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自动化装配生产线的结构组成形式
作者:上海励岱智能  发布时间:2018-12-04
与自动化机械加工生产线不同的是,自动化机械加工生产线的加工对象是单个的机械零件,而自动化装配生产线主要从事产品制造后期的各种装配、检测、标示、包装等工序,操作的对象包括多个各种各样的零件、部件,最后完成的是成品或半成品,主要应用于产品设计成熟、市场需求量巨大、需要多种装配工序、长期生产的产品制造场合。其优越性为产品性能及质量稳定、所需人工少、效率高、单价产品的制造成本大幅降低、占用场地最少等。
  适合自动化装配生产线进行生产的产品通常为:
  轴承、齿轮变速器、香烟、计算机硬盘、计算机光盘驱动器、电气开关、继电器、灯泡、锁具、笔、印刷线路板、小型电机、微型泵、食品包装等。
  自动化装配生产线的结构原理与自动化机械加工生产线、手工装配流水线是非常相似的,只不过在手工装配流水线上的操作者是工人,自动化机械加工生产线上的操作者是各种工作站或自动机床,而在自动化装配生产线上则由各种自动化装配专机来完成各种装配工艺。其结构原理如下图所示。
 
典型的自动化装配生产线结构原理示意图
  自动化装配生产线在结构上主要包括:
  ·输送系统
  ·各种分料、挡停及换向机构
  ·各种自动上下料装置
  ·各种自动化装配专机
  ·传感器与控制系统
  除此之外,经常还可能有部分人工操作的工序,用于代替技术上极难实现自动化或在成本上并不经济的装配工序,组成同时包括机器自动操作与人工操作的混合型自动化装配生产线。
  (1)输送系统
  输送系统通常采用各种输送线,其作用一方面为自动输送工件,另一方面为将各种自动化装配专机连接成一个协调运行的系统。输送系统通常都采用连续运行的方式。最典型的输送线如:
  ·皮带输送线
  ·平顶链输送线等
  通常将输送线设计为直行形式,各种自动化装配专机直接放置在输送线的上方。自动化专机及输送线都是在各种铝型材的基础上设计制造出来的,经过调试后,通过专用的连接件将自动化专机与输送线连接固定,使它们成为一个整体。
  (2)各种分料、挡停及换向机构
  由于工件是按专机排列次序经过逐台专机的装配直至最后完成全部装配工序的,通常在输送线上每一台专机的前方都先设计有分料机构,将连续排列的工件分隔开,然后再设置各种挡停机构,组成各专机所需要的工件暂存位置。工件到达该挡停暂存位置后,经过传感器确认后专机上的机械手从该位置抓取工件放入定位夹具,然后进行装配工艺操作。最后由换机上的机械手从该位置抓取工件又送回输送线继续向下一台专机输送。
  在需要改变工件的姿态时,就需要设置合适的换向机构,改变工件的姿态方向后再进行工序操作。
  (3)各种自动上下料装置
  由于主要的装配工序都是由各种自动化装配专机完成的,各种自动化装配专机自然也相应需要各自的自动上下料装置,应用最多的就是振盘及机械手。振盘用于自动输送小型零件,如螺钉、螺母、铆钉、小型冲压件、小型注塑件、小型压铸件等,而机械手抓取的对象更广,既可以抓取很微小的零件,也可以抓取具有一定尺寸和重量的零件。
  为了简化结构,在自动化专机的设计中,通常将自动上下料机械手直接设计成专机的一部分,而且通常的上下料操作只需要两个方向的运动即可实现。所以这种机械手采用配套的直线导轨机构与气缸组成上下、水平两个方向的直线运动系统,在上下运动手臂的末端假设吸盘或气动手指即可。
  对于某些简单的工艺操作,专机不需要将工件从输送线上移出,可以在工件在输送线上的输送过程中直接进行,例如喷码打标、条码贴标操作,这就使专机的结构大大简化;有些工艺需要使工件在静止状态下进行,这时就需要通过挡停机构使工件停留在输送线上,然后直接进行。而有些工序不仅需要工件在静止状态下进行,而且还需要一定的精度,例如激光打标操作,这时如果仅仅将工件挡停在输送线上还不够,因为输送线通常是连续运行的,在输送线的作用下工件仍然会产生轻微的抖动,需要设计气动机构将工件向上顶升一定距离,使工件脱离输送皮带或输送链板后再进行工序操作,完成工序操作后再将工件放下到输送皮带或输送链版上继续输送。
  (4)各种自动化装配专机
  各种自动化装配专机包括自动上下料装置、定位夹具、装配执行结构、传感器与控制系统等,其中定位夹具根据具体工件的形状尺寸来设计,装配执行机构则随需要完成的工序专门设计,而且大量采用直线导轨机构、直线轴承、滚珠丝杠机构等部件。通常在这类自动化装配专机上完成的工序有:
  自动粘结、零件的插入、半导体表面贴装、各种螺钉螺母连接、铆接、调整、检测、标示、包装等。除装配工序外,在这种自动化装配生产线上也可以采用部分简单的机械加工工序。
  (5)传感器与控制系统
  每台专机完成各自的装配操作循环,必须具有相应的传感器与控制系统,除此之外,为了使各台专机的装配循环组成一个协调的系统,在输送线上还必须设置各种对工件位置进行检测确认的传感器。例如工件确实存在而且控制系统需要放行工件时分料机构才开始动作、工件暂存位置确实有工件而且控制系统需要机械手抓取工件进行上料时机械手才开始取料,等等。
  通常采用顺序控制系统协调控制各专机的工序操作,前一台专机的工序完成后才进行下一专机的工序操作,当前一台专机尚未完成工艺操作时相邻的下一台专机就必须处于等待状态,直到工件经过最后一台专机后完成生产线上全部的工艺操作,这与手工装配流水线的过程非常相似。
  自动化装配生产线最典型的结构形式就是如图1所示的直线形式,这样输送系统最简单,制造也更容易。
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