智能制造中裝配自動化生產(chǎn)線需要注意哪些方面？

許多手動裝配和高速自動化裝配的產(chǎn)品設(shè)計原則也適用于機器人裝配的產(chǎn)品設(shè)計。然而，在評估所提議的產(chǎn)品設(shè)計對機器人裝配的適用性時，還需要仔細(xì)考慮對專用設(shè)備（例如專用夾具或送料器）的需求。產(chǎn)品生命周期內(nèi)的設(shè)備成本必須分期回收，對于可能由機器人組裝的中批量產(chǎn)品，將大大增加組裝成本。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，應(yīng)遵循以下特殊規(guī)則。

①減少零件數(shù)量——這是獨立于所使用的裝配系統(tǒng)降低裝配、制造和管理成本的主要策略。

② 使零件在裝配時具有可自對準(zhǔn)的特征，如導(dǎo)桿、法蘭和倒角等。由于許多機器人機械手的裝配操作的重復(fù)性與專用工作頭機構(gòu)相比相對較差，所以這些特征是對于確保零件的連續(xù)無故障插入極為重要。

③ 確保插入后不能立即緊固的零件也能在裝配中自行定位。這是多工位機器人裝配系統(tǒng)或單臂單工位機器人系統(tǒng)的基本指南。沒有臨時固定的零件不能用單臂機械手取出，所以需要專用夾具，必須由機器人控制器觸發(fā)，增加了專用工具，也增加了裝配成本。對于兩臂單工位機器人系統(tǒng)，原則上，一個機械臂夾緊未緊固的零件，而另一機械臂繼續(xù)進(jìn)行組裝和擰緊操作。在實際應(yīng)用中，需要將手臂末端的工具轉(zhuǎn)變?yōu)閵A持裝置，當(dāng)手臂保持穩(wěn)定時，系統(tǒng)以 50% 的效率工作。

④ 將零件設(shè)計成可以被同一個機械手抓取和插入的結(jié)構(gòu)。機器人裝配系統(tǒng)效率低下的主要原因之一是需要更換夾具或工具。即使使用快速夾具或工具更換系統(tǒng)，專用夾具和標(biāo)準(zhǔn)夾具之間的每次轉(zhuǎn)換都相當(dāng)于兩次裝配操作。應(yīng)該注意的是，使用螺紋緊固件通常需要更換工具，因為機器人肘關(guān)節(jié)很少轉(zhuǎn)動超過一圈。

⑤ 產(chǎn)品設(shè)計為從上方堆疊組裝（Z軸組裝），確保使用最簡單、最經(jīng)濟、最可靠的四自由度機械手完成組裝工作，也簡化了設(shè)計特殊工具和固定裝置。

⑥ 避免重新定位單個組件或操縱先前組裝的零件。這些操作在不增加裝配價值的情況下增加了機器人裝配的周期時間。此外，如果在組裝過程中必須將單個組件翻轉(zhuǎn)到不同的姿勢，這會增加工件夾持的成本，并且需要使用更昂貴的 6DOF 機器人。

⑦設(shè)計零件時，盡量使其在分散狀態(tài)下易于移動。

為滿足此要求，請避免零件出現(xiàn)以下情況：

a.在分散狀態(tài)下套接或纏結(jié)在一起;

b.柔軟易彎曲;

c.沿著進(jìn)給軌道移動時，邊緣會堆疊或“錯位”；

d.在進(jìn)料器中再循環(huán)時太細(xì)或太脆而無法破碎；

e.黏性或磁性，因此需要大于自身重量的力才能將零件分開；

f.外輪廓粗糙，可能會磨損自動輸送系統(tǒng)的表面；

g.重量太輕（密度小于1.5kg/m3），使空氣阻力影響零件的運輸。

⑧ 如果零件使用自動送料器送料，請確保使用簡單的工具對零件進(jìn)行定向，并遵循前面討論的易于零件定位的規(guī)則。但是請注意，在機器人裝配中很少需要高速進(jìn)給和定向。一個重要的考慮因素是定位零件的特征，以便可以輕松識別。

⑨ 如果零件是用自動送料器傳送的，請確保零件按方向傳送，以便在不進(jìn)行任何操作的情況下抓取和插入。不應(yīng)發(fā)生零件必須翻轉(zhuǎn)才能插入進(jìn)料狀態(tài)的情況，這需要六自由度機器人和專用夾具或特殊的 180° 轉(zhuǎn)彎輸送機軌道，這將導(dǎo)致成本增加。

⑩ 如果零件在筒倉或托盤中運輸，請確保零件具有穩(wěn)定的靜止位置，使機器人無需任何操作即可抓取和插入零件。需要注意的是，如果生產(chǎn)條件允許，使用機械手裝夾比使用專用工作頭要好，一些設(shè)計規(guī)則可以放寬。例如，可以對機器人進(jìn)行編程以從傳送帶陣列中取出零件，傳送帶陣列可以是手動裝載的步行臺或零件托盤，從而避免了從松散零件自動送料時出現(xiàn)的許多問題。