微動開關(guān)自動化裝配工藝的設(shè)計

微動開關(guān)自動化裝配工藝的設(shè)計

1國內(nèi)外自動化裝配技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀近年來，隨著我國零件制造成本的持續(xù)降低，以及勞動力成本的逐年增加，特別是廣東、東部、廣東等沿海地區(qū)的產(chǎn)品生產(chǎn)成本逐漸上升到產(chǎn)品安裝。在家庭產(chǎn)業(yè)和電子行業(yè)的小型和非本地零件的安裝中，提高安裝生產(chǎn)率的經(jīng)濟效益比簡單地降低零件的生產(chǎn)成本更顯著。我廠在1999年開始承接的定時器裝配自動線、罩極電機裝配自動線及磁控管裝配自動線充分反映出國內(nèi)對裝配過程進行自動化的要求已非常迫切。國外自動化裝配方面早已投入大量精力研究,從早期的小型機械單元發(fā)展到現(xiàn)今由多單元加輸送線組成大規(guī)模裝配自動化生產(chǎn)線,且不斷向高效、高可靠、高自動化方向發(fā)展,近期已出現(xiàn)了FAS(柔性裝配系統(tǒng)),裝配過程通過自動監(jiān)控、傳感技術(shù)與裝配機器人等實現(xiàn)了無人化操作。微動開關(guān)裝配自動線是從微動開關(guān)底座開始進入裝配系統(tǒng),經(jīng)過裝配過程的自動化、自動報警系統(tǒng)、自動檢測系統(tǒng)、自動信息反饋及自動分撿系統(tǒng)等,到成品微動開關(guān)輸出,設(shè)備具備自動裝配系統(tǒng)中裝配過程的物流自動化、裝配作業(yè)自動化和信息流自動化等。本文針對微動開關(guān)裝配自動線:裝配工序流程、設(shè)計原理及裝配過程信息控制等方面的設(shè)計實例。2檢測段或見圖2微動開關(guān)裝配自動線要求:1)在一條裝配線上同時具備裝配及檢測三種型號微動開關(guān)功能,每種微動開關(guān)型號轉(zhuǎn)換時只允許在操作屏上做調(diào)整切換,而無需做機械手動操作調(diào)整。2)在一條裝配線上須完成微動開關(guān)底座、傳動塊、靜觸點端子Ⅰ、靜觸點端子Ⅱ、定位銅塊、A.B型上蓋板等零件的自動裝配,裝配完成后,成品件自動輸送到檢測段進行微動開關(guān)的機械參數(shù)(微動開關(guān)觸點通短力檢測、通短距離檢測)、電氣參數(shù)(微動開關(guān)觸點間耐壓檢測、開關(guān)殼體耐壓檢測、觸點接通電阻檢測等)的自動檢測。生產(chǎn)節(jié)拍:裝配段為2.5秒/件,微動開關(guān)檢測段生產(chǎn)節(jié)拍能適應(yīng)其裝配段的要求。3)設(shè)備顯示屏上能顯示裝配過程中出現(xiàn)的故障原因、故障地點,消除故障后按循環(huán)啟動設(shè)備能繼續(xù)裝配程序。4)微動開關(guān)檢測段能自動將不合格產(chǎn)品剔除,合格件能自動噴碼打印下線。5)微動開關(guān)體上料1人,其他操作人員1人。設(shè)備加工件做防銹處理,外觀整潔、美觀。3動開關(guān)自動線系統(tǒng)流程為達(dá)到微動開關(guān)裝配自動線高效、高可靠性的要求,根據(jù)微動開關(guān)裝配要求制訂了以下微動開關(guān)裝配自動線工藝流程:1檢測檢測線按比例控制分料、靜相輸出液管夾具體上線——步伐式輸送及定位夾緊機構(gòu)——開關(guān)底板上線——傳動塊裝配(振盤送料、直振輸送、分料、傳動塊轉(zhuǎn)向)——靜觸點端子Ⅰ裝配(振盤送料、直振輸送、分料、靜觸點端子Ⅰ轉(zhuǎn)向)——靜觸點端子Ⅰ下壓——開關(guān)底板裝配組件清潔——定位銅塊裝配(振盤送料、直振輸送、分料、定位銅塊轉(zhuǎn)向及裝配工位夾具體兩位移動實現(xiàn)三種型號開關(guān)的切換)——定位銅塊下壓——靜觸點端子Ⅱ裝配(振盤送料、直振輸送、分料、靜觸點端子Ⅱ轉(zhuǎn)向)——靜觸點端子Ⅱ下壓——開關(guān)底板裝配組件清潔——開關(guān)底板裝配組件裝配零件檢測——開關(guān)上蓋裝配(振盤送料、直振輸送、分料)——開關(guān)上蓋下壓——微動開關(guān)組件下裝配線——夾具體下線——完整的微動開關(guān)輸送到檢測線。2開關(guān)組件通、斷距離檢測—)微動開關(guān)裝配自動線檢測段微動開關(guān)組件上線——步伐式輸送及壓緊裝置——微動開關(guān)組件通、斷力檢測(開關(guān)、定位、檢測)——微動開關(guān)組件通、斷距離檢測(開關(guān)定位、檢測)——開關(guān)A型(NO)耐壓檢測(開關(guān)定位、檢測)——開關(guān)B型(NC)耐壓檢測(開關(guān)定位、檢測)——開關(guān)C型(COMM)耐壓檢測(開關(guān)定位、檢測)——開關(guān)觸點阻抗檢測(開關(guān)定位、檢測)——不合格開關(guān)下線——合格開關(guān)噴碼——合格開關(guān)下線。4動開關(guān)安裝自動線的設(shè)計原理1工件裝配檢測根據(jù)裝配要求及裝配工序安排,為滿足微動開關(guān)裝配自動線高效、高可靠性,采用直線裝配線體形式如圖1所示:裝配段1處按排人工上開關(guān)體,機械手2將開關(guān)體放到裝配輸送線體Ⅱ工位上,開關(guān)體從裝配線體中間逐次通過Ⅱ—ⅩⅤ工位完成微動開關(guān)的裝配。被裝配的零件從裝配線體兩端自動上料,傳動塊從3處上料,在Ⅲ工位裝配;靜觸點端子Ⅰ從4處上料,在Ⅳ工位裝配;Ⅴ工位進行下壓,使傳動塊和靜觸點端子Ⅰ裝配到位;Ⅵ工位進行清潔;定位銅塊從7處上料,在Ⅶ工位裝配,同時Ⅶ工位夾具體自身能進行兩工位水平移位,實現(xiàn)三種型號微動開關(guān)的裝配;Ⅷ工位進行下壓,保證定位銅塊裝配到位;靜觸點端子Ⅱ從9處上料,在Ⅸ工位進行裝配;Ⅹ工位下壓,保證靜觸點端子Ⅱ裝配到位;Ⅺ工位進行清潔;Ⅻ工位進行檢測,確保前幾個工位裝配的零件正確到位,無漏裝、少裝;開關(guān)上蓋從13處上料,在ⅩⅢ工位裝配;ⅩⅣ工位進行下壓,確保開關(guān)上蓋裝配到位;16處機械手將裝配完成的微動開關(guān)下線,下線的微動開關(guān)經(jīng)輸送線體19輸送到微動開關(guān)檢測段;夾具體在Ⅰ工位上裝配線體,在ⅩⅥ工位下裝配線體,通過18夾具體返回線到夾具體上線工位。微動開關(guān)在檢測段20處機械手將開關(guān)放到檢測輸送線體上;21步伐式輸送機構(gòu)將微動開關(guān)逐次通過檢測工位,完成微動開關(guān)檢測及噴碼;22處進行微動開關(guān)通、斷力檢測;23處進行通、斷距離檢測;24處進行微動開關(guān)電氣參數(shù)檢測(耐壓檢測、阻抗檢測);25處根據(jù)主控制模板指令將不合格品剔除下線;26處進行合格微動開關(guān)噴碼及下線。2回采過程中的補裝和定位成功率高、測量配合a)主傳動機械控制時序為提高微動開關(guān)裝配自動線的可靠性,將裝配零件的主體(開關(guān)體)放在帶有定位銷的夾具體上,經(jīng)步伐式輸送機構(gòu)逐次通過各裝配工位,每個裝配工位將夾具體精定位后進行裝配、下壓、清潔、檢測,裝配完成后開關(guān)從ⅩⅤ工位下線,夾具體從ⅩⅥ工位下線,經(jīng)夾具體返回輸送線18返回,在Ⅰ工位重新上裝配線。為保證整個裝配過程的高效性、高可靠性,將夾具體步伐式輸送、夾具體精定位、機械手抓料裝配等動作采用同一個主機械傳動系統(tǒng),由一個機械傳動鏈將各主運動動作聯(lián)系在一起,讓每個運動機構(gòu)的動作時間占生產(chǎn)節(jié)拍的一定比例。如圖2所示:夾具間歇分度機構(gòu)用于傳動夾具體步伐式輸送帶,由輸送帶傳送夾具體作步伐式移動占1/4裝配節(jié)拍;夾具體移動到位后由定位夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾具體的精定位和夾緊,約占2/3裝配節(jié)拍;因工序按排機械手將在兩個工位抓取裝配零件,為讓開零件定位夾緊面,機械手需進行兩次上升、下降動作完成零件的抓取及裝配,機械手每次上升或下降時間設(shè)計占1/4裝配節(jié)拍;機械手前伸、后退用于零件的裝配、取料,在兩個工作位置移動,約占1/2裝配節(jié)拍。其它執(zhí)行動作(機械手指抓取零件、下壓清潔機構(gòu)運動、真空發(fā)生器動作、檢測機構(gòu)動作、夾具體上下線、零件改變方向的翻轉(zhuǎn)動作等)由控制中心PLC按動作時序分配在主運動的不同時段,實現(xiàn)微動開關(guān)的裝配順序。b)主機械傳動運動機構(gòu)主機械傳動運動機構(gòu)如圖3所示:整個運動部件傳動鏈傳動比i=1,主驅(qū)動電機采用日本原裝進口帶制動器及離合器變頻電機G3LE—28—50—T040A,用于機械運動在設(shè)備出現(xiàn)故障時準(zhǔn)停和故障解除后快速起動。主電機的輸出軸轉(zhuǎn)速由變頻器控制,電機輸出軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)及完成裝配自動線一個裝配節(jié)拍,經(jīng)變頻器可任意更改電機輸出軸轉(zhuǎn)速,從而輕易達(dá)到改變裝配自動線生產(chǎn)節(jié)拍,各主運動動作速度,在安裝調(diào)試時可采用較低節(jié)拍甚至采用點動,使調(diào)試更加方便、迅速,運行正常后裝配生產(chǎn)節(jié)拍能穩(wěn)定在2.5秒/件。生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)為控制各執(zhí)行動作,精確找準(zhǔn)主傳動系統(tǒng)的角位移,用于主控制模板輸出控制及檢測指令,故主傳動系統(tǒng)中設(shè)置一位置檢測元件編碼器(日本OMRON公司E6F—AB3C—C絕對式編碼器),在線檢測傳動系統(tǒng)位置,主控制系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)置的程序,從主傳動系統(tǒng)中的編碼器讀取運動區(qū)域,根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)自動檢測該運動區(qū)域內(nèi)的執(zhí)行元件和檢測元件的信號,并判斷裝配動作正確與否,將判斷的結(jié)果反映在觸摸顯示屏上,利于設(shè)備監(jiān)控。為提高設(shè)備運行可靠性,保證設(shè)備安全,在間歇分度機構(gòu)輸出軸處設(shè)置一扭矩保護機構(gòu),裝配輸送線體因卡料等原因負(fù)荷較大,超過扭矩保護裝置設(shè)定鈕矩值輸出軸打滑,同時輸出一報警信號,警停設(shè)備,解除故障后調(diào)整扭矩保護器重新啟動設(shè)備運行。3零件裝配精度對自動上料可靠性的影響根據(jù)微動開關(guān)裝配自動生產(chǎn)線工藝流程的安排及微動開關(guān)裝配零件自身結(jié)構(gòu)特點,裝配的傳動塊、靜觸點端子Ⅰ、定位銅塊、靜觸點端子Ⅱ、開關(guān)上蓋等零件的上料工序原理設(shè)計考慮為相同,只是因為每種零件的具體結(jié)構(gòu)不同,上料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計上有所區(qū)別,該工序平面布置圖如圖4所示:零件上料工序的安排為:a)振盤振動上料及將零件按一定的方向排列出料,根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點,而確定零件通過振盤出料的最佳狀態(tài),既能使零件出料狀態(tài)穩(wěn)定,又能使零件出料速度滿足裝配節(jié)拍的要求。b)直振機構(gòu)傳輸零件,通過振盤出料的零件與裝配分料處因結(jié)構(gòu)設(shè)置原因而不能安排在相同位置,及振盤出料口與分料處有一定的距離,它們之間零件輸送通過直振機構(gòu)連接起來,同時直振機構(gòu)又起儲存段作用,裝配節(jié)拍較高時,裝配零件時的時間更短,光靠振盤上料在瞬時不能滿足零件裝配速度的要求,即使振盤設(shè)計能夠滿足裝配節(jié)拍要求但這樣將造成振盤成本上升,振盤運行可靠性降低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及采用直振機構(gòu)傳輸可靠、經(jīng)濟,此時只需通過直振機構(gòu)上儲存的零件來滿足裝配的要求,既解決了裝配高節(jié)拍的要求,同時又起到了連接振盤與分料機構(gòu)的作用。微動開關(guān)裝配的零件為小型異型件,從料道給出的零件位置精度是一個影響自動上料可靠性的重要因素,零件在料道的位置受到很多因素的影響:零件進入到料道的初始位置;零件進到料道的速度;零件的橫向尺寸及偏差;料道尺寸及幾何形狀誤差;料道縱向軸線相對水平方向的傾斜;零件和料道間的摩擦系數(shù);個別瞬間,在料道和零件表面上發(fā)生的隨機因素(毛刺、凹痕、污垢等等);零件沿著料道的行程長度與零件長度的比例等。零件在料道內(nèi)的移動是上述隨機因素的復(fù)雜函數(shù)。從料道給出的零件位置精度是一個影響自動上料可靠性的重要因素,在料道設(shè)計上采用能滿足異型零件輸送,提高零件在料道內(nèi)位置精度的方法。c)分料機構(gòu),將直振上輸送的零件在直振的終端按裝配節(jié)拍單個分離開來,便于機械手抓料而不會產(chǎn)生重料與卡料現(xiàn)象,機械手將分離的零件抓取到零件翻轉(zhuǎn)工位。d)考慮裝配的零件能順利從振盤出料及在直振輸送段能穩(wěn)定給料,可能出現(xiàn)零件上料狀態(tài)與零件裝配時狀態(tài)不能吻合,為了解決該問題,在設(shè)計上考慮設(shè)置一零件狀態(tài)轉(zhuǎn)換工位,既零件翻轉(zhuǎn)工位,其目的是轉(zhuǎn)換裝配的零件上料狀態(tài)與該零件裝配時狀態(tài)一致,同時在一個機械手臂上設(shè)置兩個機械手,其中一個機械手從零件隔離上料工位將零件抓到零件轉(zhuǎn)換工位,同時另一個機械手將零件從零件轉(zhuǎn)換工位抓到裝配工位,完成零件的裝配,這樣即不占用裝配時間,又保證了設(shè)備的高效率。5檢測段試驗段微動開關(guān)耐壓檢測需耐壓測試通電時間三秒,加上開關(guān)輸送、定位、夾緊、檢測探針進給后退等運動,其單工位設(shè)計節(jié)拍時間約需用7~8秒,為保證檢測段與微動開關(guān)裝配段生產(chǎn)節(jié)拍相匹配,設(shè)計將檢測段每工位零件檢測數(shù)設(shè)定為三件及機械手同時取三件零件上檢測線,每工位對三個零件進行同時檢測,以期達(dá)到微動開關(guān)檢測段生產(chǎn)節(jié)拍與微動開關(guān)裝配段相匹配。最終設(shè)備調(diào)試后達(dá)到設(shè)計目標(biāo),檢測段節(jié)拍時間7.5秒/三件。6光電開關(guān)檢測為增加設(shè)備裝配的可靠性及設(shè)備在運行中出現(xiàn)故障能及時發(fā)現(xiàn)和解除,在設(shè)備的不同位置及各執(zhí)行元件上設(shè)置有各種檢測開關(guān),用以反饋設(shè)備運行狀態(tài)信息,檢測設(shè)備裝配效果等。a)在微動開關(guān)裝配自動線裝配段及檢測段每個執(zhí)行動作元器件上設(shè)置位置檢測磁感應(yīng)開關(guān),檢測各執(zhí)行元件位置狀態(tài)(原位、工作位),及時反饋到主控制模板,用以判斷設(shè)備各執(zhí)行元件運行狀態(tài)。b)在設(shè)備的每個裝配工位和零件在轉(zhuǎn)換過程中容易出現(xiàn)故障的地方設(shè)置光電開關(guān):其中直振上設(shè)置滿料檢測開關(guān),當(dāng)直振上的零件數(shù)超過設(shè)定值時停止振盤,避免振盤長期運行而造成振盤內(nèi)零件磨損和縮短振盤壽命;分料處設(shè)置的光電開關(guān)判斷零件到位與否,為分料氣缸動作提供信號,隔離分出零件,利于機械手抓取零件;零件翻轉(zhuǎn)處設(shè)置的光電開關(guān)用以檢測零件有無,防止機械手漏抓零件;裝配線體上設(shè)置的光電開關(guān)用于檢測零件的裝配狀態(tài)、零件的裝配位置,所有檢測開關(guān)將其檢測的信息反饋到主控制模板,用以快速診斷裝配故障地方及故障處理方式。c)在故障發(fā)生時易損壞設(shè)備功能及裝置處設(shè)置功能保護機構(gòu),且保護機構(gòu)起作用時易于解除,便于提高設(shè)備利用率。另外設(shè)備還設(shè)置有主空氣壓力欠壓保護檢測、裝配件數(shù)自動記數(shù)等信息功能,將各處檢測的信息在裝配的每個生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)不同時段反饋到主控制模板,如出現(xiàn)不正常的裝配狀態(tài)和異常情況,則由主控制模板將其信息顯示在主顯示屏上,同時緊停設(shè)備,根據(jù)顯示屏上顯示的報警信息,而知道故障出現(xiàn)的地方和原因,迅速排除故障,按復(fù)位鍵后設(shè)備繼續(xù)運行。7自動化控制設(shè)備在技術(shù)方面的應(yīng)用自動裝配生產(chǎn)線在國內(nèi)生產(chǎn)廠家不多,大多屬于起步階段,即便有也大多采用物流線加人工裝配或