直線運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用主要是在機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化方面進(jìn)行探討，除此之外，活關(guān)節(jié)機(jī)器人技術(shù)正越來(lái)越涉及柔性運(yùn)作。這里讓我們看看有關(guān)活關(guān)節(jié)方案的介紹。

    活關(guān)節(jié)機(jī)器人一般也叫作六軸機(jī)器人，其制造商已經(jīng)開(kāi)始積極地尋找更大的塑料加工市場(chǎng)。這些機(jī)器人越來(lái)越被認(rèn)為是一種很好的選擇方案，不僅能為注模生產(chǎn)搬運(yùn)工件，而且能做有關(guān)吹塑、熱成形和增強(qiáng)塑料流程等方面的輔助工作。

    與直線機(jī)器人所進(jìn)行的軌道上的直線運(yùn)動(dòng)不同，活關(guān)節(jié)機(jī)器人可以通過(guò)使用帶有轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的多重手臂把它們手臂終端的工具從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，這種活關(guān)節(jié)式的運(yùn)動(dòng)被形容成“擬人化”，也就是說(shuō)，這些機(jī)器人的表現(xiàn)有人類的特征，特別是像手臂和手腕的運(yùn)動(dòng)。

    在研究機(jī)器人時(shí)，工作人員面臨的挑戰(zhàn)并不見(jiàn)得是要得到一個(gè)能在任何時(shí)間做任何事情的機(jī)器，而是要在情況的需求和設(shè)備的能力之間找到最好的結(jié)合點(diǎn)。以下的內(nèi)容將詳細(xì)敘述若干應(yīng)用場(chǎng)合，包括六軸機(jī)器人手臂終端工具配置的開(kāi)發(fā)。其次，也對(duì)若干專門為塑料加工業(yè)而開(kāi)發(fā)的六軸機(jī)器人進(jìn)行評(píng)價(jià)。

    德?tīng)柛９咀屃S機(jī)器人上崗

    美國(guó)德?tīng)柛＃―elphi）汽車系統(tǒng)公司最近為其在俄亥俄州Vandalia的內(nèi)部系統(tǒng)生產(chǎn)廠添置了16臺(tái)注模機(jī)，和這些機(jī)器一起來(lái)的有16個(gè)機(jī)器人，全部都是密歇根州Rochester Hills的發(fā)那科機(jī)器人公司出品的。這些系統(tǒng)是該廠使用活關(guān)節(jié)機(jī)器人從注模機(jī)卸載工件的第一次嘗試。

    德?tīng)柛９拘枰氖峭耆詣?dòng)化的搬運(yùn)工件系統(tǒng)。該公司接收了大量的訂單，需生產(chǎn)各種車門面板、插入件和車輛模件，它所要的自動(dòng)化系統(tǒng)不僅要靈活，而且要重復(fù)性好。另一個(gè)促使公司決定要活關(guān)節(jié)機(jī)器人的因素是公司還必須遷就廠房低的問(wèn)題。

    整個(gè)系統(tǒng)包括11臺(tái)M-16iT高架軌道安裝式的機(jī)器人，在1500t注模機(jī)上工作，5臺(tái)S-20基座式機(jī)器人，在3000t的注模機(jī)上工作，M-16iT機(jī)器人安裝在1500t注模機(jī)的頂上卸載汽車門內(nèi)面板和地圖盒。

    M-16iT使用旋轉(zhuǎn)軸（或者叫活關(guān)節(jié)）進(jìn)行裝載、卸載和后處理工作。它使用一直線軸重新定位，可以做出靈活得像人類一樣的動(dòng)作。

    有了六軸自由度，機(jī)器人可以執(zhí)行操作人員的指令。大多數(shù)的運(yùn)作，從工件旋轉(zhuǎn)到復(fù)雜的工件放置和組裝都可以進(jìn)行，完全不需要其他昂貴的固定裝置等。軌道安裝式的好處是簡(jiǎn)化了手臂終端的工具配置。在某些情況下，這些工具可以在部件運(yùn)行之間共享。機(jī)器人手臂相當(dāng)靈活，可以從機(jī)器的頂上或者側(cè)面取出工件。

    六軸S-420機(jī)器人的凈載重量上限為175kg。S-420有比較大的工作罩和一個(gè)可以轉(zhuǎn)360°的手腕，方便操作大型部件。

    對(duì)于大多數(shù)情況來(lái)說(shuō)，M-16iT主要是做龍門取件機(jī)的工作。當(dāng)注模機(jī)開(kāi)啟時(shí)，M-16iT進(jìn)入模穴，取出工件，把它們放在傳輸機(jī)上運(yùn)走。在某些地方，這一簡(jiǎn)單的提取動(dòng)作還伴隨著增值任務(wù)，如去澆口、熱處理等。當(dāng)需要增加某一項(xiàng)任務(wù)的時(shí)候，機(jī)器人會(huì)把每個(gè)工件放在固定的加熱槍或材料切削刀具前面。由于機(jī)器人有了這種靈活處理工件的能力，所以對(duì)于二次操作它也可以協(xié)調(diào)定位。

    至3000t級(jí)注模，機(jī)器由于廠房高度不夠，不能用頂部安裝的機(jī)器人，德?tīng)柛９臼褂肧-420機(jī)器人做提取大型車門內(nèi)面板和汽車內(nèi)外裝飾板的工作。S-420機(jī)器人安裝在每臺(tái)機(jī)器的旁邊，很容易做完一件工作再做另一件工作而不會(huì)中斷生產(chǎn)。

    RXplastics機(jī)器人可執(zhí)行多重任務(wù)

    南卡羅萊納州Duncan的Stubli公司出產(chǎn)的RX活關(guān)節(jié)機(jī)器人已經(jīng)在塑料加工領(lǐng)域執(zhí)行裝載、快速搬走工件、清理注入口、模內(nèi)裝飾、抹膠水、涂粉、上色、組裝、檢查和包裝等任務(wù)。

    Eimo Americas公司在得克薩斯州和密歇根州共有４個(gè)按要求定做的注模車間。這幾個(gè)注模車間原來(lái)歸Triple S Plastics所有，服務(wù)于各行各業(yè)?，F(xiàn)在，Eimo的60%的業(yè)務(wù)是做手機(jī)的窗口、外殼以及無(wú)線通訊業(yè)的其他構(gòu)件。

    Eimo最近安裝了Stubli公司的新型機(jī)器人在其得克薩斯州Georgetown廠的自動(dòng)化單元里做脫模、修澆口、包裝手機(jī)窗等。此后公司又加訂了10臺(tái)同樣的機(jī)器人。此類機(jī)器人的性能使員工們確信他們?cè)谙蜃詣?dòng)化邁進(jìn)方面做了正確的選擇。

    從一開(kāi)始，系統(tǒng)工作人員就認(rèn)為柔性自動(dòng)化對(duì)許多客戶來(lái)說(shuō)應(yīng)該總是最合算的解決方案。于是，他們并不是簡(jiǎn)單地去尋找一個(gè)能夠滿足他們當(dāng)時(shí)特定需要的機(jī)器人，而是要找到能滿足他們尚未確定的、將來(lái)工作自動(dòng)化需要的、有靈活性的機(jī)器人。Stubli公司新近推出的RXplastics機(jī)器人系列有3種類型：RX130plastics的負(fù)荷量為25kg，手腕最長(zhǎng)伸展為2185mm; 另外兩種比較小的型號(hào)，是RX60plastics和RX90plastics。機(jī)器人控制器用SPI（及Euromap 12）接口軟件進(jìn)行預(yù)裝載，以協(xié)調(diào)機(jī)器人和注模機(jī)的動(dòng)作，特別是彈出器的功能。據(jù)稱還有用戶圖示接口，使用起來(lái)十分方便。

    機(jī)器人必須在等級(jí)為100的絕塵室內(nèi)工作。關(guān)節(jié)速度可達(dá)1125°/s。每臺(tái)機(jī)器人使用JCS齒輪箱，為機(jī)器人提供零后沖的行程。如果機(jī)器人在兩個(gè)位置之間過(guò)度加速，則可能出現(xiàn)后沖。當(dāng)它停止時(shí)必須自我調(diào)整，因?yàn)檫@會(huì)引起其輕微抽動(dòng)。

    毛邊處理、物料搬運(yùn)展示

    2003年初，在Anaheim的Plastec West 展覽會(huì)上，密歇根州Auburn Hills的Robotic Production Technology公司展出了其六軸機(jī)器人在塑料毛邊處理和物料搬運(yùn)方面的能力。該公司也提供激光修邊和鉆孔、刳刨修邊、超聲波焊接和分配的設(shè)備系統(tǒng)。RPT公司的一種小型六軸機(jī)器人裝備有柔性裝置和刀具，模擬處理制冷機(jī)蓋毛邊的情況。該柔性裝置能補(bǔ)償工件的收縮和膨脹，在沿著吹模工件或注模工件上的曲線或90°接合線運(yùn)作時(shí)，柔性是不變的。

    自動(dòng)化毛邊處理過(guò)程據(jù)稱能提高邊角的質(zhì)量。與手工操作比較 ，也減少了廢料。另外，由于自動(dòng)過(guò)程消除了手工修邊和切削，所以也消除或減少了員工患腕骨綜合癥的風(fēng)險(xiǎn)。RPT還為若干家制造商提供了刀具修邊系統(tǒng)。

    RPT還有物料搬運(yùn)單元，是由一個(gè)六軸機(jī)器人搬運(yùn)一個(gè)塑料容器。模具工人可以用機(jī)器人卸載對(duì)手工卸載來(lái)使模具的開(kāi)關(guān)時(shí)間保持一致，提高其產(chǎn)品質(zhì)量。

    機(jī)器人也可以用于執(zhí)行二次操作，如去澆口、處理毛邊、貼標(biāo)簽、包裝或裝卸貨盤等。機(jī)器人可以卸載多部機(jī)器，車間可以靈活布局。

    六軸機(jī)器人的手臂終端工具配置（EOAT）提出了挑戰(zhàn)

    手臂終端工具配置代表了對(duì)活關(guān)節(jié)機(jī)器人的唯一挑戰(zhàn)。這些五軸和六軸的機(jī)器人的靈活性使得一些特別的應(yīng)用場(chǎng)合成為可能，如去皮和某些插入制模等笛卡爾機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)所不能辦到的事。據(jù)俄亥俄州Xenia的SAS Automation公司稱，雖然只有比較小一部分注模機(jī)的自動(dòng)化使用活關(guān)節(jié)機(jī)器人，但機(jī)器人和手臂終端工具配置的正確結(jié)合，對(duì)經(jīng)濟(jì)的、大容量的、多班制的塑料加工是管用的。

    在這些應(yīng)用場(chǎng)合，手臂終端工具配置的設(shè)計(jì)必須要有足夠的空間讓機(jī)器人的手臂伸展開(kāi)來(lái)，大多數(shù)的工具都要能從上面或側(cè)面進(jìn)入到制模壓力機(jī)里。手臂終端工具配置一般應(yīng)該不那么復(fù)雜，因?yàn)闄C(jī)器人在單元內(nèi)提供了多重的精確運(yùn)動(dòng)。

    這些機(jī)器人大多數(shù)并不帶有標(biāo)準(zhǔn)閥門包，這必須再行添置以便實(shí)施手臂終端工具配置功能。雖然為注模生產(chǎn)編程很復(fù)雜，但這已經(jīng)在改進(jìn)并將增加可應(yīng)用的場(chǎng)合。

    SAS公司說(shuō)，手臂終端工具配置和活關(guān)節(jié)機(jī)器人配套設(shè)備的其他優(yōu)點(diǎn)還包括經(jīng)過(guò)提高了的澆口切削、毛邊處理、與夾具的接口等工作能力。

    UP機(jī)器人的通用性和速度

    據(jù)稱，俄亥俄州West Carrollton的Motoman公司新近推出的UP20六軸機(jī)器人對(duì)組裝、看護(hù)機(jī)器、物料搬運(yùn)、材料切削（如毛邊處理）、分配等都挺適合。UP20機(jī)器人凈載重量為20kg，伸展1658mm，重復(fù)性為±0.06mm。 該機(jī)器人需要的安裝空間很小，安裝在地板、天花板和墻上都行。UP20機(jī)器人最適合于卸載塑料注模機(jī)，尤其是在需要采用復(fù)雜動(dòng)作從模具里取出工件時(shí)。

    UP20在后卸載運(yùn)作中也很有靈活性，很適合于做毛邊處理和表面拋光的工作——即使是在有不平的表面和造型復(fù)雜的工件上。機(jī)器人還可以再裝備能自動(dòng)調(diào)節(jié)刀具位置的裝置，以對(duì)平的、凹凸波浪形的或不規(guī)則的表面都保持穩(wěn)定的壓力，這樣其靈活的優(yōu)點(diǎn)就會(huì)進(jìn)一步得到加強(qiáng)。

    機(jī)器人還可以裝備鋸子或其他切削裝置，可以用來(lái)從注模塑料工件上移走流道。

    新近推出的六軸UP6R自安裝式機(jī)器人也能裝載和卸載注塑機(jī)。安裝在固定的板上減少了對(duì)地板空間的需求。此六軸機(jī)器人可用于在注入塑料之前需要先把鑲嵌物放在模具里的模制場(chǎng)合。UP6R機(jī)器人也可以做復(fù)雜的動(dòng)作，需要時(shí)也可以把工件從模芯拿走。

    Motoman公司還有UPG地板安裝式機(jī)器人，從非操作工一側(cè)進(jìn)入注塑機(jī)。此六軸機(jī)器人為去澆口、組裝、打印、熱印、裝袋、檢驗(yàn)等下游設(shè)備提供相關(guān)操作。

    UP6R和UP6機(jī)器人都有6kg的凈載重量。UP6R有1523mm的伸展，UP6有1373mm的伸展。兩種機(jī)器人的重復(fù)性均為±0.08mm。

    Motoman公司最近與羅得島州Cranston的Yushin公司建立了合作關(guān)系，Yushin將為Motona添加一個(gè)銷路，允許Yushin提供Motana的活關(guān)節(jié)機(jī)器人及其橫向機(jī)器人系列。

    威斯康星州新柏林市ABB Flexible Automation公司的IRB 4400是一種小巧型機(jī)器人，有從中型到重型的搬運(yùn)容量。它可以搬運(yùn)60kg以下的負(fù)荷或者以非常快的速度搬運(yùn)45kg 以下的負(fù)荷，可以進(jìn)行物料搬運(yùn)、機(jī)器看護(hù)、磨削、拋光、組裝、噴霧和切削等工作。IRB 4400L/10機(jī)器人手臂很長(zhǎng)而手腕纖細(xì)，適合于做抹膠水和密封的工作。