一、前言
在粉末冶金制品行業，壓坯的拾取、碼放、檢驗（稱重）是一個非常耗費人力的工序，因此研究自動稱重排坯系統(機械手排坯機)就顯得非常有意義。隨著電子技術的飛速發展，以及各類執行元件制作的精美，設計制作自動化的取坯稱重排列變得可行可靠。然而現在的粉末冶金制品越來越復雜，其品種越來越多，只用有限的篇幅敘述各類產品的拾取、碼放等是不可能的。本文只就業內迫切需要的數控機床用硬質合金刀片的拾取、碼放等問題進行探討，兼介紹適用于該行業的機械手排坯系統。
二、設計原理
硬質合金制品剛壓制出的生坯未經燒結是非常脆弱的，特別是刃口部分，工人若用手抓取，一不小心就會掉邊、掉角，形成廢品。即使小心翼翼將其放在承燒板上，燒結制成后也有相當數量刃口部分留有顯微鋸齒，非要經磨削后才能成為正品。如果用一般的機械手、仿人手抓取則更行不通，因為現階段機械手還不能做到比人手更靈巧。
為此，我們設計了適用于硬質合金刀片的排坯機械手。該排坯機由下列各部分組成，即機架、電子天平、機械手臂、抓取手指和自動換板機構等。
（一） 機械手臂
水平多關節機械手臂。該手臂外形如附圖所示，它有三個水平關節和一個能沿Z軸運動的機構，每個關節及Z軸運動機構均安裝有伺服電機，通過程序控制，可以將坯件送到以手臂展開長度為半徑以固定機座為圓心250°范圍內的任何位置。（見機械手排坯范圍圖）通過設定，也可以讓坯件在任何位置停留，當然也可使坯件按事先設定的任何陣列碼放。每排滿一板，壓機停機，機器自動將承燒板更換后重新開機，進入下一循環。
（二） 抓取手指
對于上面是平面的無孔刀片，比較好辦，只需根據真空原理用小吸盤吸取。但是對于中間有孔、邊緣有斷屑槽的刀片，則只能利用其中心小孔來拾取坯件了，而這又有兩種方案。
方案一：用一皮囊插入坯件的小孔中，充氣使其膨脹，脹住坯件。放氣后利用皮囊自身的張力縮回，坯件靠自重落下。（如簡圖所示）
用該方法抓取坯件有一個問題，即皮囊下端應超過坯件一段距離如圖Ⅰ、Ⅱ。否則，抓取便不可靠，也有可能損壞孔口。但放下稱重時又不能使坯件靠近電子天平。如果坯件自高處落在天平上，將會引起天平振動，使讀取時間延長，影響生產效率。故在機床進行壓制時，氣動芯桿要配合動作，拾取時芯棒縮入固定沖下一段距離，留有皮囊伸入空間。天平上也要固定一只小型支架讓位于伸出的皮囊。
方案二：用氣動元件廠生產的微型氣爪進行如圖改制，
利用兩只手指的開啟與合攏脹取坯件，該結構較適宜坯件較厚而圓柱型孔的刀片。對于異型孔，還是用氣球式的抓取為好！
（三） 自動換板機構
該換板機構分為上下兩層，由伺服電機帶動同步齒形帶傳送承燒板。空板從下層放入后被自動運送至前端，到位后（傳感器感知）被氣缸托起，進入等待排坯的位置，待該板排滿后被自動從上面一層運出機外。這時操作人員可從上面將排滿坯件的承燒板取走。上層傳送帶最多可儲放三塊承燒板，如果三塊板排滿仍不被取走，機器會停車并報警。承燒板規格為300X300X8。
三、設計特色
1.機械手自動撿拾產品，并根據所設定的間隔個數或直接排列產品或放在電子天平上稱重后，合格者被再次拾取排列（等待稱量的時間亦可設定）。不合格者撿入廢品箱。機械手拾取速度為每分鐘20~30次，定位精度小于±0.02毫米。
2.采用交互式人機界面進行數據輸入，只需簡單的刀片形狀確認和擺放行數與列數的鍵入便可完成程序輸入，計算機自動進行拾取方式的選擇和刀片間隔的計算，且可隨時進行數據修改，調整所擺放刀片的方向與疏密。
3.帶有觸摸式計算機面板操作機構，具有各種必要的操作提示，操作界面人性化。運動控制單元內置32位RISC CPU和豐富的機器人命令語等，有豐富的內置指令，控制器的參數易于修改，總控制單元適合于各種PLC I/O接口。
4.具有自診斷功能，根據人機界面的提示，維修人員能方便快捷地發現問題和處理問題。為保證安全，人機界面設有密碼，非專業人員不能進入機械設定界面。
5.機械手能自動進行零位校正。
6.采用封閉式結構，Z軸配防塵套，提高防粉塵的能力。
四、結束語
我國加入世貿組織之后，國際市場將提供很大空間，粉末冶金產品市場進一步擴大，粉末冶金發展潛力很大。技術支撐和質量保證體系的不足是制約多數粉末冶金企業提高競爭力、走向國際市場的重要因素。為了提高粉末冶金零件生產過程的自動化水平，粉末冶金生產企業和設備制造廠應緊密地結合在一起，針對不同產品的特點，建成一條或幾條生產線，以達到價廉的生產成本。
目前這方面的國產化排坯機械手設備還是空白，為此我們大膽地進行了研究和設計，先以滿足制造硬質合金數控機床用刀片的生產廠家為目標，今后更換不同手指便可將使用范圍擴大到其它粉末制品行業。
