摘要：本文将利用一台六自由度的工业机器人，用于给网印机送物料。首先，本文将设计机器人的夹具、转盘的机械结构、与机械手联机的网印的PLC程序、机器人的示教编程标。转盘式自动网印上下料是一种网印机与机械手再结合转盘系统结合的自动化系统，有节省人力提高产能与品质的特点，传统的人工手工网印效率差且品质低，因此总结分析网印机与机械手的特点，结合网印机的效率与品质与机械手的稳定节约人力等特点，借鉴机械手与网印机使用经验，设计出一套转盘上下料的系统，对推动人力节省与品质提升发展具有重要意义。
关键词：机械手；网印机；自动化；转盘机
前言
目前用工难是各工厂的头疼问题，用工成本大幅上涨的背景下，工厂人员也很难招聘到，对应的福利社保问题，也成为了工厂生产运营的头等大事。在劳动力短缺和工人成本上涨等压力下，公司希望通过机器人来弥补用工空缺并摆脱对不可持续的廉价劳动力的依赖，另外，作为一家以代工为生的企业，又要确保自身利润，因此，公司开始发力工业机器人领域也是为情势所迫。我公司的某产品产能需要提升，为达到产能需求，利用公司的内部资源，利用网印机与机械手，设计一套提高产能节省人力的系统，同時也避免作业人员长久接触油墨，因此，为了提升生产稳定性，转盘式自动网印机械手上下料这套系统就因此而来。
1.转盘机的设计
1.1产品定位治具设计
产品定位治具采用了电木作为加工材料，电木加工性能良好且价格便宜易于加工，加工费用和材料费用低，故选择使用电木作为产品定位。产品定位治具为4模，为了减少装配误差采用了一体的加工方式(一块完整的电木上加工4个定位治具）。
1.2多工位转盘的设计
转盘材质选用了铝，限于机械加工材料尺寸，分别由两块相互对称的铝块加工完成，为了减少装配误差，在每块的铝块上有增加两个定位销。为了减轻材料重量，在转盘中有开三个减重孔，在减重的同时确保了材料的刚度，转盘采用四工位设计，一工位为机械手取料位，二工位为产品放置完成位，三四位为产品投放位。三四位设计为两工位是为了提高作业人员放料效率同时远离机械手放料位，大大提高作业效率及作业安全。
1.3伺服电机与减速机的选择
因为转盘机是提供给机械手取料，定位精度要求高，故选用伺服电机，电机型号为台达ECMA-E21310RS。
因为转盘重量过重，所产生的惯量过大，故采用搭配减速机来完成精准定位，减速机采用HANXING GPH120-10。
根据电机与减速机选型软件，伺服电机与减速机均得出所需型号，在此就不详谈了，另特别感谢这两家供应商的技术支持。
1.4控制系统的的组成
转盘的控制系统采用的三菱的PLC FX3GA-24MT进行的编写，硬件包括滤波器、漏电保护开关、开关电源、伺服驱动器、继电器、开关按钮等。设置有五个按钮，分别为启动按钮、原点回归按钮、复位按钮、急停按钮、电源开关按钮，通过U型光电感应器完成原点定位。PLC通过发脉冲的方式让电机旋转90°，复位按钮恢复设备初始状态，急停按钮用于紧急停机，电源开关按钮用于开启设备。用继电器来隔离交换机械手和给机械手的信号。
2.机械手的夹具与程序的设计
2.1机械手的夹具设计
工业机器人的手又称为末端执行器，它使机器人直接用于抓取和握紧（吸附）专用工具（如喷枪、扳手、焊具、喷头等）进行操作的部件。它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。由于被握工件的形状、尺寸、重量、材质及表面状态等不同，因此工业机器人末端操作器是多种多样的，大致可分为以下几类：
夹钳式取料手、吸附式取料手、专用操作器及转换器仿生多指灵巧手
设计的夹具需要搬运为高光面塑料产品，因此不能选择夹钳式取料手，会对产品产生刮伤、压痕等不良。设计只需将产品搬运上料与下料，因为产品为高光面，因此选择吸附式取料手。
产品需要上料与下料，为节省机械手的搬用时间，我将机械手的取料手设计为两个，左手用于产品上料，右手用于产品下料，这样的设计好处大大的减少了机械手的运行时间，在放置产品时，右手先将网印机上网印完成的产品取下，将机械手抬高向左移动，将左手从转盘上取的物料再放于网印机，最后右手将网印完成的产品放于流水线。
因为产品为表面为曲面，普通的吸盘无法完成吸附，我这里选择了“横向附缓冲吸盘”，不伤工件。真空吸盘由于是橡胶材料所造，吸取或者放下工件不会对工件造成任何损伤。
2.2机械手的程序设计
（1）机械手程序的流程设计
利用FOXBOT A1700机械手进行编程，首先我对整个流程进行了分析，流程如下：开始>左手取料的第一周期>移动到转盘上方>转盘机给信号允许取料>移动到产品上>开启真空阀>移动到转盘上方>真空检测有无物料（检查产品是否取到,取的过程是否有掉落）>>移动到网印机治具上方>网印机给信号允许放料>将产品放于网印机治具上>机械手给信号给网印机允许网印>；从此往后循环机械手左手到转盘机上取料>网印机给网印完成信号>机械手右抓到网印机上方>机械手到网印机治具取料>打开右真空吸盘>机械手移动到右抓到网印机上方>右真空检测>左抓将产品放于网印机治具>关闭左侧真空阀>开启破真空>移动到放料点上方>移动到转盘取料点上方>机械手给信号放料完成>网印机开始网印>机械手右抓将网印完成的物料放于流水线，至此完成整个取放料及网印的过程。
（2）程序设计
根据流程图，设计出程序编程。
1.公司成立专案小组，转盘式供料+网印机+机械手上下料的方式，改善目标为产品印刷用FOXBOT取代人工作业，经过一个月的时间设计、安装、调试现已稳定导入并达预期目标效果（如下表1）
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2.效益分析
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3.可行性分析
3.1FOXBOT替代人工印刷，印刷人力3人>0人，標準人力12人>10人，作業人員減少2人.
3.2 UPH:560PCS/H>UPH>720PCS/H產能提升160 PCS/H
3.3避免作業員長時間接觸油墨，降低員工健康風險
3.4降低作業人員疲勞度，提高產出及生產良率穩定性
3.5机械手在运转过程会依照设定路径进行，如中途停止机械手将停到一个停止点按的位置，如下次启动时未回归到初始点位就有可能会撞击到网印机或者其他部件，所以设计中有设定一个子程序“Call safe”就是为了防止此种情况发生，如在中途停止，在从新开始时机械手示校器就会弹出窗口就会提示"手動搖動機器人到p(10)"。这样保证了机械手的正常运转。
结束语
现在应用到工程机械产品上的工业机器人还有很多局限性，但随着技术发展以及企业长时间的摸索和实践，在人口红利减弱的背景下，中国工程机械制造业要创造新的竞争力，实现高端化的制造工艺，就必须进行变革，企业对机器人的使用一定会越来越多。
参考文献
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