電氣自動(dòng)化裝配技術(shù)的研究

電氣自動(dòng)化裝配技術(shù)的研究

1國產(chǎn)自動(dòng)化裝配單元的研發(fā)在電氣行業(yè)，有許多通用產(chǎn)品，如開關(guān)、變壓器、裝置等。由于無法自動(dòng)安裝，現(xiàn)在在中國基本上是手動(dòng)安裝的。這種手工裝配方式不僅使工人不得不付出大量重復(fù)和沉重的勞動(dòng),而且不利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率,延誤企業(yè)乃至行業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。國外同類產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配已較多,個(gè)別單位也有引進(jìn),但一方面引進(jìn)設(shè)備價(jià)格比較昂貴,另一方面進(jìn)口設(shè)備對被裝配件的精度要求較高,不能很好適應(yīng)國內(nèi)零件的實(shí)際情況,使引進(jìn)設(shè)備的不能很好地發(fā)揮作用。因此研究和開發(fā)符合國內(nèi)企業(yè)需求的國產(chǎn)自動(dòng)化裝配單元具有普遍現(xiàn)實(shí)的意義和應(yīng)用前景。本文涉及的裝配件為上海人民電器廠的繼電器觸橋銀點(diǎn)。該零件的鉚合長期以來依靠工人用鑷子和沖擊錘手工進(jìn)行。銀點(diǎn)直徑只有1.5mm,觸橋只是0.5mm厚的薄片。這種手工裝配需要手眼靈巧,注意力非常集中,作業(yè)單調(diào)費(fèi)神。我們通過分析觸橋、銀點(diǎn)這兩種細(xì)小件裝配特點(diǎn),解決了裝配過程中存在的一些技術(shù)難題。設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)鉚合單元已成功用于工廠的實(shí)際生產(chǎn)。2安裝和工藝要求2.1安裝對象裝配對象為一個(gè)觸橋和二個(gè)銀點(diǎn)。其零件簡圖分別如圖1和圖2所示。裝配好后的組件圖見圖3。2.2銅點(diǎn)大型設(shè)備本裝配過程的工藝要求如下:1)組件觸橋無明顯變形,銀點(diǎn)鉚合牢固可靠。2)生產(chǎn)節(jié)拍為每分鐘鉚合數(shù)不少于12個(gè)。為滿足這些要求必須改變原先手工裝配鉚合的方式,改用自動(dòng)上下料,自動(dòng)配對,自動(dòng)鉚合的全自動(dòng)工作方式。3小型設(shè)備的主要技術(shù)難點(diǎn)和對策細(xì)小件裝配的主要技術(shù)難點(diǎn)為裝配件的自動(dòng)送料和裝配件的準(zhǔn)確配對。3.1接觸橋自動(dòng)取料技術(shù)本單元的兩個(gè)被裝配件均較細(xì)小,它們在自動(dòng)送料的定向、整列、剔除過程中存在一些細(xì)小件特有的困難。(1)確定有效的送料姿態(tài)在觸橋的自動(dòng)送料過程中,由于銅觸片較薄,容易發(fā)生疊料現(xiàn)象,而且不能保證其正確的送料姿態(tài)。我們一方面增加料道長度并使料道適當(dāng)傾斜,另一方面在料道外側(cè)設(shè)置和觸橋高度相當(dāng)?shù)膿踹叀＿@樣重疊件在振動(dòng)力的作用下能先后沿料道外側(cè)跌落。擋邊高度須適當(dāng),否則正常單層排序的零件也會由于料斗振動(dòng)而跳出料道,影響供料速率。(2)零件只有沿縱軸方向排列的情形由于觸橋呈非對稱形狀,觸橋須區(qū)分正反面,因此必須在料道上剔除不正確姿態(tài)的零件。如圖4所示。通過對零件的姿態(tài)分析可知,零件經(jīng)單層剔除,零件只有沿縱軸方向排列的兩種情況(如圖4a,4b),這樣只要排除另一種姿態(tài)的零件,即能滿足工作要求。觸橋側(cè)邊有階梯,因此當(dāng)零件單層單列縱向排列后,可以利用這一特點(diǎn)剔除姿態(tài)不正確的零件。當(dāng)正確姿態(tài)零件送過時(shí),由于零件階梯在前,料道的擋片可使零件沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖5a)進(jìn)入出料口。而當(dāng)不正確姿態(tài)零件送過時(shí),零件上的階梯在后方,零件前端的斜角和擋片相互作用,可使零件沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),從另側(cè)返回料斗(見圖5b)。3.2扭轉(zhuǎn)料道分析銀點(diǎn)的形狀可知,該零件各方向尺寸接近,各方向幾何特征不是很明顯,故利用重心進(jìn)行排序剔除相對較容易。但根據(jù)裝配工藝,在機(jī)械手抓取銀點(diǎn)前必須使銀點(diǎn)處于大頭在上的狀態(tài),故銀點(diǎn)在進(jìn)入直線料道前必須完成180°翻轉(zhuǎn)。這是銀點(diǎn)送料器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。另外銀點(diǎn)的徑向尺寸較為接近銀點(diǎn)的軸向尺寸,容易引起銀點(diǎn)的非正常翻轉(zhuǎn)而引起銀點(diǎn)堵塞。因此送料器的料道設(shè)計(jì)須很精細(xì),以便正確控制銀點(diǎn)的狀態(tài),同時(shí)防止銀點(diǎn)的非正常翻轉(zhuǎn)而引起堵塞。銀點(diǎn)尺寸較小、形狀較簡單,故可采用內(nèi)循環(huán)剔除返回。在料道的后段為翻轉(zhuǎn)料道。振動(dòng)料斗的翻轉(zhuǎn)料道上規(guī)正槽可防止零件在未到位時(shí)提前翻轉(zhuǎn)而造成料道堵塞,規(guī)正槽的寬度須比零件高度稍大,如果寬度過小會造成零件兩平行平面與規(guī)正槽楔死。但如果寬度過大,會造成零件重迭楔緊,堵塞料道。零件出規(guī)正槽后,在槽口翻轉(zhuǎn)觸扳的作用下零件會傾倒,進(jìn)入開口料道,實(shí)現(xiàn)銀點(diǎn)180°翻轉(zhuǎn)。3.3柔性化和銅的配合間隙的控制該細(xì)小件裝配另一技術(shù)難點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)裝配件之間的準(zhǔn)確配對。裝配的成功率和裝配件定位誤差有很大的關(guān)系。細(xì)小零件往往本身精度不高,因而定位誤差較大,必須采取一定的措施以適應(yīng)零件的實(shí)際情況。在本課題中,由于銀點(diǎn)觸橋本身的公差較大,造成裝配定位誤差大于銀點(diǎn)與觸橋的配合間隙,使觸橋、銀點(diǎn)間的準(zhǔn)確配對很困難。為確保兩個(gè)銀點(diǎn)能順利地插入觸橋之中。我們采用柔性夾持零件的方法,便零件在配對過程中具有一定的自適應(yīng)性,大大提高了配對的成功率。具體措施包括:(1)本單元采用了真空吸持銀點(diǎn),同時(shí)觸橋可在定位窩槽微量浮動(dòng)的柔性定位方式。這樣被裝配件之間存在較大的柔性,在被裝配件之間出現(xiàn)定位誤差時(shí),由于被裝配件之間的相互作用力可幫助減小裝配定位誤差,促成配對的自適應(yīng)過程。(2)仔細(xì)調(diào)整兩個(gè)機(jī)械手的取料放料位置。由于裝配機(jī)械手涉及的零件很多,難于通過提高零件的加工精度來保證裝配精度,故裝配時(shí)用現(xiàn)場調(diào)整法來達(dá)到所需要的裝配精度。各個(gè)調(diào)整環(huán)節(jié)在調(diào)整完畢后予以固定,以確保重復(fù)精度。(3)合理控制裝配單元各機(jī)構(gòu)的零件的加工精度,以保證零件裝配時(shí)必要的重復(fù)定位精度。4機(jī)械和電氣單元整個(gè)系統(tǒng)可分為機(jī)械部分和電氣控制兩部分。機(jī)械部分主要由間隙運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺、兩個(gè)取放觸橋和銀點(diǎn)的機(jī)械手、鉚合裝置、檢查裝置、出料裝置及三個(gè)圓盤振動(dòng)送料器和二個(gè)直線振動(dòng)送料器等組成。機(jī)械部分的動(dòng)力來源:工作臺由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。各機(jī)械手的動(dòng)作由氣壓驅(qū)動(dòng)。圓盤振動(dòng)送料器、直線振動(dòng)送料器為電磁驅(qū)動(dòng)。電氣部分采用以PLC為主控元件的時(shí)間順序控制系統(tǒng)。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)高效性,裝配單元考慮多工位運(yùn)作方式,使上下料和鉚合、檢查等工作同時(shí)進(jìn)行,以提高生產(chǎn)效率。單元的布局如圖6所示。整個(gè)單元六個(gè)工位分別為:①抓取觸橋并將它放入工作圓盤的定位窩槽內(nèi)觸橋的孔中。②抓取銀點(diǎn)并將它放入工作圓盤的定位。③打壓鉚合。④成品檢查。⑤成品排出。⑥不良品排出。工作圓盤由一個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),作間隙運(yùn)動(dòng)。每個(gè)工位執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)停止期間,依次完成各自的工作。5實(shí)用自動(dòng)裝配單元本文結(jié)合上海人民電器廠的接觸器觸頭的自動(dòng)鉚合裝配單元的研制