装配作业的机器人系统.PDF

7.4 装配作业的机器人系统 1. 概述 装配作业在现代工业生产中占有十分重要的地 位。 有关统计资料表明, 装配任务占整个产品生产 工作量的50%～60%, 在有些场合, 这一比例更高。 例如, 在电子设备厂, 装配任务比例达70%～80%。下 面以吊扇电机自动装配作业系统为例, 说明设计装配 机器人系统时应考虑的主要问题。 2. 吊扇电机自动装配作业系统 1) 系统结构 用于吊扇电机装配的机器人自动装配系统是由华南 理工大学完成的国家863高技术计划的一个重点项目, 于 1994年通过国家验收。 该装配系统用于装配1400 mm、 1200 mm和1050 mm三种规格的吊扇电机,生产节拍为 6～8 s。使用装配系统后, 产品质量显著提高, 返修率降 至5%～8%。 图7.6所示是吊扇电机的结构, 它由下盖 (转子组 件、 定子组件)和上盖等组成。定子由上下各一个向心 球轴承支承, 整个电机则用三套螺钉垫圈联结。电机质 量约3.5 kg, 外径尺寸在180～200 mm之间。 电机装配实质上包括轴孔嵌套和螺纹装配两种基本 操作。 其中, 轴孔嵌套属于过渡配合下的轴孔嵌套, 这 对于装配系统的设计有决定性影响。 图7.6 吊扇电机结构 图7.7为机器人自动装配线的平面布置图。装配线呈框 形布局, 全线有14个工位, 34套随行夹具分布于流水线上, 并按规定节拍同步传送。系统中使用5台装配机器人,各配以 一台自动送料机, 还有压力机3台, 各种功能的专用设备6台 (套)。 在各工位上进行的装配作业如下: 工位1: 机器人从送料机夹持下盖, 用光电检测装置检 测螺孔定向, 放入夹具内定位夹紧。 工位2: 螺孔精确定位。 先松开夹具, 利用定向专用机 的三个定向销, 校正螺孔位置, 重新夹紧。 工位3: 机器人从送料机夹持轴承, 放入下盖轴承室。 工位4: 压力机压下轴承到位。 工位5: 机器人从送料机夹持定子, 放入下轴 承孔中。 工位6: 压力机压定子到位。 工位7: 机器人从送料机夹持上轴承, 套入定 子轴颈。 工位8: 压力机压上轴承到位。 工位9: 机器人从送料机夹持上盖, 用光电检 测螺孔方向, 放在上轴承上面。 工位10: 定向压力机先用3个定向销把上盖螺孔 精确定向, 随后压头压上盖到位。 工位11: 3台螺钉垫圈合套专用机把弹性垫圈和平垫圈 分别套在螺钉上, 送到抓取位置, 3个机械手分别夹持螺钉, 送到工件并插入螺孔, 由螺钉预旋专用机把螺钉拧入螺孔3 圈。 工位12: 拧螺钉机以一定扭矩把3个螺钉同时拧紧。 工位13: 专机以一定扭矩转动定子,按转速确定电机装 配质量, 分成合格品或返修品, 然后松开夹具。 工位14: 机械手从夹具中夹持已装好的或未装好的电 机, 分别送到合格品或返修品运输出线。 图7.7 装配系统平面布置图 2) 装配机器人的选型 (1) 型号的选择。装配系统使用机器人进行装配作业, 能充分发挥机器人所具有的多种功能来完成下面的操作: ① 利用机器人的堆垛功能, 实现对零件的顺序抓取, 并运送到装配位置。 ② 配合使用柔顺定心装置, 实现零件在装配位置上 的自动定心和插入。 ③ 利用机器人及其控制器, 配合光电检测装置和识 别微处理器, 实现螺孔的识别和定向。 ④ 利用机器人的示教功能, 简化设备安装调试工 作。 ⑤ 使装配系统容易适应产品规格的变化, 具有更大的 柔性。 为了完成上述操作, 要求机器人有垂直上下运动, 以抓取和放置零件; 有水平X和Y两个坐标轴的运动, 用 以把零件从送料机送到夹具上; 还有一个绕垂直轴的运 动, 以实现螺孔检测。 因此, 选择了具有四个自由度 的SCARA型机器人。因为定子组件采用装料板顺序运送 的送料方式, 每一装料板上安放6个零件, 所以机器人 需要有较大的工作空间。因此, 可选择直角坐标机器 人。 (2) 规格确定。 ① 行程: 对于机器人来说, 根据作业要求, 平面移动范 围有600 mm; 垂直坐标行程在工件装