自動(dòng)裝配技術(shù)第三章

自動(dòng)裝配技術(shù)

張志軍

自動(dòng)裝配技術(shù)第三章緒論第一章裝配技術(shù)基礎(chǔ)第二章自動(dòng)供料系統(tǒng)第三章自動(dòng)裝配系統(tǒng)第四章裝配機(jī)的結(jié)構(gòu)形式第五章可靠性及可用性第六章裝配機(jī)器人第七章柔性制造第八章機(jī)器人的發(fā)展與未來(lái)第九章數(shù)字化制造技術(shù)第一節(jié)概念上的劃分第二節(jié)裝配工位第三節(jié)裝配間第四節(jié)裝配中心第五節(jié)自動(dòng)裝配系統(tǒng)第三章裝配設(shè)備第一節(jié)概念上的劃分裝配設(shè)備就是用來(lái)裝配一種產(chǎn)品或不同的產(chǎn)品以及產(chǎn)品變種的設(shè)備。如果要裝配的是復(fù)雜的產(chǎn)品就需要若干臺(tái)裝配設(shè)備協(xié)同工作。被裝配的對(duì)象可能是噴油嘴、錄象機(jī)；也可能是包括馬達(dá)、傳動(dòng)箱、離合器等的機(jī)動(dòng)車輛的成套設(shè)備。產(chǎn)品的變種對(duì)裝配設(shè)備提出了柔性化的要求?，F(xiàn)代化的裝配設(shè)備都要具有一定的柔性，因?yàn)楫a(chǎn)品的變更越來(lái)越頻繁。企業(yè)希望裝配設(shè)備不經(jīng)過(guò)大的改裝就能適應(yīng)新產(chǎn)品的裝配。裝配設(shè)備可以大體分為以下幾類：1）裝配工位（手工裝配、自動(dòng)裝配、柔性裝配）；2）裝配間；3）裝配中心；4）裝配系統(tǒng)。下圖所示的裝配系統(tǒng)包括裝配工位、裝配間、零件儲(chǔ)倉(cāng)，配料場(chǎng)和傳送系統(tǒng)。第二節(jié)裝配工位裝配工位是裝配設(shè)備的最小單位。它一般是為了完成一個(gè)裝配操作而設(shè)計(jì)的。自動(dòng)化的裝配工位一般用來(lái)作為一個(gè)大的系列裝配的一個(gè)環(huán)節(jié)。程序是事先設(shè)定的。它的產(chǎn)生率很高，但是當(dāng)產(chǎn)品變化時(shí)它的柔性較小。柔性裝配工位以裝配機(jī)器人為主體，根據(jù)裝配過(guò)程的需要，有些還設(shè)有抓鉗的或裝配工具的更換系統(tǒng)以及外部設(shè)備。可自由編程的機(jī)器人的控制系統(tǒng)可以同時(shí)控制外設(shè)中的夾具。一個(gè)裝配工位1-工具庫(kù)2-行走單元3-可翻轉(zhuǎn)式工件托盤4-圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)5-裝配機(jī)器人

6-圓形識(shí)別攝像機(jī)7-聯(lián)接工具8-編碼標(biāo)記旁路系統(tǒng)模式1-傳送區(qū)段2-顯示及操作盤3-外罩4-分散控制5-工件托盤6-裝配單元的安裝位置7-存在監(jiān)測(cè)傳感器柔性行走裝配機(jī)械人單自由度裝配機(jī)械人三自由度裝配機(jī)械人第三節(jié)裝配間裝配間是一個(gè)獨(dú)立的柔性自動(dòng)化裝配工位。它帶有自己的搬送系統(tǒng)、零件準(zhǔn)備系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)作為它的物流環(huán)節(jié)和控制單元。裝配間適\中批量生產(chǎn)的裝配工件。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)裝配間的中心是一臺(tái)裝配機(jī)器人。此外還要有夾具，夾具的位置一般是固定的，以保證整個(gè)部件（或一個(gè)單元）在一個(gè)固定的位置完成全部裝配。在這個(gè)裝配空間里準(zhǔn)備好了所有需要裝配的零件，機(jī)器人使用一只機(jī)械手或可更換的機(jī)械手以及可更換的裝配工具順序地抓取和安裝所有的零件。也有幾臺(tái)機(jī)器人共同工作的裝配間。在這種情況下幾臺(tái)機(jī)器人的工作空間有可能相交，因而發(fā)生干擾或碰撞。一個(gè)較好的辦法是使用裝有若干個(gè)抓鉗的機(jī)械手為各個(gè)工位配給零件。

機(jī)器人抓鉗中的工件序列

a）用轉(zhuǎn)塔式機(jī)械手順序抓取b）同時(shí)抓取一組零件

c）一只機(jī)械手與料倉(cāng)配合順序抓取裝配機(jī)器人在裝配間中排列的幾種可能性1-固定位置裝配安裝的機(jī)器人2-可以讓機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)的門式框架3-機(jī)器人的工作空間4-機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的軌跡5-NC工作臺(tái)6-可以讓機(jī)器人平面運(yùn)動(dòng)的框架7-零件準(zhǔn)備設(shè)備裝配間1-裝配機(jī)器人2-配合件的備料工段3-配合件托盤的返回工段4-工件托盤（上有基礎(chǔ)件的輸送段)5-轉(zhuǎn)塔機(jī)械手6-轉(zhuǎn)塔的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在一座圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)基礎(chǔ)上構(gòu)成的柔性裝配間

1-SCARA機(jī)器人2-壓入單元3-輸出單元4-圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)5-備料單元（按產(chǎn)品的要求備料，可以容易地更換）6-開(kāi)關(guān)控制的料倉(cāng)7-振動(dòng)供料器第四節(jié)裝配中心裝配間和外部的備料庫(kù)（按產(chǎn)品搭配好的零件，放在托盤上）、輔助設(shè)備以及裝配工具結(jié)合在一起統(tǒng)稱為裝配中心。儲(chǔ)倉(cāng)往往位于裝配機(jī)器人的作用范圍之外（后圖），作為一個(gè)獨(dú)立的、自動(dòng)化的高架倉(cāng)庫(kù)。儲(chǔ)倉(cāng)的物流和信息流的管理由一臺(tái)計(jì)算機(jī)承擔(dān)。也可以若干個(gè)裝配間與一座自動(dòng)化儲(chǔ)倉(cāng)相聯(lián)接，組成一套柔性裝配系統(tǒng)。裝配中心1-CNC壓力（入）單元2-圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)3-NC回轉(zhuǎn)臺(tái)4-裝配機(jī)器人5-振動(dòng)供料器6-傳送帶7-倉(cāng)儲(chǔ)單元8-儲(chǔ)倉(cāng)第五節(jié)裝配系統(tǒng)裝配系統(tǒng)是各種裝配設(shè)備聯(lián)接在一起的總稱（后圖）。一套裝配系統(tǒng)包括物流和信息流，有裝配機(jī)器人的介入，除自動(dòng)裝配工位外，還有手工裝配工位，裝配系統(tǒng)中的設(shè)備的排列經(jīng)常是線形的。特別是當(dāng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的時(shí)候還不能沒(méi)有手工裝配工位。這種手工與自動(dòng)混合的系統(tǒng)稱為混合裝配系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中應(yīng)該注意，在手工工位和自動(dòng)化工位之間應(yīng)該有較大的中間緩沖儲(chǔ)備倉(cāng)。裝配系統(tǒng)的組成部分幾種自動(dòng)裝配生產(chǎn)線（一）板材精密自動(dòng)輥壓生產(chǎn)線（二）報(bào)警器自動(dòng)裝配生產(chǎn)線（三）軸承自動(dòng)裝配生產(chǎn)線板材精密自動(dòng)輥壓生產(chǎn)線報(bào)警器裝配生產(chǎn)線軸承自動(dòng)裝配生產(chǎn)線

柔性裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是和豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)化的機(jī)械制造技術(shù)相結(jié)合的。首先必須選擇一系列裝配要求相似的產(chǎn)品，以便裝配系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)整或簡(jiǎn)單的改進(jìn)就能適應(yīng)新產(chǎn)品的裝配工作。如果一套裝配系統(tǒng)不能完成一系列的全部裝配工作，則應(yīng)該找出它們相似的共同部分裝配技術(shù)方面的相似性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）裝配過(guò)程的種類和順序；2）聯(lián)接的數(shù)量和位置；3）零件的倉(cāng)儲(chǔ)要求和供料要求；4）大小和質(zhì)量。盡管有一定的柔性，裝配系統(tǒng)的技術(shù)方案還必須與產(chǎn)量相適應(yīng)。當(dāng)然裝配工藝性好的設(shè)計(jì)是一個(gè)根本的前提條件。裝配系統(tǒng)的所有工位被聯(lián)接成若干個(gè)裝配工段，而且每個(gè)部分都應(yīng)該能適應(yīng)產(chǎn)品變種的要求。工藝方案的設(shè)計(jì)可以通過(guò)以下兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1）不同的產(chǎn)品變種都通過(guò)所有的裝配工位。所有的裝配工位都具有適應(yīng)各種產(chǎn)品變種的柔性。

2）某些裝配工位是專為特定的產(chǎn)品而設(shè)定的。另外一個(gè)重要的問(wèn)題是：一套大的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)如何起動(dòng)。下面是兩種起動(dòng)方式：

1）全系統(tǒng)起動(dòng)

半自動(dòng)起動(dòng)，例如復(fù)雜的裝配工位的試起動(dòng)。

全自動(dòng)起動(dòng)，例如整個(gè)圓形回轉(zhuǎn)臺(tái)式裝配設(shè)備各部分同時(shí)起動(dòng)。

2）部分設(shè)備起動(dòng)一個(gè)工段接著一個(gè)工段起動(dòng)，最后一條裝配線全線起動(dòng)。回轉(zhuǎn)式裝配機(jī)自動(dòng)裝配系統(tǒng)的典型機(jī)構(gòu)自動(dòng)裝配過(guò)程中，由于不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能和裝配工藝特征需要采用不同的技術(shù)措施。許多裝配也有共同的操作方法，或使用通用性的工藝裝置。因此有必要提高自動(dòng)裝配系統(tǒng)典型機(jī)構(gòu)的通用性，實(shí)用性，可靠性。（一）槽輪機(jī)構(gòu)（二）板形凸輪間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（三）能自動(dòng)找正孔中心和對(duì)正孔軸線的彈性隨動(dòng)架式手