一、前言
      在粉末冶金制品行业，压坯的拾取、码放、检验（称重）是一个非常耗费人力的工序，因此研究自动称重排坯系统(机械手排坯机)就显得非常有意义。随着电子技术的飞速发展，以及各类执行元件制作的精美，设计制作自动化的取坯称重排列变得可行可靠。然而现在的粉末冶金制品越来越复杂，其品种越来越多，只用有限的篇幅叙述各类产品的拾取、码放等是不可能的。本文只就业内迫切需要的数控机床用硬质合金刀片的拾取、码放等问题进行探讨，兼介绍适用于该行业的机械手排坯系统。

二、设计原理
       硬质合金制品刚压制出的生坯未经烧结是非常脆弱的，特别是刃口部分，工人若用手抓取，一不小心就会掉边、掉角，形成废品。即使小心翼翼将其放在承烧板上，烧结制成后也有相当数量刃口部分留有显微锯齿，非要经磨削后才能成为正品。如果用一般的机械手、仿人手抓取则更行不通，因为现阶段机械手还不能做到比人手更灵巧。
      为此，我们设计了适用于硬质合金刀片的排坯机械手。该排坯机由下列各部分组成，即机架、电子天平、机械手臂、抓取手指和自动换板机构等。
（一） 机械手臂
       水平多关节机械手臂。该手臂外形如附图所示，它有三个水平关节和一个能沿Z轴运动的机构，每个关节及Z轴运动机构均安装有伺服电机，通过程序控制，可以将坯件送到以手臂展开长度为半径以固定机座为圆心250°范围内的任何位置。（见机械手排坯范围图）通过设定，也可以让坯件在任何位置停留，当然也可使坯件按事先设定的任何阵列码放。每排满一板，压机停机，机器自动将承烧板更换后重新开机，进入下一循环。
（二） 抓取手指
       对于上面是平面的无孔刀片，比较好办，只需根据真空原理用小吸盘吸取。但是对于中间有孔、边缘有断屑槽的刀片，则只能利用其中心小孔来拾取坯件了，而这又有两种方案。
方案一：用一皮囊插入坯件的小孔中，充气使其膨胀，胀住坯件。放气后利用皮囊自身的张力缩回，坯件靠自重落下。（如简图所示）

      用该方法抓取坯件有一个问题，即皮囊下端应超过坯件一段距离如图Ⅰ、Ⅱ。否则，抓取便不可靠，也有可能损坏孔口。但放下称重时又不能使坯件靠近电子天平。如果坯件自高处落在天平上，将会引起天平振动，使读取时间延长，影响生产效率。故在机床进行压制时，气动芯杆要配合动作，拾取时芯棒缩入固定冲下一段距离，留有皮囊伸入空间。天平上也要固定一只小型支架让位于伸出的皮囊。
方案二：用气动元件厂生产的微型气爪进行如图改制，
       利用两只手指的开启与合拢胀取坯件，该结构较适宜坯件较厚而圆柱型孔的刀片。对于异型孔，还是用气球式的抓取为好！

（三） 自动换板机构
       该换板机构分为上下两层，由伺服电机带动同步齿形带传送承烧板。空板从下层放入后被自动运送至前端，到位后（传感器感知）被气缸托起，进入等待排坯的位置，待该板排满后被自动从上面一层运出机外。这时操作人员可从上面将排满坯件的承烧板取走。上层传送带最多可储放三块承烧板，如果三块板排满仍不被取走，机器会停车并报警。承烧板规格为300X300X8。

三、设计特色
1.机械手自动捡拾产品，并根据所设定的间隔个数或直接排列产品或放在电子天平上称重后，合格者被再次拾取排列（等待称量的时间亦可设定）。不合格者捡入废品箱。机械手拾取速度为每分钟20~30次，定位精度小于±0.02毫米。
2.采用交互式人机界面进行数据输入，只需简单的刀片形状确认和摆放行数与列数的键入便可完成程序输入，计算机自动进行拾取方式的选择和刀片间隔的计算，且可随时进行数据修改，调整所摆放刀片的方向与疏密。
3.带有触摸式计算机面板操作机构，具有各种必要的操作提示，操作界面人性化。运动控制单元内置32位RISC CPU和丰富的机器人命令语等，有丰富的内置指令，控制器的参数易于修改，总控制单元适合于各种PLC I/O接口。
4.具有自诊断功能，根据人机界面的提示，维修人员能方便快捷地发现问题和处理问题。为保证安全，人机界面设有密码，非专业人员不能进入机械设定界面。
5.机械手能自动进行零位校正。
6.采用封闭式结构，Z轴配防尘套，提高防粉尘的能力。

四、结束语
       我国加入世贸组织之后，国际市场将提供很大空间，粉末冶金产品市场进一步扩大，粉末冶金发展潜力很大。技术支撑和质量保证体系的不足是制约多数粉末冶金企业提高竞争力、走向国际市场的重要因素。为了提高粉末冶金零件生产过程的自动化水平，粉末冶金生产企业和设备制造厂应紧密地结合在一起，针对不同产品的特点，建成一条或几条生产线，以达到价廉的生产成本。
       目前这方面的国产化排坯机械手设备还是空白，为此我们大胆地进行了研究和设计，先以满足制造硬质合金数控机床用刀片的生产厂家为目标，今后更换不同手指便可将使用范围扩大到其它粉末制品行业。