柔性制造单元

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1、机器人系统设计Kok-MengLee对于制造业所关注的类似形式的生产或更广泛的部分的生产方式，,组装线/大规模生产方法通常是不符合成本效益。它通常需要将设备单元组合成工作单元，以便对产品进行一个完整体系的相关操作。半成品进入工作单元，执行几个功能操作，然后离开该工作单元。用于工作单元中（用于处理和材料处理）的单个设备单元包括手动，半自动，和全自动设备组合。然而，在本文中，“工作单元”是指机器人的组合和其周边设备用于在很少或没有人的控制下，由电子设计数据驱动，组装种类繁多的产品。一个装配机器人是一种比较简单的机构，其功能是使

2、零件和工具在其工作空间准确定位。这是一个相对来说低成本，高精度，，高可靠性的设备。然而，他的简易使之不会具有手工操作的特性，例如辨别形状而且它的抓握工具相对于人手的自由度还有很远的差距。如果我们承认装配机器人决对不能与人类在个复杂的任务上竞争，那我们也必须承认，装配机器人能够以一贯的高精度执行单调的任务，从而提高的质量产品。它也可以无限地保持快速的生产线。认识人类和机器人之间的这种差异对于机器人系统的设计是至关重要的。本节的其余部分安排如下。首先提出一套设计一个装配机器人工作单元的设计想法。然后讨论典型的机器人工作单元的结

3、构。迄今为止的经验表明，在大多数情况下，设计是失败在工作单元，而不是机器人。设计方法必须在设计工作单元时慎重考虑，并在最后讨论。工作单元的设计和布局设计注意事项涉及产品组装的复杂性以及生产量，装配系统可以大致分为手动的，固定的，可拆装的系统，如图14.9.1。可拆装的机器人工作单元通常用于低产量或中产量的比较不复杂的产品，而为了提高产品的复杂性，设计用于单一用途的单元组装到装配线。除了产量和复杂性，所述机器人工作单元的设计也取决于若干因素，如：元件属性，臂端的工具交换，以及产品设计。元件属性。一个典型的工作单元包括一个机器

4、人及其由说明书，送料机，输送机和臂端模具组成的外围设备。对于小部分的零件，一部分传递到机器人上。由于这些占用空间，只有有限数量的零件可被输送到一台机器人。在机械装配通常最多五到六不同零件可以以这种方式被传递。为了扩展机器人对大量零件的使用性，机械化元件供给系统可以安装在分散在机器人周围的数控转盘上，每个都带有一个机器手爪能够到的固定分配的点位。转盘可容纳几百个可以附加杂志，磁带，或其它模块化分配系统的位置。带有多个可编程旋转的圆盘，机器人可以访问几千个不同的部分。当只有数以千计的样式要被使用时机械化转盘的应用是值得的。其他

5、替代方案是：（1）成套工具，其中所有部件被成套组装在一个松散托盘格栅结构部件，并使用传感器来警醒更精确的定位;（2）利用准确的货箱进行自动操作。装配系统图14.9.1分类臂端模具交换。许多系统使用不同的夹具交换系统，以便应付用不同的部分。工具交换通常被认为是“非工作单位”，因为它们对组装工作没有贡献。交换工具被串联到组装工具上。这意味着由于执行工具的取放以及在臂端刀具箱和工作坐标之间的运动所需的额外时间，工作周期被延长了。为了减少由于夹持器而损失的时间，交换应尽量减少和/或与其它活动并行，而且接机点和集合点之间的距离应该是

6、非常短的。如果前提是空间，重量和回转头的成本不构成问题。使用一个快速旋转的抓头可避免此问题。另外，托盘运载一批专用设备，如夹具，固定装置，和臂端工具，可以以类似的方式作为一部分被传递给机器人上的输送机。产品设计。为可拆装的自动化单元产品设计包括以下标准：基于能够组装这些产品系列的变种的可拆装装配单元的任务操作能够使用编程语言，来实现从一个产品到另一个产品的快速切换，然后回复到标准状态来进行新的装配任务。除了产品的复杂性和体积，另外两个标准应该在建造可拆装装配单元的时候被考虑进来。首先，由于只有少数产品通常适用于完全自动装配

7、，手动工作流程在大产量的时候是必不可少的。可拆装装配单元必须设计的便于手工作业台能够符合人体工程学地安装进来。第二，由于与产品待加工的部分的数量有关的类型特定外设的成本将增加，为了工作单元的经济运用特定零件的数量必须减少。工作单元布局在一个灵活的自动化系统中的工作单元的设计和布局依靠制造过程的性质，产品的设计，材料处理系统作为一个整体。制造系统被分类为电动产品装配，电气和机械部件的子组件，以及配套的用于大规模生产的单元。电子产品装配。可拆装工作单元通常用于集成电路板组装（PCB），其中的可更换进给机构的组合用于给机器人传递

8、零件。由于大多数涉及的过程都在直线，垂直平面进行，SCARA机器人或门架结构的机器人是最适合于这些装配任务。所述工作单元包括一个机器人及其由进给机构，进料机，输送机，和臂端工具组成的外围单元。图14.9.2是一个加工作为在线元件插入，检查，修理和流水线的一部分的电路板组件的工作单元的结构。电路板被组装固