自动装配机配合部分手工操作和机械辅助设备,可以完成某些部件装配工作的要求。但是,在仪器仪表、汽车、手表、电动机、电子元件等生产批量大、要求装配相当精确的产品装配时,不仅要求装配机更加准确和精密,而且应具有视觉和某些触觉传感机构,反应更灵敏,对物体的位置和形状具有一定的识别能力。一般自动装配机很难具备这些功能,而装配机器人完全具备这些功能。
装配机器人是指为完成装配作业而设计的工业机器人。装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备,由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。与一般工业机器人相比,装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点,主要用于各种电器的制造行业。图9-40为喷油机器人。
图9-40 喷油机器人
一般来说,装配机器人系统可按功能分为下面5个部分。
(1)机械本体:包括机身、框架、机械连接等内在的支持结构。
(2)动力部分:包括电源、电动机等执行元件及其驱动电路。
(4)控制及信息处理装置:包括计算机及相应的硬件、软件构成的控制系统。
(5)执行机构:包括机械传动和操作机构,一般采用机械、电、液等机构。
目前,在汽车装配行业中,人工已逐渐被自动化的生产线所取代。在挡风玻璃的装配中,由于汽车挡风玻璃宽大,人工不易安装和操作的特点,为适应时代的发展,使用装配机器人以减少工人的劳动强度和劳动量,节约劳动成本,改善工作环境,保证安全操作,促进文明生产。汽车装配机器人如图9-41所示。
图9-41 汽车装配机器人
随着机器人技术的不断发展和完善,以及机器人成本的进一步降低,可以预料,今后将开拓更多的机器人应用领域,尤其是在制造业以外的领域中,机器人将会有很好的应用前景。下面介绍一款常用装配机器人的结构。
【实例9-6】图9-42为电动机轴承端盖装配机器人。
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图9-42 电动机轴承端盖装配机器人
1—定子;2—滚珠轴承;3—端盖;4—定位油缸;5—滑槽。
电机端盖与轴承配合尺寸为φ32 mm,配合间隙为0.01 mm,作业时间不超过3 s。
装配动作顺序:
(1)抓住滑槽上端盖;
(2)把端盖移到装配线上;
(3)解除机械连锁,使顺序性机构起作用;
(4)靠触觉动作,探索插入方向,使端盖下降;
(5)解除顺序性机构作用,恢复机械连锁。
图9-43为手部带触觉的精密装配机器人。
在精密件装配时,要求装配机能自动识别、选取零件和感觉装配力的大小而进行装配,因此出现了一些带触觉或视觉的机器人。国外的“HI-T-HAND”Expert-2型机器人就是这样一种带触觉的机器人。它具有力反馈手爪和柔性机构手腕。它的手爪抓取轴类零件后,逐渐接触到带孔的工件表面,利用+x、-x、+y、-y 4个方向上的4个应变片,测得轴孔配合过程中力的分布情况而控制制品动作,将轴装入孔内。
装配过程如图9-44所示,经过接近→探索→插入3个阶段。手腕具有柔性,在夹持轴类零件时,可以使轴与工件表面保持一定的倾斜度,逐渐接触到工件,并向孔内推进。由应变片测出x、y方向力的大小,机器人夹持着轴,向力变小的方向移动。在z方向,工件表面凹凸不平,z方向的反力也不同,当轴边缘进入孔内时,z向反力便产生急剧变化。检测这一变化,就可以测出孔的位置,从而保证装配过程顺利进行。
图9-43 触觉精密装配机器人
图9-44 装配机器人自动装入轴的装配过程
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