自动装配技术第三章

自动装配技术

张志军

自动装配技术第三章绪论第一章装配技术基础第二章自动供料系统第三章自动装配系统第四章装配机的结构形式第五章可靠性及可用性第六章装配机器人第七章柔性制造第八章机器人的发展与未来第九章数字化制造技术第一节概念上的划分第二节装配工位第三节装配间第四节装配中心第五节自动装配系统第三章装配设备第一节概念上的划分装配设备就是用来装配一种产品或不同的产品以及产品变种的设备。如果要装配的是复杂的产品就需要若干台装配设备协同工作。被装配的对象可能是喷油嘴、录象机；也可能是包括马达、传动箱、离合器等的机动车辆的成套设备。产品的变种对装配设备提出了柔性化的要求。现代化的装配设备都要具有一定的柔性，因为产品的变更越来越频繁。企业希望装配设备不经过大的改装就能适应新产品的装配。装配设备可以大体分为以下几类：1）装配工位（手工装配、自动装配、柔性装配）；2）装配间；3）装配中心；4）装配系统。下图所示的装配系统包括装配工位、装配间、零件储仓，配料场和传送系统。第二节装配工位装配工位是装配设备的最小单位。它一般是为了完成一个装配操作而设计的。自动化的装配工位一般用来作为一个大的系列装配的一个环节。程序是事先设定的。它的产生率很高，但是当产品变化时它的柔性较小。柔性装配工位以装配机器人为主体，根据装配过程的需要，有些还设有抓钳的或装配工具的更换系统以及外部设备。可自由编程的机器人的控制系统可以同时控制外设中的夹具。一个装配工位1-工具库2-行走单元3-可翻转式工件托盘4-圆形回转工作台5-装配机器人

6-圆形识别摄像机7-联接工具8-编码标记旁路系统模式1-传送区段2-显示及操作盘3-外罩4-分散控制5-工件托盘6-装配单元的安装位置7-存在监测传感器柔性行走装配机械人单自由度装配机械人三自由度装配机械人第三节装配间装配间是一个独立的柔性自动化装配工位。它带有自己的搬送系统、零件准备系统和监控系统作为它的物流环节和控制单元。装配间适\中批量生产的装配工件。一般来说，一个装配间的中心是一台装配机器人。此外还要有夹具，夹具的位置一般是固定的，以保证整个部件（或一个单元）在一个固定的位置完成全部装配。在这个装配空间里准备好了所有需要装配的零件，机器人使用一只机械手或可更换的机械手以及可更换的装配工具顺序地抓取和安装所有的零件。也有几台机器人共同工作的装配间。在这种情况下几台机器人的工作空间有可能相交，因而发生干扰或碰撞。一个较好的办法是使用装有若干个抓钳的机械手为各个工位配给零件。

机器人抓钳中的工件序列

a）用转塔式机械手顺序抓取b）同时抓取一组零件

c）一只机械手与料仓配合顺序抓取装配机器人在装配间中排列的几种可能性1-固定位置装配安装的机器人2-可以让机器人直线运动的门式框架3-机器人的工作空间4-机器人运动的轨迹5-NC工作台6-可以让机器人平面运动的框架7-零件准备设备装配间1-装配机器人2-配合件的备料工段3-配合件托盘的返回工段4-工件托盘（上有基础件的输送段)5-转塔机械手6-转塔的回转机构在一座圆形回转工作台基础上构成的柔性装配间

1-SCARA机器人2-压入单元3-输出单元4-圆形回转工作台5-备料单元（按产品的要求备料，可以容易地更换）6-开关控制的料仓7-振动供料器第四节装配中心装配间和外部的备料库（按产品搭配好的零件，放在托盘上）、辅助设备以及装配工具结合在一起统称为装配中心。储仓往往位于装配机器人的作用范围之外（后图），作为一个独立的、自动化的高架仓库。储仓的物流和信息流的管理由一台计算机承担。也可以若干个装配间与一座自动化储仓相联接，组成一套柔性装配系统。装配中心1-CNC压力（入）单元2-圆形回转工作台3-NC回转台4-装配机器人5-振动供料器6-传送带7-仓储单元8-储仓第五节装配系统装配系统是各种装配设备联接在一起的总称（后图）。一套装配系统包括物流和信息流，有装配机器人的介入，除自动装配工位外，还有手工装配工位，装配系统中的设备的排列经常是线形的。特别是当产品的结构很复杂的时候还不能没有手工装配工位。这种手工与自动混合的系统称为混合装配系统。在这种系统中应该注意，在手工工位和自动化工位之间应该有较大的中间缓冲储备仓。装配系统的组成部分几种自动装配生产线（一）板材精密自动辊压生产线（二）报警器自动装配生产线（三）轴承自动装配生产线板材精密自动辊压生产线报警器装配生产线轴承自动装配生产线

柔性装配系统的设计方案是和丰富的生产经验以及专业化的机械制造技术相结合的。首先必须选择一系列装配要求相似的产品，以便装配系统经过调整或简单的改进就能适应新产品的装配工作。如果一套装配系统不能完成一系列的全部装配工作，则应该找出它们相似的共同部分装配技术方面的相似性表现在以下几个方面：1）装配过程的种类和顺序；2）联接的数量和位置；3）零件的仓储要求和供料要求；4）大小和质量。尽管有一定的柔性，装配系统的技术方案还必须与产量相适应。当然装配工艺性好的设计是一个根本的前提条件。装配系统的所有工位被联接成若干个装配工段，而且每个部分都应该能适应产品变种的要求。工艺方案的设计可以通过以下两种途径来实现：

1）不同的产品变种都通过所有的装配工位。所有的装配工位都具有适应各种产品变种的柔性。

2）某些装配工位是专为特定的产品而设定的。另外一个重要的问题是：一套大的自动化装配系统如何起动。下面是两种起动方式：

1）全系统起动

半自动起动，例如复杂的装配工位的试起动。

全自动起动，例如整个圆形回转台式装配设备各部分同时起动。

2）部分设备起动一个工段接着一个工段起动，最后一条装配线全线起动。回转式装配机自动装配系统的典型机构自动装配过程中，由于不同产品的结构性能和装配工艺特征需要采用不同的技术措施。许多装配也有共同的操作方法，或使用通用性的工艺装置。因此有必要提高自动装配系统典型机构的通用性，实用性，可靠性。（一）槽轮机构（二）板形凸轮间歇传动机构（三）能自动找正孔中心和对正孔轴线的弹性随动架式手