协作机器人：注塑厂商的新选择-库崎智能

三十年前，注塑应用很少会部署全伺服控制机器人。最常见的方法是部署简单的三轴、点对点直角坐标型机器人安装在机器上。这种简易的机器人具有足够的Z轴（垂直）行程，可以到达模板的中心线，从模具中快速取件，并将这些零件运送到料箱或传送带上。

20年前，全伺服控制的直角坐标型机器人开始普及，它们能够提供更高的精度和对臂端工具的控制。15年前，模塑商开始越来越多地采用六轴机器人。

这一演变是由多种技术和商业因素所推动的，而这些因素一直延续到今日：

1、注塑后道工艺。客户要求模塑商提供更完整的零件和组件，模塑商也十分乐意提高自身价值。去浇口、修边、抛光、装饰、装配、包装和打包是目前厂商需要完成的常见任务，也是最适合自动化的任务。

2、提高表面光洁度。客户对表面光洁度设定了非常高的标准，这就要求零件从注塑到最后包装或运输容器都要经过仔细处理。

3、更短的产品生命周期。产品更新和新产品推出的速度导致制造商需要不断改变制造工艺。

4、高混合/小批量。能够减少库存的产品定制、小批量和按需生产，推动了短期生产的发展，并对设置提出了更加严格的要求。

在过去的10年里，塑料加工厂开始采用一种新的自动化，叫做协作机器人（cobot），近期的普及率也日益提高。协作机器人通常采用关节臂技术，在标准的六轴机器人基础上增加了一层安全性、用户可编程性和移动性。如要了解协作机器人的魅力，首先要回顾一下为何关节臂机器人如此受到欢迎。

六轴机器人的定位灵活性和整体工作范围是其在注塑领域取得成功的关键。额外的自由度为物料搬运、装配和其他应用的各阶段提供了更多选择，从而转化为了切实的工艺优势：

1、灵活执行注塑前道和后道工艺

将镶嵌件放入模具并在注塑后道工艺中移动零件是复杂的运动，对角度和位置的要求非常苛刻。

2、降低工具成本

四轴直角坐标型机器人通常需要复杂的工具来弥补其运动学上的局限性。六轴关节臂机器人的运动范围和灵活性降低了工具和夹具的成本，简化了复杂性。

3、可灵活装载精密嵌件

得益于自身的定位灵活性和可重复性，六轴机器人可拾取和嵌入精密嵌件。

4、复杂零件的取出流程得到简化

在缺少顶杆助力的情况下，复杂零件很难脱模，但灵巧的六轴机器人可轻松从模具中取出零件。

5、灵活避开障碍物

拉杆、滑块、软管和夹具经常干涉零件的运动。六轴机器人具备较高的灵活性，可在模具周围找到正确的行进路径。

6、维护寿命

六轴机器人经过密封处理，减少维护需求，延长正常运行时间。在注塑应用中，大多数直角坐标型机器人的传动系统暴露在外，因此需要定期维护。

7、灵活的安装方式

许多六轴机器人可以安装在不同的方向上，以优化布局、工作半径和周期时间。典型的安装方式是在注塑机后侧安全门打开的情况下落地式安装或基座安装，也可采用其他方式，如壁挂安装或倒置安装。大多数六轴机器人的安装方向是固定的，必须在工厂制造机器人时进行设置。其他型号也可在现场快速设置安装方向。

8、顶部余隙较小

直角坐标型机器人存在一大弊端：垂直（Z）轴延伸到机器人中心线以上。如果未配备复杂且昂贵的可伸缩式Z轴，天花板的高度必须至少与Z轴的延伸高度相同。受限于管道、线盘、水、蒸汽和消防管道的布局，许多工厂难以甚至不可能满足上述要求。然而，即使在天花板很低的设施中，六轴机器人也能够安装在注塑机上。

9、有效利用地面空间

在任何工厂中，地面空间始终非常宝贵。随着模塑商在产品生产过程中增加越来越多的注塑前道和后道加工工艺，他们对机器周围的地面空间需求日益升高。机载式六轴机器人具备六轴灵活性的优势，同时省出地面空间，供其他利用。

10、便于进入机器空间

模具需要更换，而且维修部门也需要进入到机器空间。如果六轴机器人安装在机器上或天花板上，这意味着在需要时可以轻松进入到机器空间内。

协作机器人应用在注塑领域呈爆炸式增长。除了具备上述六轴机器人的各种优点外，协作机器人还具备传统自动化所不具备的显著优势：

1、释放更多的地面空间

协作机器人因其能够在靠近人类的地方安全工作而得名。如果应用得当（经过风险评估），协作机器人通常无需像传统自动化一样设置沉重、昂贵和空间密集的安全围栏或检修门。协作机器人的协作特性释放了更多的地面空间，即使安装在地板或基座上，相关人员也能够快速进入协作机器人的工作区域，而无需打开安全门或禁用警报器。

（不过，请注意，虽然机器人本身的设计可能包含传感器、速度和扭矩限制，以确保它们能够在人类周围安全工作，但如果缺乏某些机械或电子光学防护，它们的臂端工具或正在处理的部件可能带来危险。）

2、操作人员参与

协作机器人的设计旨在接近操作人员、其他协作机器人和机械的情况下安全运行。最大限度提高熟练操作员和协作机器人之间的互动，比单独使用机器人或人类操作员更有成效。

3、可移动性

协作机器人具备轻量化、易于设置和编程的特点，通常被视为一种制造工具，根据生产组合和时间表的要求在机器与机器之间移动。协作机器人能被安装在滚动基座或推车上，并被推到特定位置上短期处理零件。其他装置利用磁性基座，或高精度夹头安装，确保协作机器人能够在机器之间移动。

4、易于编程

有些型号的协作机器人可提供极其直观的编程，并简化设置、编程和与注塑机及其他外围设备的对接。操作人员无需学习专门的软件语言，即使采用引导式教学，运营成本也非常低，因此，中小型企业也能成功实现机器人自动化。

5、低成本/快速投资回报

协作机器人正在改变自动化的实施方式。简化的编程和设置，预先设计的外围设备（如夹具甚至视觉系统），以及缩减或零防护，所有这些加起来的自动化成本约为传统机器人的一半。