一、  注塑工业及发展

    随着中国塑料工业的发展，近几年来中国塑料机械工业的年增长率都在30％左右，利润率增长也远高于工业总产值的增长，是中国机械行业中增长最快的产业之一。目前中国生产的塑料加工机械已可以满足国内的基本需要，但与世界先进水平i；BL匕，中国塑料加工机械在质量稳定性、产品精度、自动化程度等方面还有一定差距。

    中国塑料加工机械的现状：作为重要的技术装备，塑料加工机械广泛应用于建筑材料工业、包装工业、电器电子信息工业、农业、汽车及交通业、轻工业、石油化学工业、机械工业、国防工业等国民经济各个部门及人们生活的各个领域，在国民经济中日益显示出极为重要的作用。
    注塑机是中国产量和应用量最大的塑机品种，也是中国塑机出口的主力。上个世纪五十年代后期，中国生产出了第一台注塑机，不过由于当时设备的技术含量较低，只能用通用塑料来生产技术要求较低的日用品，如塑料盒、塑料桶、塑料盆等。注射成型技术发展迅猛，新技术、新设备层出不穷。高度电脑化、自动化、单机多功能化、辅助设备多样化、组合迅速且安装维修保养便利将成为趋势。全电动注塑机、油电复合型注塑机、气辅和水辅注塑成型技术、多层注塑技术方兴末艾。用于瓶坯、光盘、磁性材料以及生产特种工程塑料薄壁产品的专用注塑机将愈来愈重要。为配合汽车等重工业领域发展的大型、超大型注塑机也将有更大的需求。

    随着注塑机技术和科技的快速发展，工厂自动化程度要求越来越高，因此注塑机器人很快就会得到普及，主要用于注塑机注塑件的取出，使用该设备可减少工人工作量，提高劳动生产率及车间自动化水平。目前该项技术在国内刚刚起步，基本上是采用进口设备，因此限制了国内技术的发展。注塑机器人的研制成功及投入使用，推动了注塑生产线自动化设备的国产化，增强了国内企业产品在国际市场上的竞争力，成为注塑机辅机行业的新经济增长点，通过注塑机械手的不断发展，可以带动如输送带等自动化工厂辅助设备的发展，因此形成一个更大的产业链，推动整个注塑行业的发展。

    二、  机械手的在注塑工业的应用

    随着塑料加工行业在我国的迅速发展，注塑成型设备的自动化程度也越来越高。现代化的注塑机常常配置有机械手，以提高生产效率。注塑机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。注塑机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高注塑成型机的生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。

    在注塑工业中适用的机械手按其智能程度可以分为以下两种类型：1、基本型注塑机械手，该类型机械手一般包括固定模式程序和按生产工艺需求的教导模式程序。固定模式程序涵盖了目前注塑生产的几种标准工艺，利用工业控制器来做简单、规则和重复的动作。教导模式程序是特意为生产工艺特殊的注塑机适用，通过把基本动作的有序而安全的编排达到成功取物的目的。2、智能型注塑机械手，该类型机械手一般包括多点记忆置放、任意点待机、较多自由度等功能，一般采用伺服驱动，能够进行最大限度的仿人执行比较复杂的操作，还可以通过配备先进的传感器，让其具有视觉、触觉和热觉功能，使其成为具有很高智能的注塑机器人。

    注塑机械手的组成一般由执行系统、驱动系统、控制系统等组成。执行和驱动系统主要是为了完成手臂的正常功能而设计，通过气动或液压动力来驱动机械部件的运转，达到取物的功能。控制系统则是通过对驱动系统进行控制，使执行系统按照预定的工艺进行操作，以简易机械手的控制系统为例：

                                        人机界面
                                             ↑
                                             ↓
注塑机开模完信号 ←→     单片机←→  注塑机机械手信号
                                              ↑
                                              ↓
                                       各类阀信号
                                              ↑
                                              ↓
                                         执行气缸

    操作者通过人机界面进行操作，在机械手收到注塑机给出的可执行信号时，机械手切断注塑机的可关模信号，确保机械手取物的安全性，在完成取物后机械手恢复注塑机的动作。控制系统的设计难点在于机械手与注塑机的协调工作关系。在控制系统的指挥下，机械手按照预定的工作程序完成各个动作，从而将注塑生产出的制品从模具中取出并传送到指定地点或下一个生产工序中。在设计时，应根据注塑机的性能、机械手的作业条件和要求、制品的形状和重量等来确定控制系统。

    由于注塑机械手能够大幅度的提高生产率和降低生产成本，能够稳定和提高注塑产品的质量，避免因人为的操作失误而造成的损失。因此，注塑机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。目前国内的机械手类型比较简单，且大都用于取件。随着注塑成型工业的发展，以后将有越来越多的机械手用于上料、混合、自动装卸模具、回收废料等各个工序上，而且将朝着智能化方向发展。

   三、选用机械手能带来的经济效益

    选用机械手有以下几点好处：

    首先，可以使每一模的产品生产时间固定化，相同的塑化时间、射出时间、保压时间、冷却时间、开关模时间，容易使产品的成品率提高，方便安排生产。其次，通过使用机械手，可以大大减少工人成本，按每人每月800元工资，每台注塑机24小时生产，每天三班制计算：

        每台注塑机每月需要花费人工费用：

        800 x 3=2400元

        年工资为28800元

    3台注塑机需要年人工费用86400元

    使用机械手后一个人可以管理至少3台注塑机，按3台计算，那么一天只要1个人可以管理3台注塑机，那么花费的

        月人工费用为2400元，

        年费用为28800元

        可以节省57600元。

    如果使用工人管理注塑机，那么每天24小时至少有2个小时不能进行正常生产，那么生产效率只有使用机械手的92％，按45秒成型周期算，使用每台机械手每天可以多生产160个，每年多生产57600个，按每个0．1元利润计算，那么可以多创造5760元利润，

    3台机械手每年可以多创造的利润：57600 x 0．1 x 3=17280元

    3台机械手需要总的投资  ：36000 x 3二108000元

    实际上一个注塑工人的每月花费远远不止800元，随着社会保障制度的健全和完善，每个企业都面临着给员工做养老保险等福利，费用就要成倍的增加，工人的流动性越来越大，新工人的培养成本也就越来越高，因此保守估计1年之内就可以收回所有的机器投资。

    以上参数按一般正常情况下作出的，实际情况按实际生产为准。

    其次，工人会由于工作情绪、节假日、身体状况造成缺勤，特别是春节前后，  各注塑工厂人员最紧缺，而用了机械手，该类情况就不会干扰到工厂的正常生产。由于使用了机械手，工人的工作安全性有了保障，不会出现由于工作疏忽或者疲劳造成的工伤事故。特别是三班倒的工作，晚上更容易出现生理性疲劳，容易出安全事故，夏天由于工作温度很高，容易出现工人身体不适，精神不足。
 
    最后，机械手可以保证生产的量，在接到订单后容易安排生产管理。

    四、  塑机专用机械手的选购

    目前市场上的注塑机械手种类很多，如何在这么多种的机械手种挑选出适合的机械手确实是一个很现实的难题。对于想适用机械手的工厂技术人员来说，对机械手需要从以下几个方面进行选择：

    首先是对现有的注塑机的吨位的了解。不同吨位注塑机对应着不同大小的模板尺寸和安全门高度，模板的尺寸直接决定着机械手的行程，安全门的高度影响着产品从模内到模外的是否顺利的取出，这两个关键尺寸的确定之后就要考虑机械手的有效载荷多大，是不是足够注塑产品的重量。

    其次是对机械手的性能和易用性的评价。机械手的性能通常通过它的运动速度和重复精度来体现，运动速度体现在反应的快速性和高速性上，这个就需要对执行部件进行考察，特别是气缸和电磁阀的选择上决定了这些性能。重复精度主要是通过机械手的机械部件的加工和装配精度来体现。机械手的易用性主要是体现在人机界面的友好性，是否能够做到最大限度的人性化就是其中最大的难点，让操作人员不看操作说明书就能安全有效地对机械手进行操作。

    再次是对机械手的可靠性和售后服务质量的评价。和其他机械设备一样，机械手上适用的零部件也会出现故障，所以要仔细观察保修期限，评价保修期时，不单单要考察主关零部件的期限，特别要考察那些不在质保范围内的易损零件的晶牌，一台三年质保期的机械手不一定比一年质保期的合算。可靠性主要是通过零配件的质量和装配人员的熟练程度来体现，单单有高品质的零配件不一定能保证高质量的机器。售后服务目前是各行各业一直重点抓的一个环节，机械手在使用过程中不可避免地会出现问题，因此售后服务的质量就显得十分重要，所以在机械手的选择上要优先考虑售后服务的快速性和质量。

    五、  注塑机专用机械手的发展

    目前，随着注塑业的不断发展，产品的要求越来越高，模具也呈现“一模多腔”的趋势，因此对于注塑机械手来说就必须要解决这些难题。机械手在瓶坯模具的取出上一直是一个难题，一方面注塑机的开模定位不是很准确，另外一方面对于一出多的情况如何去检测所有的瓶坯都已经被取出，前面这个问题就需要注塑机来解决，后面的就需要加装合适的传感器来确认。目前好多产品需要贴标签，如何通过机械手把标签贴到模内也是一个难题，如果这两个难题都能解决的话，那么注塑机专用机械手就可以说开发成功了。当然随着网络技术的发展，机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。相信不久的将来智能注塑机械手就会诞生，那时注塑工业就能真正实现自动化发展。

2007年10月10日