汽車零部件自動化組裝系統(tǒng)綜述

沒有什么比多站自動裝配系統(tǒng)更好的了?？粗鴻C器人，執(zhí)行器和分度器執(zhí)行精心設計的例程，幾乎不需要人工干預，這簡直是奇跡。

以下系統(tǒng)舉例說明了當今自動化裝配系統(tǒng)中常規(guī)進行的艱苦工作和富有創(chuàng)造力的工程。

系統(tǒng)組裝具有多個變體的醫(yī)療設備

醫(yī)療設備的高速組裝帶來了多重挑戰(zhàn)。除了龐大的體積要求之外，醫(yī)療設備組裝系統(tǒng)還必須滿足清潔度，過程驗證和法規(guī)要求。

總部位于田納西州Cookeville的ATC Automation從事設計和制造自動化裝配系統(tǒng)已有42年了。在過去的12年中，該公司一直專注于醫(yī)療器械制造。

最近，長期客戶要求系統(tǒng)集成商以每分鐘300多個零件的速度組裝醫(yī)療設備。該過程主要涉及將兩個塑料部件壓在一起。成品直徑約為1英寸，長度約為3英寸。上殼體和下殼體都有兩種幾何形狀和幾種不同的顏色。零件的方向?qū)ο掠芜^程至關重要。

ATC設計并建造了一條生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線在傳送帶環(huán)路周圍設有四個工作站。為了滿足周期時間，螺旋進給器會在400毫秒內(nèi)將圓盤進出傳送帶上的每個工位，并留出800毫秒的停留時間來對零件進行加工。圓盤由電動閘門販運，圓盤的可追溯性數(shù)據(jù)由每個站點的條形碼讀取器維護。每1.2秒將六個完成的組件卸載到托盤管理系統(tǒng)中，以進行進一步處理。

工位1的方向是將下部外殼放置在主傳送帶上。使用振動碗式喂食器喂食外殼。機器視覺系統(tǒng)確定零件的方向。在轉(zhuǎn)移到下一個位置的過程中，集成到轉(zhuǎn)移巢中的步進電機將零件獨立地定向到正確的徑向位置。然后將外殼放入異步隊列中。

接下來，使用凸輪運動完成將殼體放入主輸送機上的圓盤中的過程。兩個串聯(lián)的伺服機構(gòu)下降，以沿著一條路徑驅(qū)動凸輪從動件，以從隊列中取出殼體，同時將它們放入主輸送機的圓盤中。當氣缸上升時，將移開外殼，并在兩個夾具之間垂直翻轉(zhuǎn)其方向，以便再次降低時，過程可以重新開始。

裝載后，將圓盤從螺桿進料器中轉(zhuǎn)出，從而觸發(fā)機器視覺系統(tǒng)以實時獲取和評估零件的圖像。這些圖像可測量外殼的高度，并檢查成型過程中是否缺少或多余的材料。

在400毫秒內(nèi)測量六個零件，此系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)小于20微米的高度異常。作為參考，食鹽的單粒直徑為100微米，人的頭發(fā)為70微米，人眼所見的最小物體約為40微米。

當冰球離開工位時，條形碼掃描儀會在每個冰球的頂部讀取2D數(shù)據(jù)矩陣代碼，并將零件存在和不合格數(shù)據(jù)與每個冰球關聯(lián)起來。

接下來，冰球行進到站2，在此組裝頂部。多個螺旋進料器沿該工位的整個長度進料并精確定位圓盤。一個預進給螺絲在一秒鐘內(nèi)加載八個圓盤，準備好放在頂部。其他兩個螺釘一起運行，以一個動作將圓盤從頂部放置位置定位到頂部按壓位置并將其送入。使用兩個振動碗式喂料器，將上層食物喂入八站。由于零件側(cè)面的顯著特征，頂部以已知的方向進入擒縱機構(gòu)。伺服控制的抓爪將零件從振動的直線軌道中逸出，并將其放置在下部外殼上。

然后將冰球轉(zhuǎn)至壓力機位置，在該位置上，彩色視覺傳感器拍攝圖像并確定是否放置了正確的頂部顏色和幾何形狀。然后，伺服壓力機將頂部推到下部殼體上，并監(jiān)控每臺壓力機的力和距離分布，以確保最大力，最小力和壓力距離均在客戶指定的范圍內(nèi)。在對冰球進行索引時，將掃描條形碼，并將在工作站收集的通過/失敗數(shù)據(jù)與每個冰球相關聯(lián)。

再次將螺釘用于定位在剔除工位的工位3。條形碼讀取器會在冰球進入工位時對其進行掃描，并確定每個冰球是否包含好零件，壞零件或沒有零件。高速拾放裝置從圓盤中拾取廢品并將其放入廢品箱。具有良好零件的油缸會被索引到卸載站。

在第4工位，螺釘在卸載點將六個圓盤分度，然后條形碼掃描儀掃描圓盤以區(qū)分空圓盤和零件良好的圓盤。高速取放裝置將好的零件存放到卸載滑槽中，然后將它們放入手提袋或質(zhì)量審核箱中以進行脫機檢查。

系統(tǒng)組裝戶外水龍頭蓋

任何居住在寒冷氣候中的房主都知道為冬天準備房屋的慣例。耙樹葉。用防風窗替換屏幕。并且，在室外水龍頭上安裝絕緣蓋以防凍結(jié)。

尺寸為6英寸高和6英寸寬，一個水龍頭蓋是簡單的組裝，其由模制的泡沫塑料罩，開孔泡沫密封件，并且簾線的與滑動鎖環(huán)路的。要安裝，將環(huán)周圍的水龍頭把手，拉電線遠離房子，并滑動鎖緊緊握住覆蓋著房子。

考慮到有超過7500萬的獨立，在單戶住宅，潛在的生產(chǎn)量這個不起眼的產(chǎn)品是巨大的。自動化是唯一的方法。

總部位于俄亥俄州威洛比的Fusion Systems Group最近設計并建造了一個六工位旋轉(zhuǎn)分度盤系統(tǒng)，以自動組裝聚苯乙烯泡沫塑料水龍頭蓋。該系統(tǒng)每個周期生產(chǎn)兩個蓋組件，每小時的產(chǎn)量為1200個。

在該過程開始時，將蓋手動地以16疊的堆疊方式放置在進料輸送機上。通過定制設計的堆疊進紙器將蓋一次與堆疊分離。進紙器提起紙堆，將底蓋與紙堆分開。一旦紙疊清除了底蓋，便會打開一個擋門，將其從進紙器中釋放出來。然后，傳送帶將蓋子輸送到拾取站。

接下來，一個六軸機器人拿起兩個蓋子并將它們移到涂膠站。在那里，涂藥器將熱熔膠珠散布在每個蓋的底邊緣周圍。分配閥是固定的;機器人移動零件。

接下來，機器人將蓋子移動到密封組裝工位。該工位由安裝在六工位旋轉(zhuǎn)分度臺上的12個垂直密封匣組成。泡沫密封件被加載到一系列固定在轉(zhuǎn)盤上的心軸上。圓盤傳送帶將心軸旋轉(zhuǎn)到提升站，在那里可編程的線性致動器將整個密封圈提升到足夠的距離，以使機器人可以接觸到頂部密封圈。一旦整個密封圈都耗盡了，轉(zhuǎn)盤就會將整個彈匣旋轉(zhuǎn)到位。

機器人定向在密封件上的蓋，每個蓋的底部邊緣對準到相應的密封。對齊后，機器人將蓋子壓到密封件上，將它們粘合在一起。

最后，機器人將完成的組件移動到卸料輸送機上。

“組裝系統(tǒng)最具挑戰(zhàn)性的方面是設計堆棧進紙器，” Fusion Systems Group市場經(jīng)理Tony Straniero回憶道。“堆棧的高度超過36英寸，并且各個蓋子都有粘在一起的趨勢。在設計過程中，最具挑戰(zhàn)性的部分是使紙疊不會傾倒在傳送帶上并分開各個蓋子。

為了防止堆疊傾翻，導軌以多層模式布置，以在幾個關鍵位置垂直支撐和引導堆疊。由于蓋子的側(cè)面是傾斜的，因此將導軌放置在蓋子最窄的部分，就在蓋子上方的底部下方。這種方法將紙疊垂直鎖定在適當?shù)奈恢茫⒎乐蛊鋬A斜。”

為防止蓋板粘在一起，兩個帶有錐形指狀件的氣動限位閘門在堆棧底部蓋板的底部上延伸。然后，提升機構(gòu)在堆疊中第二個蓋板的底部下方延伸，并抬起上部蓋板。錐形手指將底蓋靠在傳送帶上，同時將紙疊提升到足夠高的高度以清除底蓋。

一旦紙疊足夠高，擋門就會縮回并釋放分離的蓋板。然后，封面被傳送到拾取站。當蓋板清除料斗時，提升組件將紙疊放回輸送機上，然后重復此過程。

機器人系統(tǒng)生產(chǎn)制動總成

北美汽車行業(yè)在2018年銷售了約1,720萬輛汽車。假設每輛汽車有四個制動器(每個車輪一個)，則總裝配數(shù)為6,880萬。剎車很多。

由密歇根州圣約瑟夫市的Edgewater Automation設計和制造的多站機器人組裝系統(tǒng)正在滿足這一生產(chǎn)要求?；趥魉蛶У南到y(tǒng)以每小時120個的速度為主要的汽車客戶組裝制動角組件。組件尺寸為12 x 12 x 15英寸，由17個零件組成。

配有空氣噴嘴的振動碗式喂食器喂食小零件。機器人處理大型零件，這些零件裝在可回收的塑料容器中。

Edgewater的市場經(jīng)理Seth Vander Ark回憶說：“散裝貨箱沒有經(jīng)過精確模制，并且變化很大，影響了我們的自動化程度。” “我們將機械設備與視覺引導機器人結(jié)合使用來克服這一問題。”

另一個問題是防塵罩。范德·阿克(Vander Ark)解釋說：“防塵罩應該以120塊板的平行方式交付。由于制造公差，實際的零件堆疊會形成一個大弧，該弧傾斜到一側(cè)，頂部傾斜25度角度。為了克服這個問題，我們對機器人工具角度中的可變偏移量進行了編程，并為機器人上的臂端工具增加了更多的柔韌性。”

使用螺絲驅(qū)動或沖壓

操作組裝零件，并且在整個生產(chǎn)線中使用視覺系統(tǒng)來驗證組件是否存在并已正確組裝。

Vander Ark說：“通過使用多個機器人和3D視覺，該系統(tǒng)提高了工人的安全性，并減少了體力勞動。隨著吞吐量的增加和人工需求的減少，該自動化系統(tǒng)為客戶節(jié)省了大量的時間和金錢。”

該系統(tǒng)目前使用工具來生產(chǎn)兩種制動組件。