一种注塑机转运机械手的制作方法

本发明涉及机械制造类，具体为一种注塑机转运机械手。

背景技术：

1、随着塑料加工行业在我国的迅速发展，传统的人工转运已经无法满足工业化的需求，注塑成型设备的自动化程度也越来越高。现代化的注塑机通常配置有机械手，使用机械手代替人工转运，以提高生产效率。注塑机转运机械手通过控制系统对注塑件进行精确定位，控制抓取部对注塑产品进行转运，实现将注塑产品精确输送到特定的位置。

2、现有的转运机械手大多为夹爪式转运机械手和吸盘式转运机械手，对于一些长条形薄板注塑产品，如汽车车门上门体、仪表板本体骨架、保险杠等。这类注塑件长度长、表面平滑、形状不规则且抗弯强度小，采用夹爪式转运机械手对这类注塑件进行夹取时，夹爪与注塑产品接触表面在转运过程中容易产生轻微的划痕。夹爪为了夹取这类注塑产品需要施加一定的力，施加的力过小容易导致注塑件在转运过程中发生滑动或者掉落，造成安全隐患；施加的力过大容易造成注塑产品发生变形或断裂，影响注塑产品的质量。为了保证长条形薄板注塑产品质量，采用吸盘式转运机械手对这类注塑产品进行夹取，通过利用吸盘式转运机械手的吸盘和真空控制组件(如真空发生器)与注塑产品平滑表面进行紧密接触，开启真空控制组件抽离吸盘与注塑产品接触面之间的空气，吸盘内产生负压，使注塑产品被牢牢吸住。

3、一些比较大的注塑产品，如汽车保险杠、仪表板本体骨架等，需要使用脱模剂以保证产品的表面光滑度和质量，加入脱模剂可以在注塑时有效的减少塑料与模具之间的黏附，从而实现易于脱模的效果。在使用吸盘式注塑机转运机械手取料转运过程中，如果注塑产品表面残留了脱模剂，将会导致吸盘与注塑产品表面无法完全紧密贴合，从而导致注塑产品在转运过程中发生位置偏移甚至脱落，导致后续加工无法实现精确定位降低自动化生产效率，降低了产品生产效率。对于这些残留在注塑产品表面的脱模剂可以通过人工反复擦拭、喷洒清洗剂或额外设置一道清理工序进行清理，虽然这些方法能够起到清洗作用，但是需要耗费大量的人力和成本。

4、为此，为了能及时清理注塑机转运机械手表面脱模剂，解决转运机械手运输注塑产品不稳定的问题，提出一种注塑机转运机械手。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种注塑机转运机械手，通过提高注塑机转运机械手与注塑产品接触面的清洁度，从而保证注塑机转运机械手对注塑产品的转运效果。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种注塑机转运机械手，包括机械臂，所述机械臂上设有真空控制组件，所述真空控制组件为设有进气口、真空管、空腔和排气管的壳体结构，所述进气口用于进气，排气管用于排气，所述进气口外接有供气源，所述真空管垂直于气流方向且上端与所述真空控制组件固定连接，所述真空管下端设有吸盘，所述吸盘沿轴向设有导气槽。所述进气口、排气管和真空管均与空腔连通，进气口入口处横截面积宽度较大，由进气口往排气管方向越深入横截面积会不断缩小，最终形成一个狭窄的“喉部”，此处能容纳气体体积最小，此时气体经由进气口进入往排气管方向流动时被“喉部”压缩。经过“喉部”往排气管方向，是一段横截面积逐渐扩大的扩散段，气体在这个扩散段会从刚才加速时的高速状态匀速的扩散到更大直径空腔。所述真空管垂直布置在所述真空控制组件“喉部”处，气体由进气口流向排气管，在经过“喉部”时，气体在所述真空控制组件中形成射流，产生卷吸流动。在卷吸作用下，使得真空管周围的气体不断地被抽吸走，使真空管内的压力降至大气压以下，形成一定真空度，通过气体流动产生负压吸牢注塑产品来实现吸盘式转运机械手对注塑产品的夹取。

4、由于一些高粘度或大型注塑产品需要加入脱模剂可以有效减少注塑产品在模具中粘滞或卡住的情况，从而保证注塑产品的脱模工作顺利进行。但是，在取料转运过程中，注塑产品表面的脱模剂会导致吸盘与注塑产品表面无法完全紧密贴合，从而导致注塑产品在转运过程中发生位置偏移甚至脱落，导致后续加工无法实现精确定位降低自动化生产效率，降低了产品生产效率。虽然可以通过人工反复擦拭或喷洒清洗剂对这些脱模剂进行清理，但是人工擦拭会降低自动化生产且需要耗费大量的人力；若额外设置一道清理工序将会大幅提高生产成本。

5、当然，可以选择在转运机械手的机械臂上安装清理设备来对残留在注塑产品表面的脱模剂进行清理。但是考虑到清理设备需要消耗大量的电力进行表面残余脱模剂的清理，会导致额外的电费开支，提高了生产成本；且转运机械手在运输注塑产品时需要进行周期性活动作业，清理装置安装需要占用一定的空间，在转运机械手附近安装清理装置会缩小转运机械手的活动空间和活动范围，对于一些空间有限的工况很不适用。同时，在转运机械手上安装清理装置可能会让转运机械手变得更加笨重，从而影响其运动速度和精度，降低生产效率。

6、优选的，所述真空管和排气管之间设有可逆气道，且可逆气道的两端分别与真空管和空腔连通，所述可逆气道用于气体双向流动；所述空腔内滑动连接有活塞，所述排气管倾斜连接在空腔的侧壁上，且排气管位于进气口与活塞之间，所述活塞的一端连接有用于密封排气管设定时间的阻挡组件，操作工人可以根据注塑产品表面脱模剂残余程度来调整设定时间，且阻挡组件位于真空管与排气管之间，所述活塞的另一端连接有压簧，且压簧固定连接在空腔的内壁上，所述压簧沿空腔轴向设置，所述空腔的内壁上连接有限位环，所述限位环用于防止活塞移动至空腔与排气管连接处，且所述限位环为金属材质。所述空腔内安装有锁紧组件，所述活塞推动压簧至最大位移处且进气口保持进气状态时锁紧组件将活塞固定。

7、为了防止活塞频繁在空腔与排气管连接处来回滑动，导致活塞磨损或者在空腔与排气管连接处卡死，影响注塑机转运机械手的工作稳定性。本发明通过设置限位环，防止活塞移动至空腔与排气管连接处，通过连接在活塞上的阻挡组件来替代活塞对排气管进行设定时间的密封。

8、本发明通过利用气体推动阻挡组件在空腔中移动从而带动活塞挤压压簧，此时压簧挤压过程中弹力较小，导流板受到的支持力较小，导流板未发生形变，配合气体惯性改变气体流向，使气体产生短暂的反冲运动，从而冲击注塑产品表面；当压簧被挤压至最大位移处且进气口保持进气状态时，锁紧组件将活塞进行固定，此时阻挡组件移动至排气管与空腔连接处和限位环之间，气体从排气管流出，真空管与空腔连接处产生负压，真空管周围的气体被抽离，吸盘式注塑机转运机械手对注塑产品进行吸附，从而实现在吸盘式注塑机转运机械手对注塑产品进行转运前，先对吸附表面的脱模剂进行吹气清理，清理完成后再吸附注塑件，保证注塑产品表面整洁度，提高了注塑机转运机械手对注塑产品进行转运时的稳定性，提高注塑机转运机械手工作效率。

9、当然，也可以使用多组电磁阀来改变空腔内的气体流向，但是设置多组电磁阀容易发生信号相互干扰和电磁场干扰，从而导致电气信号不稳定或失效，进而影响注塑机转运机械手的正常工作。

10、优选的，所述锁紧组件包括固定连接在活塞与压簧之间的支撑板，所述支撑板为铁或者其他具有相同性质的金属材料，且所述支撑板通过横杆一与活塞固定连接，所述横杆一沿活塞轴线方向布置，所述空腔内壁上固定安装有用于固定支撑板的电磁铁，所述电磁铁与供气源电性连接，所述空腔的内壁上固定安装有两个接头，且电磁铁和供气源通过两个接头连接，所述支撑板侧沿固定安装有用于导通两个接头的触发块。

11、在气体推动触发块导通接头时，电磁铁内部的铁芯因电流通入而会产生强磁场，在支撑板挤压压簧的同时并对所述支撑板进行锁紧；当供气源停止供气时，电磁体内部的铁芯失去磁性，所述支撑板被解锁，从而因压簧弹力而被复位。由于电磁铁需要通入电流才能产生磁性，长时间通电会导致电磁铁产生一定的热量，从而对注塑机转运机械手工作稳定性产生影响。因此，可以在高压通电后在满足磁性效果足够的同时，降低电压延长温度上升的时间，提高注塑机转运机械手工作稳定性。

12、本发明中，此处的锁紧组件也可以使用油压锁紧装置。通过横杆一与支撑板连接处的触发块触发油压锁紧装置运行。在油压锁紧装置工作时，先通过液压泵将液压油送到液压缸中，并在柱塞活塞上施加压力，使活塞在轴线方向上下移动，从而实现锁紧部的锁定或解锁。当锁紧部锁定时，通过液压储能单元紧密锁定，以防止疲劳失灵。但是，油压锁紧装置在长时间使用的过程中可能会出现液压油泄漏，从而导致油压锁紧装置无法正常锁紧，进而影响注塑机转运机械手的工作稳定性。

13、优选的，所述阻挡组件包括固定连接在活塞一端的横杆二，所述横杆二一端固定安装有与空腔内侧壁间隙配合的导流板，且导流板由柔性可延展材质制成，所述导流板与活塞之间均匀连接有多个弹性伸缩件。

14、所述导流板可以是tpe或与其相同性质的材质，当气体从进气口流入，流向排气管且未与柔性可延展材质的导流板接触时，柔性可延展材质的导流板未受到气体的推力，保持直板形状；当气体与柔性可延展材质的导流板接触时，柔性可延展材质的导流板受到气体推力作用发生位移，从而带动活塞在空腔中滑动。同时，与柔性可延展材质的导流板连接的弹性伸缩件受气体推力收缩，带动柔性可延展材质的导流板发生轻微弯曲且逐渐向轴心靠近的形变；当柔性可延展材质的导流板不受力后，弹性伸缩件复原，柔性可延展材质的导流板恢复直板形状。

15、如果导流板保持直板形状，在气流经过边沿棱角处时，边沿棱角将气体分离，而往后流动时产生较大的压差阻力，影响气流流速；同时，若导流板保持直板形式，此时气体受到导流板的阻力最大，从而也会影响气流流速。气体由进气口流向排气管时的流动速度降低，导致真空管处的压差减小，从而影响注塑机转运机械手的吸附转运效果。因此，采用柔性可延展材质的导流板与多个弹性伸缩件进行配合，通过柔性可延展材质的导流板受到气体推力发生轻微弯曲的形变，减少气体流动的阻力，提高气体由进气口流向排气管时的流动速度，确保真空控制组件的真空度，保证注塑机转运机械手的工作稳定性。

16、优选的，所述导流板和弹性伸缩件受到气体推力至最大位移状态时，所述导流板呈“伞形”且与所述排气管和空腔连接处的内壁相切。

17、柔性可延展材质的导流板受到气体运动产生的推力形变成“伞形”后，气体在流过弧形表面时，其路径弯曲并导致流动方向的改变。在弯曲的表面上，气体分子将受到侧向的加速度，使其在弧形表面上运动时比在平面表面上运动时更快。当“伞形”导流板表面与排气管和空腔连接处的内壁相切时，能防止气流经过排气管和空腔连接处时与排气管和空腔连接处边沿发生碰撞造成气体流动时的动能受损的情况发生，从而保证气体在由进气口流向排气管时的流动速度，保证了真空控制组件的真空度，进而提高注塑机转运机械手工作的稳定性。

18、优选的，所述排气管为喇叭口，且所述排气管侧沿与所述空腔轴线夹角范围为10°～30°。

19、排气管倾斜角度对气体流动的稳定性和能量损失会产生一定的影响。倾斜角度过小或过大都会造成气体流速和转向压力的失衡，从而引起涡流产生和局部阻力的增加，加大气体流动时的能量损失。而当排气管倾斜角度适当时，气体流动能够平衡速度和转向压力，减少涡流及局部阻力的产生，从而降低能量损失。本发明中，在气体从排气管流出时，导流板呈“伞形”，气体接触到导流板表面时会发生方向上的偏转，最后从排气管流出。优选倾斜角度范围在10°到30°之间可以较好地控制气体流动的稳定性和能量损失，同时，能够适应各种高速气体流动的需求。在这个范围内，气体流动会平衡速度和转向压力，形成合适的流线形态，从而避免涡流和局部阻力等不利因素的影响，减小能量损失，提高空腔内气体流动速度，从而进一步提高注塑机转运机械手对注塑产品的转运效果。

20、优选的，所述可逆气道与空腔连接处设有导流块，所述导流块位于真空管与可逆气道之间，且与可逆气道轴线平行。

21、气流受到导流板的阻挡，受到惯性作用产生反冲运动，使反冲的气体沿着导流块流入可逆气道中，减少做反冲运动的气体与进气口进入的气体发生正面碰撞而造成的能量损失，保证气体进入可逆气道时的稳定性，提高注塑机转运机械手对注塑产品表面脱模剂的清理效率。

22、同时，导流块与真空管和可逆气道之间的空腔内壁配合，使真空管和可逆气道之间的空腔横截面积不断缩小，直到导流块与可逆气道的连接处达到最小，随后空腔横截面积增大。受此处横截面积变化的影响，气体在经过此处时会产生压力差，使得可逆气道周围的气体不断地被抽吸走，使可逆气道内压力降至大气压以下，提高与其相通的真空管的真空度，从而保证吸盘的吸附效果，进而提高注塑机转运机械手转运注塑产品时的稳定性。

23、优选的，所述真空管内壁设有导流槽，所述导流槽上端与可逆气道延长线相切。

24、气体从可逆气道流向真空管时，由于气体惯性作用会撞击真空管内壁，导致气体能量损失，从而影响吹气效果。导流槽入口端与可逆气道延长线相切可以在气体由可逆气道流入真空管时，经过导流槽缓冲减小动能损失，提高注塑机转运机械手的工作稳定性。

25、优选的，本发明在吸盘导气槽内壁设置绕轴线螺旋旋转的凹槽，利用了陀螺效应的原理，使气体流过绕轴线螺旋旋转的凹槽时能赋予气体螺旋旋转的能力，以减少气体在后续流动过程中发生偏转和不可预知的运动并保持直线运动。气体在流经导气槽时被绕轴线螺旋旋转的凹槽夹紧，旋转力使气体绕导气槽轴线产生稳定旋转，因此将本身流动方向为非稳定、不受控制的气体在通过绕导气槽轴线螺旋旋转的凹槽后，转变为流动方向稳定且可控的状态，以提高气体在流动时的精度和稳定性，使改变流动方向的气体能在离开导气槽后能准确清理注塑产品的表面；由于提高了气体流动的稳定性，从而增加气体离开绕导气槽轴线螺旋旋转的凹槽后的运动距离，提高注塑产品表面的清洁效率，进而确保注塑机转运机械手对注塑产品进行转运时的稳定性。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、1、本发明利用可逆气道与弹性件配合气体惯性，使气体产生短暂的反冲运动，对真空管与吸盘导气槽连接处气体流向进行切换，使注塑机转运机械手在对注塑产品转运前，先对注塑产品表面进行清理，清理完成后再对注塑产品进行转运，保证注塑产品表面整洁度，提高了注塑机转运机械手工作稳定性。

28、2、通过采用柔性可延展材质的导流板和弹性伸缩件与气体流动时产生的推力进行配合，使柔性可延展材质的导流板推动弹性伸缩件至最大位移状态时形变成“伞形”，且与排气管和空腔连接处内壁相切，防止气流经过排气管和空腔连接处时与此处边沿发生碰撞造成气体流动时的能量损失，从而保证气体在由进气口流向排气管时的流动速度，保证了真空控制组件的真空度，进而提高注塑机转运机械手工作的稳定性。

29、3、本发明通过在吸盘导气槽内壁设置绕轴线螺旋旋转的凹槽，配合真空控制组件中的气体流向切换装置改变气体流动方向后，使气体在经过凹槽时由于陀螺效应，使气体离开真空管后仍保持直线运动，提高气流稳定性，从而增加气体离开凹槽后的运动距离，提高吸盘与注塑件接触表面脱模剂的清理效率，进一步提高注塑机转运机械手的转运效果。