fā)展

    隨著中國塑料工業(yè)的發(fā)展，近幾年來中國塑料機(jī)械工業(yè)的年增長率都在30％左右，利潤率增長也遠(yuǎn)高于工業(yè)總產(chǎn)值的增長，是中國機(jī)械行業(yè)中增長最快的產(chǎn)業(yè)之一。目前中國生產(chǎn)的塑料加工機(jī)械已可以滿足國內(nèi)的基本需要，但與世界先進(jìn)水平，中國塑料加工機(jī)械在質(zhì)量穩(wěn)定性、產(chǎn)品精度、自動化程度等方面還有一定差距。

    中國塑料加工機(jī)械的現(xiàn)狀：作為重要的技術(shù)裝備，塑料加工機(jī)械廣泛應(yīng)用于建筑材料工業(yè)、包裝工業(yè)、電器電子信息工業(yè)、農(nóng)業(yè)、汽車及交通業(yè)、輕工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、國防工業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門及人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中日益顯示出極為重要的作用。
    注塑機(jī)是中國產(chǎn)量和應(yīng)用量最大的塑機(jī)品種，也是中國塑機(jī)出口的主力。上個(gè)世紀(jì)五十年代后期，中國生產(chǎn)出了第一臺注塑機(jī)，不過由于當(dāng)時(shí)設(shè)備的技術(shù)含量較低，只能用通用塑料來生產(chǎn)技術(shù)要求較低的日用品，如塑料盒、塑料桶、塑料盆等。注射成型技術(shù)發(fā)展迅猛，新技術(shù)、新設(shè)備層出不窮。高度電腦化、自動化、單機(jī)多功能化、輔助設(shè)備多樣化、組合迅速且安裝維修保養(yǎng)便利將成為趨勢。全電動注塑機(jī)、油電復(fù)合型注塑機(jī)、氣輔和水輔注塑成型技術(shù)、多層注塑技術(shù)方興末艾。用于瓶坯、光盤、磁性材料以及生產(chǎn)特種工程塑料薄壁產(chǎn)品的專用注塑機(jī)將愈來愈重要。為配合汽車等重工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的大型、超大型注塑機(jī)也將有更大的需求。

    隨著注塑機(jī)技術(shù)和科技的快速發(fā)展，工廠自動化程度要求越來越高，因此注塑機(jī)器人很快就會得到普及，主要用于注塑機(jī)注塑件的取出，使用該設(shè)備可減少工人工作量，提高勞動生產(chǎn)率及車間自動化水平。目前該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)剛剛起步，基本上是采用進(jìn)口設(shè)備，因此限制了國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展。注塑機(jī)器人的研制成功及投入使用，推動了注塑生產(chǎn)線自動化設(shè)備的國產(chǎn)化，增強(qiáng)了國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，成為注塑機(jī)輔機(jī)行業(yè)的新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，通過注塑機(jī)械手的不斷發(fā)展，可以帶動如輸送帶等自動化工廠輔助設(shè)備的發(fā)展，因此形成一個(gè)更大的產(chǎn)業(yè)鏈，推動整個(gè)注塑行業(yè)的發(fā)展。

    二、  機(jī)械手的在注塑工業(yè)的應(yīng)用

    隨著塑料加工行業(yè)在我國的迅速發(fā)展，注塑成型設(shè)備的自動化程度也越來越高?，F(xiàn)代化的注塑機(jī)常常配置有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率。注塑機(jī)械手是能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對其進(jìn)行自動控制使其按照預(yù)定要求輸送制品或操持工具進(jìn)行生產(chǎn)操作的自動化生產(chǎn)設(shè)備。注塑機(jī)械手是為注塑生產(chǎn)自動化專門配備的機(jī)械，它可以在減輕繁重的體力勞動、改善勞動條件和安全生產(chǎn)；提高注塑成型機(jī)的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)的競爭力等方面起到及其重要的作用。

    在注塑工業(yè)中適用的機(jī)械手按其智能程度可以分為以下兩種類型：1、基本型注塑機(jī)械手，該類型機(jī)械手一般包括固定模式程序和按生產(chǎn)工藝需求的教導(dǎo)模式程序。固定模式程序涵蓋了目前注塑生產(chǎn)的幾種標(biāo)準(zhǔn)工藝，利用工業(yè)控制器來做簡單、規(guī)則和重復(fù)的動作。教導(dǎo)模式程序是特意為生產(chǎn)工藝特殊的注塑機(jī)適用，通過把基本動作的有序而安全的編排達(dá)到成功取物的目的。2、智能型注塑機(jī)械手，該類型機(jī)械手一般包括多點(diǎn)記憶置放、任意點(diǎn)待機(jī)、較多自由度等功能，一般采用伺服驅(qū)動，能夠進(jìn)行最大限度的仿人執(zhí)行比較復(fù)雜的操作，還可以通過配備先進(jìn)的傳感器，讓其具有視覺、觸覺和熱覺功能，使其成為具有很高智能的注塑機(jī)器人。

    注塑機(jī)械手的組成一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。執(zhí)行和驅(qū)動系統(tǒng)主要是為了完成手臂的正常功能而設(shè)計(jì)，通過氣動或液壓動力來驅(qū)動機(jī)械部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到取物的功能?？刂葡到y(tǒng)則是通過對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照預(yù)定的工藝進(jìn)行操作，以簡易機(jī)械手的控制系統(tǒng)為例：

                                        人機(jī)界面
                                             ↑
                                             ↓
注塑機(jī)開模完信號 ←→     單片機(jī)←→  注塑機(jī)機(jī)械手信號
                                              ↑
                                              ↓
                                       各類閥信號
                                              ↑
                                              ↓
                                         執(zhí)行氣缸

    操作者通過人機(jī)界面進(jìn)行操作，在機(jī)械手收到注塑機(jī)給出的可執(zhí)行信號時(shí)，機(jī)械手切斷注塑機(jī)的可關(guān)模信號，確保機(jī)械手取物的安全性，在完成取物后機(jī)械手恢復(fù)注塑機(jī)的動作?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于機(jī)械手與注塑機(jī)的協(xié)調(diào)工作關(guān)系。在控制系統(tǒng)的指揮下，機(jī)械手按照預(yù)定的工作程序完成各個(gè)動作，從而將注塑生產(chǎn)出的制品從模具中取出并傳送到指定地點(diǎn)或下一個(gè)生產(chǎn)工序中。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)注塑機(jī)的性能、機(jī)械手的作業(yè)條件和要求、制品的形狀和重量等來確定控制系統(tǒng)。

    由于注塑機(jī)械手能夠大幅度的提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，能夠穩(wěn)定和提高注塑產(chǎn)品的質(zhì)量，避免因人為的操作失誤而造成的損失。因此，注塑機(jī)械手在注塑生產(chǎn)中的作用變得越來越重要。目前國內(nèi)的機(jī)械手類型比較簡單，且大都用于取件。隨著注塑成型工業(yè)的發(fā)展，以后將有越來越多的機(jī)械手用于上料、混合、自動裝卸模具、回收廢料等各個(gè)工序上，而且將朝著智能化方向發(fā)展。

   三、選用機(jī)械手能帶來的經(jīng)濟(jì)效益

    選用機(jī)械手有以下幾點(diǎn)好處：

    首先，可以使每一模的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間固定化，相同的塑化時(shí)間、射出時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間、開關(guān)模時(shí)間，容易使產(chǎn)品的成品率提高，方便安排生產(chǎn)。其次，通過使用機(jī)械手，可以大大減少工人成本，按每人每月800元工資，每臺注塑機(jī)24小時(shí)生產(chǎn)，每天三班制計(jì)算：

        每臺注塑機(jī)每月需要花費(fèi)人工費(fèi)用：

        800 x 3=2400元

        年工資為28800元

    3臺注塑機(jī)需要年人工費(fèi)用86400元

    使用機(jī)械手后一個(gè)人可以管理至少3臺注塑機(jī)，按3臺計(jì)算，那么一天只要1個(gè)人可以管理3臺注塑機(jī)，那么花費(fèi)的

        月人工費(fèi)用為2400元，

        年費(fèi)用為28800元

        可以節(jié)省57600元。

    如果使用工人管理注塑機(jī)，那么每天24小時(shí)至少有2個(gè)小時(shí)不能進(jìn)行正常生產(chǎn)，那么生產(chǎn)效率只有使用機(jī)械手的92％，按45秒成型周期算，使用每臺機(jī)械手每天可以多生產(chǎn)160個(gè)，每年多生產(chǎn)57600個(gè)，按每個(gè)0．1元利潤計(jì)算，那么可以多創(chuàng)造5760元利潤，

    3臺機(jī)械手每年可以多創(chuàng)造的利潤：57600 x 0．1 x 3=17280元

    3臺機(jī)械手需要總的投資  ：36000 x 3二108000元

    實(shí)際上一個(gè)注塑工人的每月花費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止800元，隨著社會保障制度的健全和完善，每個(gè)企業(yè)都面臨著給員工做養(yǎng)老保險(xiǎn)等福利，費(fèi)用就要成倍的增加，工人的流動性越來越大，新工人的培養(yǎng)成本也就越來越高，因此保守估計(jì)1年之內(nèi)就可以收回所有的機(jī)器投資。

    以上參數(shù)按一般正常情況下作出的，實(shí)際情況按實(shí)際生產(chǎn)為準(zhǔn)。

    其次，工人會由于工作情緒、節(jié)假日、身體狀況造成缺勤，特別是春節(jié)前后，  各注塑工廠人員最緊缺，而用了機(jī)械手，該類情況就不會干擾到工廠的正常生產(chǎn)。由于使用了機(jī)械手，工人的工作安全性有了保障，不會出現(xiàn)由于工作疏忽或者疲勞造成的工傷事故。特別是三班倒的工作，晚上更容易出現(xiàn)生理性疲勞，容易出安全事故，夏天由于工作溫度很高，容易出現(xiàn)工人身體不適，精神不足。
 
    最后，機(jī)械手可以保證生產(chǎn)的量，在接到訂單后容易安排生產(chǎn)管理。

    四、  塑機(jī)專用機(jī)械手的選購

    目前市場上的注塑機(jī)械手種類很多，如何在這么多種的機(jī)械手種挑選出適合的機(jī)械手確實(shí)是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的難題。對于想適用機(jī)械手的工廠技術(shù)人員來說，對機(jī)械手需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行選擇：

    首先是對現(xiàn)有的注塑機(jī)的噸位的了解。不同噸位注塑機(jī)對應(yīng)著不同大小的模板尺寸和安全門高度，模板的尺寸直接決定著機(jī)械手的行程，安全門的高度影響著產(chǎn)品從模內(nèi)到模外的是否順利的取出，這兩個(gè)關(guān)鍵尺寸的確定之后就要考慮機(jī)械手的有效載荷多大，是不是足夠注塑產(chǎn)品的重量。

    其次是對機(jī)械手的性能和易用性的評價(jià)。機(jī)械手的性能通常通過它的運(yùn)動速度和重復(fù)精度來體現(xiàn)，運(yùn)動速度體現(xiàn)在反應(yīng)的快速性和高速性上，這個(gè)就需要對執(zhí)行部件進(jìn)行考察，特別是氣缸和電磁閥的選擇上決定了這些性能。重復(fù)精度主要是通過機(jī)械手的機(jī)械部件的加工和裝配精度來體現(xiàn)。機(jī)械手的易用性主要是體現(xiàn)在人機(jī)界面的友好性，是否能夠做到最大限度的人性化就是其中最大的難點(diǎn)，讓操作人員不看操作說明書就能安全有效地對機(jī)械手進(jìn)行操作。

    再次是對機(jī)械手的可靠性和售后服務(wù)質(zhì)量的評價(jià)。和其他機(jī)械設(shè)備一樣，機(jī)械手上適用的零部件也會出現(xiàn)故障，所以要仔細(xì)觀察保修期限，評價(jià)保修期時(shí)，不單單要考察主關(guān)零部件的期限，特別要考察那些不在質(zhì)保范圍內(nèi)的易損零件的晶牌，一臺三年質(zhì)保期的機(jī)械手不一定比一年質(zhì)保期的合算?？煽啃灾饕峭ㄟ^零配件的質(zhì)量和裝配人員的熟練程度來體現(xiàn)，單單有高品質(zhì)的零配件不一定能保證高質(zhì)量的機(jī)器。售后服務(wù)目前是各行各業(yè)一直重點(diǎn)抓的一個(gè)環(huán)節(jié)，機(jī)械手在使用過程中不可避免地會出現(xiàn)問題，因此售后服務(wù)的質(zhì)量就顯得十分重要，所以在機(jī)械手的選擇上要優(yōu)先考慮售后服務(wù)的快速性和質(zhì)量。

    五、  注塑機(jī)專用機(jī)械手的發(fā)展

    目前，隨著注塑業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的要求越來越高，模具也呈現(xiàn)“一模多腔”的趨勢，因此對于注塑機(jī)械手來說就必須要解決這些難題。機(jī)械手在瓶坯模具的取出上一直是一個(gè)難題，一方面注塑機(jī)的開模定位不是很準(zhǔn)確，另外一方面對于一出多的情況如何去檢測所有的瓶坯都已經(jīng)被取出，前面這個(gè)問題就需要注塑機(jī)來解決，后面的就需要加裝合適的傳感器來確認(rèn)。目前好多產(chǎn)品需要貼標(biāo)簽，如何通過機(jī)械手把標(biāo)簽貼到模內(nèi)也是一個(gè)難題，如果這兩個(gè)難題都能解決的話，那么注塑機(jī)專用機(jī)械手就可以說開發(fā)成功了。當(dāng)然隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的聯(lián)網(wǎng)操作問題也是以后發(fā)展的方向。相信不久的將來智能注塑機(jī)械手就會誕生，那時(shí)注塑工業(yè)就能真正實(shí)現(xiàn)自動化發(fā)展。