文：潘德军
广西机电职业技术学院
摘 要：阐述了自动压铸生产工艺，分析了其局限性，提出了基于工业机器人的智能压铸生产系统。 以工业机器人来取代常规的取件、喷吹机械手，并新增了剪口模用液压机，工业机器人采用联机作业方式，完成了全自动的压铸生产。
关键词：压铸机；工业机器人；生产系统
常规的压铸机配有注料与取件机械手；并结合控制系统，实现自动压铸生产。 其自动压铸工艺为：①合模；②料槽注料；③压射；④凝固；⑤开模；⑥取件；⑦模具喷淋冷却；⑧模具吹干；⑨合模。 工序⑥~⑧分别由取件、喷吹机械手完成。
取件机械手进行取件时，以光电传感器来判断机械手是否已退出； 然而未能对压铸模脱模完整性，以及合模时刻的模具状态进行准确的判断。 喷吹机械手上安装有多排喷管， 这些喷管的行径路线、移动速度以及作业时间均统一控制；同时仅可在竖直方向上移动；工作状态下，喷吹方向固定；喷管流量只能停机调整。 对常规的自动压铸工艺进行分析，总结了其局限性：①对模具中凸、凹部位的冷却程度难以控制； ②模具凸模根部与凹模底部，难以吹干；易因积水而使产品形成缺陷；③难以建立模具长、宽、高 3 方向的温度梯度，其铸件质量受到限制；④连续作业时间短，难以实现大批量的稳定生产。
1 工业机器人智能压铸生产系统
针对前述取件与喷吹机械手的不足之处，本课题以工业机器人取代常规的取件与喷吹机械手；新增了剪口模用液压机。 在取件、喷吹工序完成之后，利用光电检测装置对压铸模脱模完整性进行检测；利用剪口模用液压机驱动剪口模， 使浇注系统与压铸件分离，完成全自动的压铸生产。
1.1 机器人取件与模具喷吹
图 1 为 ABB IRB2400F 型工业机器人、 东洋公司 BD-350V3 型压铸机以及自主研发的液压机三者之间的平面布置示意图。压铸机配置有浇注机械手，位于图 1 中压铸机的人工操作一侧； 工业机械人由6 轴机构+控制系统构成。电磁阀安装在工业机器人的 4# 轴上，用于脱模剂与压缩空气的通断控制。 脱模剂与压缩空气以各自的管道进行输送，其管道经各轴到达 6# 轴；与 6#轴上动模、定模喷管相连。 工业机械手 6# 轴上安装有三爪卡盘，由压缩空气驱动；通过电磁阀控制压缩空气的通断来实现三爪卡盘的夹紧与松开控制。
气管、喷管及三爪卡盘机构如图 2。 动模、定模喷管均配置有气管与水管。 进行喷淋、吹干操作时，无需翻转三爪卡盘。该机构与工业机器人的 6# 轴以法兰连接。料柄夹持位与夹持准备位之间的连线，与开模方向重合；三爪卡盘沿着开模方向运动。
工业机器人进入到料柄夹持状态之后，由“刚性姿态”进入到“柔性姿态”，等待压铸机顶出；待顶出完成之后，工业机器人重新回到“刚性姿态”；夹持压铸模具，并对其实施定点的、移动式的喷淋与吹干操作。 模具清理完成之后，对其进行脱模检测。
1.2 脱模检测
工业机器人将压铸模具送至光电检测装置前，对其脱模完整性进行检测。 光电检测装置发射出感应光，当遇到物体(如渣包)，对感应光进行反射；光电检测装置接收到反射光， 将发送出该渣包脱模的信号。 光电检测装置上，安装有 10 多个位置可调的光电传感器，用于模具各部位的脱模检测。
1.3 浇注系统与压铸件的分离
待脱模完整之后， 工业机器人将压铸模具送至剪口模位置，松开三爪卡盘；将模具放置在剪口模下模上。 液压机接收到剪切指令，通过滑块，驱动剪口模的上模由上至下运动，完成剪切操作；从而实现浇注系统与压铸件的分离。
2 设备控制及控制 I/O
2.1 设备控制
以工业机器人取代取件与喷吹机械手之后；工业机器人成为主控对象，压铸机则成了被控对象。拆除取件与喷吹机械手之后，安装工业机器人，并与压铸机连接。 由于压铸机与工业机器人之间未配置专门的通信接口，因而，沿用压铸机与取件、喷吹机械手之间的控制信号与方式。液压机开到位、关到位控制由行程开关进行判断。 压铸机、液压机、工业机器人采用独立的电源； 设备之间信号联络通过继电器实现。 压铸机、液压机、工业机器人各设备可独立运行，也可联机作业。3设备的紧急急停操作键采用串接方式；在联动作业时，任意 1 台设备急停，其他2 台设备也会立即停止，确保生产安全。
2.2 控制 I/O
工业机器人作为主动控制中心， 配置有 DigtalI/O 24VDC 的 数 字接口 ； 设备控制共有 20 点 信 号(数字输入 8 点，数字输出 12 点)，见表 1。 实现工业机器人与压铸机， 工业机器人与液压机之间的信息联络；而液压机与压铸机之间无信息联络。
3 程序设计
生产程序由主程序与子程序两部分构成， 其子程序包括：①初始化及工具、载荷定义；②压缩空气压力检测；③正品检测、废品摆放；④取件、喷淋、吹干；⑤工业机器人回位、停机；⑥工艺启动。主程序完成子程序的调用以及压铸生产的循环控制。 主程序流程如图 3 所示。
4 应用效果
较常规的压铸生产系统， 该基于工业机器人的智能压铸生产系统优势明显： ①解决了常规压铸生产时喷淋冷却控制难、 吹干不彻底问题； 实现了定点的、移动式的喷吹；②渣料及时回炉，降低了在线生产成本；③实现了长时间的、连续的稳定生产；压铸件品质满足客户需求，并延长了模具的使用寿命。
