汽车零部件自动化组装系统综述

没有什么比多站自动装配系统更好的了。看着机器人，执行器和分度器执行精心设计的例程，几乎不需要人工干预，这简直是奇迹。

以下系统举例说明了当今自动化装配系统中常规进行的艰苦工作和富有创造力的工程。

系统组装具有多个变体的医疗设备

医疗设备的高速组装带来了多重挑战。除了庞大的体积要求之外，医疗设备组装系统还必须满足清洁度，过程验证和法规要求。

总部位于田纳西州Cookeville的ATC Automation从事设计和制造自动化装配系统已有42年了。在过去的12年中，该公司一直专注于医疗器械制造。

最近，长期客户要求系统集成商以每分钟300多个零件的速度组装医疗设备。该过程主要涉及将两个塑料部件压在一起。成品直径约为1英寸，长度约为3英寸。上壳体和下壳体都有两种几何形状和几种不同的颜色。零件的方向对下游过程至关重要。

ATC设计并建造了一条生产线，该生产线在传送带环路周围设有四个工作站。为了满足周期时间，螺旋进给器会在400毫秒内将圆盘进出传送带上的每个工位，并留出800毫秒的停留时间来对零件进行加工。圆盘由电动闸门贩运，圆盘的可追溯性数据由每个站点的条形码读取器维护。每1.2秒将六个完成的组件卸载到托盘管理系统中，以进行进一步处理。

工位1的方向是将下部外壳放置在主传送带上。使用振动碗式喂食器喂食外壳。机器视觉系统确定零件的方向。在转移到下一个位置的过程中，集成到转移巢中的步进电机将零件独立地定向到正确的径向位置。然后将外壳放入异步队列中。

接下来，使用凸轮运动完成将壳体放入主输送机上的圆盘中的过程。两个串联的伺服机构下降，以沿着一条路径驱动凸轮从动件，以从队列中取出壳体，同时将它们放入主输送机的圆盘中。当气缸上升时，将移开外壳，并在两个夹具之间垂直翻转其方向，以便再次降低时，过程可以重新开始。

装载后，将圆盘从螺杆进料器中转出，从而触发机器视觉系统以实时获取和评估零件的图像。这些图像可测量外壳的高度，并检查成型过程中是否缺少或多余的材料。

在400毫秒内测量六个零件，此系统可以发现小于20微米的高度异常。作为参考，食盐的单粒直径为100微米，人的头发为70微米，人眼所见的最小物体约为40微米。

当冰球离开工位时，条形码扫描仪会在每个冰球的顶部读取2D数据矩阵代码，并将零件存在和不合格数据与每个冰球关联起来。

接下来，冰球行进到站2，在此组装顶部。多个螺旋进料器沿该工位的整个长度进料并精确定位圆盘。一个预进给螺丝在一秒钟内加载八个圆盘，准备好放在顶部。其他两个螺钉一起运行，以一个动作将圆盘从顶部放置位置定位到顶部按压位置并将其送入。使用两个振动碗式喂料器，将上层食物喂入八站。由于零件侧面的显着特征，顶部以已知的方向进入擒纵机构。伺服控制的抓爪将零件从振动的直线轨道中逸出，并将其放置在下部外壳上。

然后将冰球转至压力机位置，在该位置上，彩色视觉传感器拍摄图像并确定是否放置了正确的顶部颜色和几何形状。然后，伺服压力机将顶部推到下部壳体上，并监控每台压力机的力和距离分布，以确保最大力，最小力和压力距离均在客户指定的范围内。在对冰球进行索引时，将扫描条形码，并将在工作站收集的通过/失败数据与每个冰球相关联。

再次将螺钉用于定位在剔除工位的工位3。条形码读取器会在冰球进入工位时对其进行扫描，并确定每个冰球是否包含好零件，坏零件或没有零件。高速拾放装置从圆盘中拾取废品并将其放入废品箱。具有良好零件的油缸会被索引到卸载站。

在第4工位，螺钉在卸载点将六个圆盘分度，然后条形码扫描仪扫描圆盘以区分空圆盘和零件良好的圆盘。高速取放装置将好的零件存放到卸载滑槽中，然后将它们放入手提袋或质量审核箱中以进行脱机检查。

系统组装户外水龙头盖

任何居住在寒冷气候中的房主都知道为冬天准备房屋的惯例。耙树叶。用防风窗替换屏幕。并且，在室外水龙头上安装绝缘盖以防冻结。

尺寸为6英寸高和6英寸宽，一个水龙头盖是简单的组装，其由模制的泡沫塑料罩，开孔泡沫密封件，并且帘线的与滑动锁环路的。要安装，将环周围的水龙头把手，拉电线远离房子，并滑动锁紧紧握住覆盖着房子。

考虑到有超过7500万的独立，在单户住宅，潜在的生产量这个不起眼的产品是巨大的。自动化是唯一的方法。

总部位于俄亥俄州威洛比的Fusion Systems Group最近设计并建造了一个六工位旋转分度盘系统，以自动组装聚苯乙烯泡沫塑料水龙头盖。该系统每个周期生产两个盖组件，每小时的产量为1200个。

在该过程开始时，将盖手动地以16叠的堆叠方式放置在进料输送机上。通过定制设计的堆叠进纸器将盖一次与堆叠分离。进纸器提起纸堆，将底盖与纸堆分开。一旦纸叠清除了底盖，便会打开一个挡门，将其从进纸器中释放出来。然后，传送带将盖子输送到拾取站。

接下来，一个六轴机器人拿起两个盖子并将它们移到涂胶站。在那里，涂药器将热熔胶珠散布在每个盖的底边缘周围。分配阀是固定的;机器人移动零件。

接下来，机器人将盖子移动到密封组装工位。该工位由安装在六工位旋转分度台上的12个垂直密封匣组成。泡沫密封件被加载到一系列固定在转盘上的心轴上。圆盘传送带将心轴旋转到提升站，在那里可编程的线性致动器将整个密封圈提升到足够的距离，以使机器人可以接触到顶部密封圈。一旦整个密封圈都耗尽了，转盘就会将整个弹匣旋转到位。

机器人定向在密封件上的盖，每个盖的底部边缘对准到相应的密封。对齐后，机器人将盖子压到密封件上，将它们粘合在一起。

最后，机器人将完成的组件移动到卸料输送机上。

“组装系统最具挑战性的方面是设计堆栈进纸器，” Fusion Systems Group市场经理Tony Straniero回忆道。“堆栈的高度超过36英寸，并且各个盖子都有粘在一起的趋势。在设计过程中，最具挑战性的部分是使纸叠不会倾倒在传送带上并分开各个盖子。

为了防止堆叠倾翻，导轨以多层模式布置，以在几个关键位置垂直支撑和引导堆叠。由于盖子的侧面是倾斜的，因此将导轨放置在盖子最窄的部分，就在盖子上方的底部下方。这种方法将纸叠垂直锁定在适当的位置，并防止其倾斜。”

为防止盖板粘在一起，两个带有锥形指状件的气动限位闸门在堆栈底部盖板的底部上延伸。然后，提升机构在堆叠中第二个盖板的底部下方延伸，并抬起上部盖板。锥形手指将底盖靠在传送带上，同时将纸叠提升到足够高的高度以清除底盖。

一旦纸叠足够高，挡门就会缩回并释放分离的盖板。然后，封面被传送到拾取站。当盖板清除料斗时，提升组件将纸叠放回输送机上，然后重复此过程。

机器人系统生产制动总成

北美汽车行业在2018年销售了约1,720万辆汽车。假设每辆汽车有四个制动器(每个车轮一个)，则总装配数为6,880万。刹车很多。

由密歇根州圣约瑟夫市的Edgewater Automation设计和制造的多站机器人组装系统正在满足这一生产要求。基于传送带的系统以每小时120个的速度为主要的汽车客户组装制动角组件。组件尺寸为12 x 12 x 15英寸，由17个零件组成。

配有空气喷嘴的振动碗式喂食器喂食小零件。机器人处理大型零件，这些零件装在可回收的塑料容器中。

Edgewater的市场经理Seth Vander Ark回忆说：“散装货箱没有经过精确模制，并且变化很大，影响了我们的自动化程度。” “我们将机械设备与视觉引导机器人结合使用来克服这一问题。”

另一个问题是防尘罩。范德·阿克(Vander Ark)解释说：“防尘罩应该以120块板的平行方式交付。由于制造公差，实际的零件堆叠会形成一个大弧，该弧倾斜到一侧，顶部倾斜25度角度。为了克服这个问题，我们对机器人工具角度中的可变偏移量进行了编程，并为机器人上的臂端工具增加了更多的柔韧性。”

使用螺丝驱动或冲压

操作组装零件，并且在整个生产线中使用视觉系统来验证组件是否存在并已正确组装。

Vander Ark说：“通过使用多个机器人和3D视觉，该系统提高了工人的安全性，并减少了体力劳动。随着吞吐量的增加和人工需求的减少，该自动化系统为客户节省了大量的时间和金钱。”

该系统目前使用工具来生产两种制动组件。

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