與自動化裝配機機加工生產線不同,自動化裝配機加工生產線的加工對象是單個機械零件,自動化裝配機生產線主要從事各種裝配、檢測、標志,包裝等工序,操作對象包括各種零件、零件,最終完成成品或成品半成品,主要用于產品設計成熟,市場需求巨大,需要多種裝配工藝,長期,生產的產品制造場合。其優點是產品性能和質量穩定,勞動力少,效率高,單價產品制造成本顯著降低,占用場地最少。
適用于自動裝配生產線的產品一般為:
軸承、齒輪變速器、香煙、計算機硬盤、計算機光盤驅動器、電氣開關、繼電器、燈泡、鎖、筆、印刷電路板、小電機、微泵、食品包裝等。
自動裝配生產線的結構原理與自動機械加工生產線和手動裝配生產線非常相似,但手動裝配生產線的操作人員是工人,自動機械加工生產線的操作人員是各種工作站或自動機床,自動裝配生產線由各種自動裝配機完成各種裝配過程。
傳感器和控制系統
此外,經常可能會有一些人工操作過程來取代技術難以實現自動化或成本不經濟的裝配過程,包括機器自動操作和人工操作的混合自動裝配生產線。
(1)輸送系統
輸送系統通常采用各種輸送線,一方面是自動輸送工件,另一方面是將各種自動裝配機連接成協調運行系統。輸送系統通常是連續運行的。最典型的輸送線,如皮帶輸送線、平頂鏈輸送線等
輸送線通常設計為直線形式,各種自動裝配機直接放置在輸送線上方。自動化專機和輸送線是在各種鋁型材的基礎上設計制造的。調試后,自動化專機通過專用連接器與輸送線連接固定,使其成為一個整體。
(2)各種材料、擋停、換向機構
由于工件按專機排列順序逐臺裝配,直至最終完成所有裝配過程,通常在輸送線上每臺專機前設計分料機構,將連續排列的工件分開,然后設置各種擋停機構,形成各專機所需的工件臨時存放位置。工件到達擋停臨時存放位置后,傳感器確認后,專機上的機械手從該位置抓取工件,放入定位夾具,然后進行裝配工藝操作。最后,換機上的機械手從該位置抓取工件,送回輸送線,繼續向下一臺專機輸送。當需要改變工件的姿態時,需要設置合適的換向機構,改變工件的姿態方向,然后進行過程操作。
(3)各種自動上下料裝置
由于主要裝配工藝由各種自動裝配機完成,各種自動裝配機自然需要自己的自動裝卸裝置,最常用的是振盤和機械手。振盤用于自動輸送小零件,如螺釘、螺母、鉚釘、小沖壓件、小注塑件、小壓鑄件等,機械手抓取對象較廣,可抓取非常小的零件,也可抓取一定尺寸和重量的零件。
為了簡化結構,在自動專機的設計中,自動裝卸機械手通常直接設計成專機的一部分,通常裝卸操作只需要兩個方向的運動即可實現。因此,該機械手采用配套的直線導軌機構和氣缸組成的直線運動系統,在上下運動臂的末端假設吸盤或氣動手指。
對于一些簡單的工藝操作,專機不需要將工件從輸送線上移出,可以在輸送線上的輸送過程中直接進行,如噴碼打標、條碼貼標等,大大簡化了專機的結構;有些工藝需要使工件處于靜態狀態,然后需要通過擋停機構將工件停留在輸送線上,然后直接進行。有些工藝不僅需要工件在靜態狀態下進行,還需要一定的精度,比如激光打標操作。此時,僅僅將工件擋停在輸送線上是不夠的,因為輸送線通常是連續運行的,在輸送線的作用下,工件仍會產生輕微的抖動。設計氣動機構將工件向上抬起一定距離,使工件在工藝操作前脫離輸送帶或輸送鏈板,然后將工件放下輸送帶或輸送鏈板繼續輸送。
(4)各種自動化裝配機
各種自動裝配機包括自動裝卸裝置、定位夾具、裝配執行結構、傳感器和控制系統等,定位夾具根據具體工件的形狀和尺寸設計,裝配執行機構根據需要完成工藝設計,大量使用直線導軌機構、直線軸承、滾珠絲杠機構等部件。這種自動裝配機通常完成的過程包括:自動粘結、零件插入、半導體表面安裝、各種螺釘和螺母連接、鉚接、調整、測試、標記、包裝等。除了裝配過程外,一些簡單的機械加工過程也可以用于這條自動裝配生產線。
(5)傳感器及控制系統
每臺專用機器必須有相應的傳感器和控制系統才能完成自己的裝配操作循環。此外,為了使每臺專用機器的裝配循環形成一個協調系統,還必須在輸送線上設置各種傳感器來檢測和確認工件的位置。例如,當工件確實存在,控制系統需要釋放工件時,分配機構開始移動臨時存儲位置確實有工件,當控制系統需要機械手抓住工件進行進料時,機械手開始進料,等等。
通常采用順序控制系統協調控制各專用機器的工藝操作。前一臺專用機器的工藝完成后,下一臺專用機器的工藝操作將進行。當前一臺專用機器未完成工藝操作時,相鄰的下一臺專用機器必須處于等待狀態,直到工件通過最后一臺專用機器完成生產線上的所有工藝操作,這與手動裝配線的工藝非常相似。
自動裝配生產線最典型的結構形式是圖1所示的直線形式,使輸送系統最簡單,更容易制造。