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注塑机械手的动态多目标优化

机械设计与制造 2017年第12期 102-106页

作者：袁清珂杨国张在良广东工业大学机电工程学院广东广州510006

为了满足在保证注塑机械手初始动态刚度的条件下达到整机轻量化的要求,提出基于整机质量、一阶最大变形量和一阶固有频率为目标函数的整机多目标优化设计方法。运用ANSYS软件对参数化模型进行模态分析。使用中心复合设计的试验方法选取... 详细信息

为了满足在保证注塑机械手初始动态刚度的条件下达到整机轻量化的要求,提出基于整机质量、一阶最大变形量和一阶固有频率为目标函数的整机多目标优化设计方法。运用ANSYS软件对参数化模型进行模态分析。使用中心复合设计的试验方法选取合适的结构有限元分析样本点,对样本点处的整机动态特性进行计算和分析,建立反映结构设计输入与响应输出关系的二次多项式响应面模型。建立注塑机械手的多目标优化数学模型,比较分别使用多目标遗传算法、筛选算法、非线性二次规划算法获取的Pareto解集得到最优解。对基于加权平均法的灵敏度分析得到的各设计变量灵敏度值平均数进行排序,可以帮助设计人员淘汰部分设计变量,从而提高优化效率。最后,在保证注塑机械手整机动态性能不降的前提下,整机质量减轻了11.27%。结果表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。

关键词：注塑机械手多目标优化有限元法

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注塑机械手的结构设计与力学性能分析

注塑机械手的结构设计与力学性能分析

作者：裴崇广东工业大学

学位级别：硕士

随着塑胶行业的发展,注塑机械手与注塑机的配套使用成为行业发展的必然。注塑机的生产效率在很大程度上取决于注塑机械手的工作效率,当前大多数注塑企业仍然采用气动、单轴注塑机械手,不能很好的适应注塑企业的发展需求,大型注塑企业逐... 详细信息

随着塑胶行业的发展,注塑机械手与注塑机的配套使用成为行业发展的必然。注塑机的生产效率在很大程度上取决于注塑机械手的工作效率,当前大多数注塑企业仍然采用气动、单轴注塑机械手,不能很好的适应注塑企业的发展需求,大型注塑企业逐渐将全伺服驱动、多轴注塑机械手应用于企业生产中。基于以上情况的考虑,本文的研究重点是五轴伺服注塑机械手的结构设计及其力学性能分析。相比目前国内常见的注塑机械手,本文所设计的机械手有以下特点：结构设计方面,机械手的横梁、悬臂梁均采用薄壁空心的高强度铝合金材料,轻质高速,噪声更小;机械手的前后臂利用双节倍速的原理,采用内外臂嵌套的方式,既提高了机械手的工作效率又降低了机械手的整体高度;机械手的各轴的运动均采用交流伺服电机与减速器结合的驱动方式,增大了各轴的运动速度,提高了运动的平稳性;机械手的横行、引拔及上下行均采用高扭矩同步带惰轮组传动,代替传统的滚珠丝杠传动,解决了采用齿轮齿条高速运行时的噪声问题,克服了其在转动时易产生共振而磨损加剧的不良影响。力学性能分析方面,利用ANSYS对机械手进行有限元分析,根据分析结果,应用ANSYS的拓扑优化功能改进机械手的结构,提出三种拓扑优化方案,即横梁的结构优化、悬臂梁的结构优化、横梁与悬臂梁的综合结构优化。经分析比较,综合优化方案的减振效果最佳,三个自由度的最大振幅均大幅降低,x方向振幅下降40%,y方向振幅下降87%,z方向振幅下降76%,改善了机械手动态性能,减小了机械手在工作过程中的振动。具体的研究过程如下：首先,根据注塑机械手的工作原理及技术指标,提出设计要求,确定设计方案,依据设计方案,运用SolidWorks进行机械手各部分的结构设计,完成机械手结构设计部分的工作。其次,运用ADAMS对所设计的机械手进行运动学仿真,得出机械手的运动学参数,测试机械手的运动能否满足设计的要求。再次,运用ANSYS软件对机械手进行有限元分析,通过静力学分析,检验机械手的结构刚度是否满足工作要求,通过动力学分析,检验机械手的振动是否符合工作要求。最后,针对有限元分析的结果,应用ANSYS的拓扑优化功能,对所设计的机械手的关键部件进行拓扑优化,提高了机械手的振动特性。最终完成了注塑机械手模型的建立,并验证了模型的合理性,完成了注塑机械手结构的设计工作。

关键词：注塑机械手结构设计有限元分析拓扑优化

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基于PLC的注塑机械手自动取件系统设计

塑料 2021年第2期50卷 82-86页

作者：江丽珍段海峰赵易刘楚生华南理工大学广州学院机械工程学院广东广州510800

结合声控开关精密外壳在注塑成型生产过程中,采用人工辅助取件成型效率较低和劳动强度较大的现状,通过分析开关外壳的外形结构特点、注塑模模具的型腔布局和浇注系统的形式,设计了相应的真空吸盘和去除浇注系统凝料的夹钳一体化的夹具... 详细信息

结合声控开关精密外壳在注塑成型生产过程中,采用人工辅助取件成型效率较低和劳动强度较大的现状,通过分析开关外壳的外形结构特点、注塑模模具的型腔布局和浇注系统的形式,设计了相应的真空吸盘和去除浇注系统凝料的夹钳一体化的夹具结构。通过研究自动取件系统的设备组成和工作流程,运用机械手配合注塑机同步工作实现自动取件,设计了以PLC为核心的自动取件控制系统。采用PLC程序配合触摸屏可以实现智能精确控制自动取件系统的工作频率、机械手的传送路径和真空吸盘的吸放动作,以及开关外壳的高效率自动化循环注塑生产,开关外壳的生产质量显著提高并趋于稳定,节省了企业的生产劳动力。

关键词：自动取件注塑机械手真空吸盘 PLC控制工作频率

基于嵌入式的注塑机械手手持设备关键技术研究

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基于嵌入式的注塑机械手手持设备关键技术研究

作者：周静宁波大学

学位级别：硕士

注塑机械手是模仿人类上肢设计而成的一种专用机器人，主要作用是在高温、狭小环境代替人工把塑料产品从注塑机模具中取出。注塑机械手可以改善工人工作环境，提高生产效率，降低废品率，增强企业的市场占有率，所以被广泛的应用在塑料... 详细信息

注塑机械手是模仿人类上肢设计而成的一种专用机器人，主要作用是在高温、狭小环境代替人工把塑料产品从注塑机模具中取出。注塑机械手可以改善工人工作环境，提高生产效率，降低废品率，增强企业的市场占有率，所以被广泛的应用在塑料生产厂家中。而注塑机械手在使用的时候系统与用户之间需要进行频繁大量的进行人机交互，所以设计一个具有良好人机界面且性能可靠的手持设备对注塑机械手来说起着至关重要的作用。鉴于Windows CE5.0操作系统在用户界面上的优势，本课题提出了一种基于ARM9处理器和Windows CE5.0操作系统并采用LCD和触摸屏做为输入输出通道的手持设备设计方案。本文就系统的软硬件设计及调试过程作了全面的分析和介绍。1、提出了硬件设计的思路和方案。为了方便调试、扩展，本文将电路分为了核心板和底板两部分。核心板的设计主要是S3C2440处理器的最小系统设计;底板主要是由电源电路、LCD接口、串口、蜂鸣器、USB接口等外围电路的组成。2、完成了人机界面的开发。在了解Windows CE的图形界面原理后根据注塑机械手的操作需求将整个界面上划分为：开机界面、工作界面、功能界面、监视界面、手动界面、模组界面、修改界面这7个主要部分，在分析了各个界面完成的任务的基础上讲述了设计方法和过程。针对出现的界面闪烁、信息显示量小、模组文件的无法快速有效存入和读取等问题，提出了有效的解决方法。3、讲述了串口通信的实现方法和步骤。手持设备是通过具有抗干扰性强的RS485通信总线与下位机进行通信的。本课题不仅设计了通信协议，给出了适合系统的校验算法并运用多线程的方式实现串口通信，提高了实时性。4、进行手持设备系统的整合和测试。将应用程序下载到目标设备并且修改注册表后本应用程序可以在不用启动Windows CE操作系统界面的情况下就可以自动的运行。而且经过测试，系统基本上能够达到预期功能，满足了系统基本实时性和可靠性要求。

关键词：注塑机械手 WindowsCE5.0 人机界面触摸屏

全伺服横走式注塑机械手的静态位姿误差分析和误差补偿

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陕西科技大学学报 2018年第1期36卷 131-136,142页

作者：葛正浩申娇娟韩啸宇陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021

随着注塑成型的广泛应用,注塑机械手的应用范围也越来越广,主要包括模内外取件、取出产品后自动包装和模内埋入嵌件等.其中用于模内埋入嵌件的注塑机械手的定位精度要求较高,首先采用矩阵微分法建立静态误差模型,对全伺服注塑机械手进... 详细信息

随着注塑成型的广泛应用,注塑机械手的应用范围也越来越广,主要包括模内外取件、取出产品后自动包装和模内埋入嵌件等.其中用于模内埋入嵌件的注塑机械手的定位精度要求较高,首先采用矩阵微分法建立静态误差模型,对全伺服注塑机械手进行静态位姿误差分析,得出注塑机械手的末端静态位姿误差与机械手的结构参数和运动变量之间的关系;然后利用摄动误差补偿法对机械手进行误差补偿,消除或减轻机械手末端的位姿误差,提高机械手末端执行器的定位精度.

关键词：注塑机械手静态位姿误差模内埋入嵌件误差补偿定位精度

基于SolidWorks和ADAMS的注塑机械手运动学仿真

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装备制造技术 2013年第4期 47-49页

作者：蔡汉明管洋刘承昆青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

注塑机机械手是一种广泛应用在注塑挤出机上的实现工件取放的一种自动化设备。注塑机机械手一般使用伺服电机进行驱动,因此其取件时的运动速度、加速度等参数成为了机械手运动控制的关键参数。首先在SolidWorks中完成注塑机机械手的三... 详细信息

注塑机机械手是一种广泛应用在注塑挤出机上的实现工件取放的一种自动化设备。注塑机机械手一般使用伺服电机进行驱动,因此其取件时的运动速度、加速度等参数成为了机械手运动控制的关键参数。首先在SolidWorks中完成注塑机机械手的三维建模和装配,然后将模型导入ADAMS/View中,进行运动学仿真,得到机械手未端位移和速度的分析曲线,为实际的机械手控制提供了重要的参考数据。

关键词： SolidWorks ADAMS 运动学仿真注塑机械手虚拟样机

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一种注塑机械手堆叠算法及其运动控制策略

机电工程技术 2023年第12期52卷 142-145页

作者：余杰先张中华陈凌玲李久林温舒然珠海格力智能装备有限公司广东珠海519000

传统的注塑机行业中,注塑机锁模产品成型后,由人工伸手进模内抓取产品,这不仅效率低,而且风险高,容易造成工人误伤。尽管随着工业机器人的发展,一种可应用于注塑机自动抓取的机械臂控制系统应运而生,其快速的加减速速度曲线规划可以将... 详细信息

传统的注塑机行业中,注塑机锁模产品成型后,由人工伸手进模内抓取产品,这不仅效率低,而且风险高,容易造成工人误伤。尽管随着工业机器人的发展,一种可应用于注塑机自动抓取的机械臂控制系统应运而生,其快速的加减速速度曲线规划可以将注塑模内产品的抓取周期缩短至2 s,大量应用于手机壳、塑料片的抓取,极大改善了生产安全和效率问题。然而随着行业的不断发展,注塑机产品工艺流程复杂度不断提高,当前的机械手从注塑机中取出产品都是按固定的点位投放,这就还需要工人手动将产品按指定排列方式进行堆放。因此,提出一种用于注塑机的机械手的堆叠算法,并规划了在机械手中实现该算法的运动控制策略。这种算法可以控制机械手以期望的排列方式自动将成品整齐排列,从而提高生产效率,并且使生产过程更加安全,更加智能化。

关键词：注塑机械手驱控一体堆叠算法提前加减速算法

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注塑机械手控制系统设计研究

注塑机械手控制系统设计研究

作者：丁鉴彬山东科技大学

学位级别：硕士

随着科技的发展和社会的进步,机器人技术在生产生活中得到越来越广泛的应用.控制系统决定着机器人的稳定性和可靠性,也越来越受到厂家和用户的重视。注塑机械手是注塑生产线自动化的重要组成部分,本文介绍了基于STC单片机的注塑机械手... 详细信息

随着科技的发展和社会的进步,机器人技术在生产生活中得到越来越广泛的应用.控制系统决定着机器人的稳定性和可靠性,也越来越受到厂家和用户的重视。注塑机械手是注塑生产线自动化的重要组成部分,本文介绍了基于STC单片机的注塑机械手控制系统,该系统由建立在CAN总线通信基础上的主控模块、从控模块、远程I/0模块组成,完成了电机驱动电路、开关量信息采集及输出控制电路、由CAN总线控制器SJA1000和总线驱动器PCA82C250为核心的通信电路所组成的硬件设计,以及基于C语言的软件系统设计。硬件的设计可以实现模块之间的稳定通信,主控模块与触摸屏遵循Modbus协议进行串口通信,工作人员通过触摸屏发送指令、查看系统信息及运行状态。设计了故障诊断专家系统,可以较准确的实现对系统状态信息的监测诊断。完成控制系统的软件程序设计以后,基于一定的通信协议,可以实现单轴控制、多轴联动控制。本控制系统在实际环境中具有运行稳定可靠的特点,能满足现场工艺生产线的工作要求。

关键词：注塑机械手控制系统 CAN总线 Modbus协议

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基于注塑机的伺服机械手的研究

基于注塑机的伺服机械手的研究

作者：管洋青岛科技大学

学位级别：硕士

近几年来,我国从事中小型注塑产品生产的企业,由于自身规模小、资金少,导致机械化、自动化水平很低,主要依靠人工进行取件。随着注塑技术的快速发展,注塑加工过程中的手工操作、人工上料、取件等传统生产方式已经无法满足注塑工业高速... 详细信息

近几年来,我国从事中小型注塑产品生产的企业,由于自身规模小、资金少,导致机械化、自动化水平很低,主要依靠人工进行取件。随着注塑技术的快速发展,注塑加工过程中的手工操作、人工上料、取件等传统生产方式已经无法满足注塑工业高速发展需要。注塑加工中采用机械手代替人工操作,是进行高速、高效、高质量生产的一种有效的方法,也成为注塑技术重要的发展趋势。在国外,注塑机机械手技术起步比较早,随着工业机器人技术的发展及应用,出现了采用注塑机上下料机器人,配合传送系统,组成了全自动注塑生产线。而国内只有具有较大规模的注塑加工企业才会采用注塑机械手,许多中小型企业仍采用人工操作、取件的方式进行生产,这种工作方式生产效率低且存在安全隐患。近几年,企业在市场竞争中遇到了很大挑战,使得企业不得不考虑采用自动化装备提高生产效率降低成本。对于目前已使用的注塑机机械手,造价较高、功能单一,同时机械手对于注塑机模具的适应性不强。本课题基于卧式中小型注塑机和小水口三板模具,通过对国内外工业机械手的分析和研究设计注塑机专用机械手,并设计控制系统,同时对机械手进行运动学和有限元分析,优化设计。主要工作如下：(1)研究了小水口三板模具的生产工艺,分析了卧式注塑机的结构特点和对上下料工作的要求,确定了机械手的工作原理,设计了注塑机械手的总体方案。(2)根据机械手的总体方案,总结并借鉴国内外工业机械手设计的成功经验,分别对机械手的各个机械部件进行了分析、设计与计算,根据系统的要求,设计了机械手的真空气动系统并对气动回路的安全性进行了校验。(3)按照机械手总的设计方案,对机械手的控制系统设计进行了设计和研究。设计了以PLC为核心的机械手控制系统,并对关键控制元件进行了选型。最后按照机械手运行的动作要求,开发系统控制PLC程序对控制算法进行了优化。(4)对机械手的运动学仿真及关键零部件的有限元分析。使用运动学分析软件,对机械手的运动进行仿真。使用有限元分析对机械手的悬臂进行有限元分析验证设计准确性,对底座组件进行优化设计降低了设备的成本。

关键词：注塑机械手气动真空系统控制系统运动学仿真有限元分析优化