電子裝配機器人定稿

1、1 模塊化機器人機械系統(tǒng)設(shè)計電子裝配機器人生產(chǎn)線：實現(xiàn)線路板元器件成型、上下料、插件、焊錫全自動一體化。2主要內(nèi)容一、設(shè)計背景二、設(shè)計任務(wù)三、設(shè)計過程四、成果展示五、前景展望 一、設(shè)計背景 1、概述 我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要提出，要提升電子信息制造業(yè)，根據(jù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化總體趨勢，大力發(fā)展集成電路、軟件和新型元器件等核心產(chǎn)業(yè)。 根據(jù)我國信息產(chǎn)業(yè)部信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃和2020年中長期規(guī)劃綱要，印刷電路板(特別是多層、柔性、柔剛結(jié)合和綠色環(huán)保印刷線路板技術(shù))是我國電子信息產(chǎn)業(yè)未來5-15年重點發(fā)展的15個領(lǐng)域之一。 二、設(shè)計任務(wù) 1、功能定義 研制一條電路板裝配焊

2、接自動生產(chǎn)線，整個生產(chǎn)過程可以實現(xiàn)自動送料下料，元器件成型，自動焊錫，自動檢測。同時設(shè)計一種高精密水平作業(yè)的SCARA型可編程控制機器人，用來實現(xiàn)元器件的插件和焊線功能。 2、產(chǎn)品現(xiàn)狀 電路板裝配焊接生產(chǎn)線。整個生產(chǎn)過程要完成基殼自動送料、元器件成型、插件、焊錫，檢測，最后清洗。生產(chǎn)節(jié)拍為1.5分鐘/件。原先整條生產(chǎn)線大多是采用手工操作這樣使得生產(chǎn)節(jié)拍不能提高從而使整個生產(chǎn)線的效率低下，同時手工操作不能很好地保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。線路板手工焊錫設(shè)備3、工藝流程三、設(shè)計過程1、機器人本體結(jié)構(gòu) 機器人本體采用三自由度水平作業(yè)的SCARA型機器人，其中有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進(jìn)行定位

3、和定向。另一個關(guān)節(jié)是移動關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運動。這種結(jié)構(gòu)的特點是動作靈活，所占空間小，工作范圍大，非常適合用來完成電路板元器件的插件和焊錫工作。2、具體任務(wù)機械本體結(jié)構(gòu)設(shè)計自動生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)選擇傳動方式選擇動力機構(gòu)選擇電子控制機構(gòu)設(shè)計計算 3、電路板裝配焊接自動生產(chǎn)線的選擇 結(jié)合電路板裝配焊接的生產(chǎn)需求參照國內(nèi)外的經(jīng)驗分析比較以下四種輸送方案多工位回轉(zhuǎn)方案、隨行托盤步進(jìn)輸送方案、隨行托盤異步輸送方案以及產(chǎn)品底板直接同步輸送、多次定位方案。 最終本設(shè)計確定使用隨行托盤步進(jìn)輸送方案，是將底板先裝于隨行托盤上，然后隨行托盤沿生產(chǎn)線步進(jìn)輸送至各個工位，每個工位對隨行托盤定位后實施作業(yè)。這種

4、方案的優(yōu)點是隨行托盤的定位孔尺寸一致性好，對產(chǎn)品底板只需一次裝夾定位，因此定位精度高，且柔性化程度高，可在一條裝配線上裝配多種產(chǎn)品，不需要節(jié)放裝置。X-Y直角坐標(biāo)焊接機器人傳動方式SCARA插件機器人三維模型傳動方式選擇1、機器人傳動方式 SCARA機器人使用諧波減速器實現(xiàn)大小臂的傳動，末端執(zhí)行器使用氣缸實現(xiàn)上下移動 基座模塊基座模塊簡單、實用，由基座外套、基座軸承蓋、基座上蓋、基座下底座、支撐軸承、諧波減速器和電機組合裝配組合而成。在基座的上蓋中設(shè)計有可隨電機控制而旋轉(zhuǎn)的平臺，該平臺具有安裝定位基準(zhǔn)和用于連接螺紋孔，實現(xiàn)基座模塊與其他模塊的快速連接及拆卸，基座模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖所示。 機械

5、臂模塊 設(shè)計的機器人臂部模塊是由一塊鋁合金板構(gòu)成的， 其中大臂的兩個水平圓孔分別與基座和小臂連接，小臂則連接大臂和末端執(zhí)行器，這種模塊化結(jié)構(gòu)具有重量輕剛性好等特點且易于加工和裝配，且模塊化可重組，從而優(yōu)化了系統(tǒng)的設(shè)計。大臂和小臂都采用這種模塊結(jié)構(gòu)，所不同的是，大臂比小臂長110mm。大臂的結(jié)構(gòu)如圖所示：末端執(zhí)行器模塊 本文此次所設(shè)計的是一個小型夾爪式機械手。機械夾手的夾緊形式和主要尺寸如圖所示，氣缸帶動活動件上下移動，實現(xiàn)夾爪的夾緊和松開。且為滿足裝配、焊錫等不同作業(yè)的需要，我們設(shè)計了可更換夾持器的末端執(zhí)行器，而且機械抓手可以隨意更換，以適應(yīng)不同類型，形狀和大小的電子元器件，充分體現(xiàn)了模塊化的

6、思想。隨行托盤生產(chǎn)線傳送桌面工作臺裝配焊接工作臺 2、工作臺傳動方式 工作臺生產(chǎn)線使用滾珠絲杠導(dǎo)軌副傳動，使工件可以沿著工作臺呈直線往復(fù)運動。滾珠絲杠導(dǎo)軌副 電機選擇 根據(jù)扭矩以及功率選取電機,電機采用森創(chuàng)交流伺服電機。交流伺服電機同直流伺服電機相比，無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護(hù)和保養(yǎng)要求低；定子繞組散熱比較方便；慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性；適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)；同功率下有較小的體積和重量。另外，交流伺服電機起動轉(zhuǎn)矩大，具有起動快、靈敏度高、運行平穩(wěn)、噪音小等特點。交流伺服電機元器件成型設(shè)備 使用漢邦自動電容電阻二極管成型機，全自動剪腳彎腳。將此設(shè)備裝于工作臺上SCARA機器人旁邊，為SCARA機器人插件送料。元器件自動成型機四、成果展示 五、展望 1、接下來我們會給機器人配上控制系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)。通過對電路板裝配焊接自動生產(chǎn)線中的裝配工位的研究，發(fā)現(xiàn)還有很多內(nèi)容值得去鉆研。作者對其進(jìn)行歸納總結(jié)之后，認(rèn)為在以下幾方面值得進(jìn)一步擴(kuò)充和深入 2、電路扳的上、下料環(huán)節(jié)能再設(shè)計的更加自動化，減少人工的參與，進(jìn)一步提高上、下料的效率，充分地保證整個裝配環(huán)節(jié)的節(jié)拍。 3、今后設(shè)計一種圖像處理系統(tǒng)，能在圖像測量技術(shù)中更深入地研究圖像誤差，減少圖像誤差，以確保進(jìn)一步提高裝配精度，同時使得機器人的運動更精確，獲得更高的精度 4、