微動開關(guān)自動化裝配的研究

微動開關(guān)自動化裝配的研究

1自動化裝配技術(shù)近年來，隨著我國零件制造成本的持續(xù)降低，勞動力成本的逐年上升，提高安裝效率的經(jīng)濟(jì)效益大大超過小型和中型零件的產(chǎn)量。國外自動化裝配方面早已投入大量精力研究,從早期的小型機(jī)械單元發(fā)展到現(xiàn)今由多單元加輸送線組成大規(guī)模裝配自動化生產(chǎn)線,且不斷向高效、高可靠、高自動化方向發(fā)展。微動開關(guān)裝配自動線是從微動開關(guān)底座開始進(jìn)入裝配系統(tǒng),經(jīng)過裝配過程的自動化、自動報(bào)警系統(tǒng)、自動檢測系統(tǒng)、自動信息反饋及自動分撿系統(tǒng)等,到成品微動開關(guān)輸出,設(shè)備具備自動裝配系統(tǒng)中裝配過程的物流自動化、裝配作業(yè)自動化和信息流自動化等。本文是針對微動開關(guān)裝配自動線、裝配工序流程、設(shè)計(jì)原理及裝配過程信息控制等方面的設(shè)計(jì)實(shí)例。2檢測段的裝配微動開關(guān)裝配自動線要求:第一、在一條裝配線上同時具備裝配及檢測三種型號微動開關(guān)功能,每種微動開關(guān)型號轉(zhuǎn)換時只允許在操作屏上做調(diào)整切換,而無需做機(jī)械手動操作調(diào)整。第二、在一條裝配線上須完成微動開關(guān)底座、傳動塊、靜觸點(diǎn)端子Ⅰ、靜觸點(diǎn)端子Ⅱ、定位銅塊、A.B型上蓋板等零件的自動裝配,裝配完成后,成品件自動輸送到檢測段進(jìn)行微動開關(guān)的機(jī)械參數(shù)(微動開關(guān)觸點(diǎn)通短力檢測、通短距離檢測)、電氣參數(shù)(微動開關(guān)觸點(diǎn)間耐壓檢測、開關(guān)殼體耐壓檢測、觸點(diǎn)接通電阻檢測等)的自動檢測。生產(chǎn)節(jié)拍:裝配段為2.5秒/件,微動開關(guān)檢測段生產(chǎn)節(jié)拍能適應(yīng)其裝配段的要求。第三、設(shè)備顯示屏上能顯示裝配過程中出現(xiàn)的故障原因、故障地點(diǎn),消除故障后按循環(huán)啟動設(shè)備能繼續(xù)裝配程序。第四、微動開關(guān)檢測段能自動將不合格產(chǎn)品剔除,合格件能自動噴碼打印下線。3微動開關(guān)的自動線處理為達(dá)到微動開關(guān)裝配自動線高效、高可靠性的要求,根據(jù)微動開關(guān)裝配要求制訂了以下微動開關(guān)裝配自動線工藝流程:3.1檢測檢測線放線夾具體上線—步伐式輸送及定位夾緊機(jī)構(gòu)—開關(guān)底板上線—傳動塊裝配(振盤送料、直振輸送、分料、傳動塊轉(zhuǎn)向)—靜觸點(diǎn)端子Ⅰ裝配(振盤送料、直振輸送、分料、靜觸點(diǎn)端子Ⅰ轉(zhuǎn)向)—靜觸點(diǎn)端子Ⅰ下壓—開關(guān)底板裝配組件清潔—定位銅塊裝配(振盤送料、直振輸送、分料、定位銅塊轉(zhuǎn)向及裝配工位夾具體兩位移動實(shí)現(xiàn)三種型號開關(guān)的切換)—定位銅塊下壓—靜觸點(diǎn)端子Ⅱ裝配(振盤送料、直振輸送、分料、靜觸點(diǎn)端子Ⅱ轉(zhuǎn)向)—靜觸點(diǎn)端子Ⅱ下壓—開關(guān)底板裝配組件清潔—開關(guān)底板裝配組件裝配零件檢測—開關(guān)上蓋裝配(振盤送料、直振輸送、分料)—開關(guān)上蓋下壓—微動開關(guān)組件下裝配線—夾具體下線—完整的微動開關(guān)輸送到檢測線。3.2關(guān)組件通、斷距離檢測微動開關(guān)組件上線—步伐式輸送及壓緊裝置—微動開關(guān)組件通、斷力檢測(開關(guān)、定位、檢測)—微動開關(guān)組件通、斷距離檢測(開關(guān)定位、檢測)—開關(guān)A型(NO)耐壓檢測(開關(guān)定位、檢測)—開關(guān)B型(NC)耐壓檢測(開關(guān)定位、檢測)—開關(guān)C型(COMM)耐壓檢測(開關(guān)定位、檢測)—開關(guān)觸點(diǎn)阻抗檢測(開關(guān)定位、檢測)—不合格開關(guān)下線—合格開關(guān)噴碼—合格開關(guān)下線。3.3零件裝配分度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)微動開關(guān)裝配自動線總體布局:根據(jù)裝配要求及裝配工序安排,為滿足微動開關(guān)裝配自動線高效、高可靠性,采用直線裝配線體形式。(2)微動開關(guān)裝配段主傳動設(shè)計(jì):(1)主傳動機(jī)械控制時序,為提高微動開關(guān)裝配自動線的可靠性,將裝配零件的主體(開關(guān)體)放在帶有定位銷的夾具體上,經(jīng)步伐式輸送機(jī)構(gòu)逐次通過各裝配工位,每個裝配工位將夾具體精定位后進(jìn)行裝配、下壓、清潔、檢測,為保證整個裝配過程的高效性、高可靠性,將夾具體步伐式輸送、夾具體精定位、機(jī)械手抓料裝配等動作采用同一個主機(jī)械傳動系統(tǒng),由一個機(jī)械傳動鏈將各主運(yùn)動動作聯(lián)系在一起,讓每個運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動作時間占生產(chǎn)節(jié)拍的一定比例。(2)主機(jī)械傳動運(yùn)動機(jī)構(gòu),主機(jī)械傳動運(yùn)動機(jī)構(gòu)中整個運(yùn)動部件傳動鏈傳動比i=1,主驅(qū)動電機(jī)采用日本原裝進(jìn)口帶制動器及離合器變頻電機(jī)G3LE—28—50—T040A,用于機(jī)械運(yùn)動在設(shè)備出現(xiàn)故障時準(zhǔn)停和故障解除后快速起動。主電機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)速由變頻器控制,電機(jī)輸出軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)及完成裝配自動線一個裝配節(jié)拍,經(jīng)變頻器可任意更改電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速,從而輕易達(dá)到改變裝配自動線生產(chǎn)節(jié)拍,各主運(yùn)動動作速度,在安裝調(diào)試時可采用較低節(jié)拍甚至采用點(diǎn)動,使調(diào)試更加方便、迅速,運(yùn)行正常后裝配生產(chǎn)節(jié)拍能穩(wěn)定在2.5秒/件。生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)為控制各執(zhí)行動作,精確找準(zhǔn)主傳動系統(tǒng)的角位移,用于主控制模板輸出控制及檢測指令,故主傳動系統(tǒng)中設(shè)置一位置檢測元件編碼器(日本OMRON公司E6F—AB3C—C絕對式編碼器),在線檢測傳動系統(tǒng)位置,主控制系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)置的程序,從主傳動系統(tǒng)中的編碼器讀取運(yùn)動區(qū)域,根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)自動檢測該運(yùn)動區(qū)域內(nèi)的執(zhí)行元件和檢測元件的信號,并判斷裝配動作正確與否,將判斷的結(jié)果反映在觸摸顯示屏上,利于設(shè)備監(jiān)控。為提高設(shè)備運(yùn)行可靠性,保證設(shè)備安全,在間歇分度機(jī)構(gòu)輸出軸處設(shè)置一扭矩保護(hù)機(jī)構(gòu),裝配輸送線體因卡料等原因負(fù)荷較大,超過扭矩保護(hù)裝置設(shè)定鈕矩值輸出軸打滑,同時輸出一報(bào)警信號,警停設(shè)備,解除故障后調(diào)整扭矩保護(hù)器重新啟動設(shè)備運(yùn)行。(3)自動上料裝置設(shè)計(jì):零件上料工序的安排為,(1)振盤振動上料及將零件按一定的方向排列出料,根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),而確定零件通過振盤出料的最佳狀態(tài),既能使零件出料狀態(tài)穩(wěn)定,又能使零件出料速度滿足裝配節(jié)拍的要求。(2)直振機(jī)構(gòu)傳輸零件,通過振盤出料的零件與裝配分料處因結(jié)構(gòu)設(shè)置原因而不能安排在相同位置,及振盤出料口與分料處有一定的距離,它們之間零件輸送通過直振機(jī)構(gòu)連接起來,同時直振機(jī)構(gòu)又起儲存段作用,裝配節(jié)拍較高時,裝配零件時的時間更短,光靠振盤上料在瞬時不能滿足零件裝配速度的要求,即使振盤設(shè)計(jì)能夠滿足裝配節(jié)拍要求但這樣將造成振盤成本上升,振盤運(yùn)行可靠性降低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及采用直振機(jī)構(gòu)傳輸可靠、經(jīng)濟(jì),此時只需通過直振機(jī)構(gòu)上儲存的零件來滿足裝配的要求,既解決了裝配高節(jié)拍的要求,同時又起到了連接振盤與分料機(jī)構(gòu)的作用。微動開關(guān)裝配的零件為小型異型件,從料道給出的零件位置精度是一個影響自動上料可靠性的重要因素,零件在料道的位置受到很多因素的影響:零件進(jìn)入到料道的初始位置;零件進(jìn)到料道的速度;零件的橫向尺寸及偏差;料道尺寸及幾何形狀誤差;料道縱向軸線相對水平方向的傾斜;零件和料道間的摩擦系數(shù);個別瞬間,在料道和零件表面上發(fā)生的隨機(jī)因素(毛刺、凹痕、污垢等等);零件沿著料道的行程長度與零件長度的比例等。零件在料道內(nèi)的移動是上述隨機(jī)因素的復(fù)雜函數(shù)。從料道給出的零件位置精度是一個影響自動上料可靠性的重要因素,在料道設(shè)計(jì)上采用能滿足異型零件輸送,提高零件在料道內(nèi)位置精度的方法。(3)分料機(jī)構(gòu),將直振上輸送的零件在直振的終端按裝配節(jié)拍單個分離開來,便于機(jī)械手抓料而不會產(chǎn)生重料與卡料現(xiàn)象,機(jī)械手將分離的零件抓取到零件翻轉(zhuǎn)工位。(4)考慮裝配的零件能順利從振盤出料及在直振輸送段能穩(wěn)定給料,可能出現(xiàn)零件上料狀態(tài)與零件裝配時狀態(tài)不能吻合,為了解決該問題,在設(shè)計(jì)上考慮設(shè)置一零件狀態(tài)轉(zhuǎn)換工位,既零件翻轉(zhuǎn)工位,其目的是轉(zhuǎn)換裝配的零件上料狀態(tài)與該零件裝配時狀態(tài)一致,同時在一個機(jī)械手臂上設(shè)置兩個機(jī)械手,其中一個機(jī)械手從零件隔離上料工位將零件抓到零件轉(zhuǎn)換工位,同時另一個機(jī)械手將零件從零件轉(zhuǎn)換工位抓到裝配工位,完成零件的裝配,這樣即不占用裝配時間,又保證了設(shè)備的高效率。4檢測段試驗(yàn)段微動開關(guān)耐壓檢測需耐壓測試通電時間三秒,加上開關(guān)輸送、定位、夾緊、檢測探針進(jìn)給后退等運(yùn)動,其單工位設(shè)計(jì)節(jié)拍時間約需用7—8秒,為保證檢測段與微動開關(guān)裝配段生產(chǎn)節(jié)拍相匹配,設(shè)計(jì)將檢測段每工位零件檢測數(shù)設(shè)定為三件及機(jī)械手同時取三件零件上檢測線,每工位對三個零件進(jìn)行同時檢測,以期達(dá)到微動開關(guān)檢測段生產(chǎn)節(jié)拍與微動開關(guān)裝配段相匹配。最終設(shè)備調(diào)試后達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo),檢測段節(jié)拍時間7.5秒/三件。5光電開關(guān)檢測為增加設(shè)備裝配的可靠性及設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)故障能及時發(fā)現(xiàn)和解除,在設(shè)備的不同位置及各執(zhí)行元件上設(shè)置有各種檢測開關(guān),用以反饋設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息,檢測設(shè)備裝配效果等。(1)在微動開關(guān)裝配自動線裝配段及檢測段每個執(zhí)行動作元器件上設(shè)置位置檢測磁感應(yīng)開關(guān),檢測各執(zhí)行元件位置狀態(tài)(原位、工作位),及時反饋到主控制模板,用以判斷設(shè)備各執(zhí)行元件運(yùn)行狀態(tài)。(2)在設(shè)備的每個裝配工位和零件在轉(zhuǎn)換過程中容易出現(xiàn)故障的地方設(shè)置光電開關(guān):其中直振上設(shè)置滿料檢測開關(guān),當(dāng)直振上的零件數(shù)超過設(shè)定值時停止振盤,避免振盤長期運(yùn)行而造成振盤內(nèi)零件磨損和縮短振盤壽命;分料處設(shè)置的光電開關(guān)判斷零件到位與否,為分料氣缸動作提供信號,隔離分出零件,利于機(jī)械手抓取零件;零件翻轉(zhuǎn)處設(shè)置的光電開關(guān)用以檢測零件有無,防止機(jī)械手漏抓零件;裝配線體上設(shè)置的光電開關(guān)用于檢測零件的裝配狀態(tài)、零件的裝配位置,所有檢測開關(guān)將其檢測的信息反饋到主控制模板,用以快速診斷裝配故障地方及故障處理方式。(3)在故障發(fā)生時易損壞設(shè)備功能及裝置處設(shè)置功能保護(hù)機(jī)構(gòu),且保護(hù)機(jī)構(gòu)起作用時易于解除,便于提高設(shè)備利用率。另外設(shè)備還設(shè)置有主空氣壓力欠壓保護(hù)檢測、裝配件數(shù)自動記數(shù)等信息功能,將各處檢測的信息在裝配的每個生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)不同時段反饋到主控制模板,如出現(xiàn)不正常的裝配狀態(tài)和異常情況,則由主控制模板將其信息顯示在主顯示屏上,同時緊停設(shè)備,根據(jù)顯示屏上顯示的報(bào)警信息,而知道故障出現(xiàn)的地方和原因,迅速排除故障,按復(fù)位鍵后設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。6自動化控制設(shè)備在技術(shù)方面的應(yīng)用自動裝配生產(chǎn)線在國內(nèi)生產(chǎn)廠家不多,大多屬于起步階段,即便有也大多采用物流線加人工裝配或少量自動裝配的組態(tài)方式,其技術(shù)含量都不高。微動開關(guān)裝配自動線作為國內(nèi)自行設(shè)計(jì)開發(fā)的自動化控制設(shè)備,不僅做到自動化程度高,而且在設(shè)備上