發展
自動化裝配基於19世紀機械製造業中零部件的標準化和互換性,開始用於小型武器和鐘錶的生產,隨後又套用於汽車工業。在20世紀,美國福特汽車公司首先建立採用運輸帶的移動式汽車裝配線,將工序細分,在各工序上實行專業裝配操作,使裝配周期縮短了約90%,降低了生產成本。互換性生產和移動裝配線的出現和發展,為大批大量生產採用自動化開闢了道路,於是陸續出現了料斗式自動給料器和螺釘、螺母自動擰緊機等簡單的自動化裝置。在20世紀60年代,隨著數字控制技術的迅速發展,出現了自動化程度較高而又有較大適應性的數控裝配機,從而有可能在多品種中批生產中採用自動化裝配。1982年,日本的個別工廠已採用數字控制工業機器人來自動裝配多種規格的交流伺服電動機。
機器的自動化裝配是指機器裝配工藝過程的自動化。自動化裝配系統可分為兩種類型:其一是基於大批量生產裝配的剛性自動化裝配系統,主要由專用裝配設備和專用工藝裝備所組成;其二是基於柔性製造系統的柔性裝配系統FAS(flexible assembly system),主要由裝配中心(assembling center)和裝配機器人(assembly robot)組成。由於全世界製造業正向多品種、小批量生產的柔性製造和計算機集成製造發展,所以柔性裝配系統是自動化裝配的發展方向。
條件
通常,機器的裝配作業比其他加工作業複雜,為保證自動化裝配的順利實施,需要具備以下條件。
(1)實現自動裝配的機械產品的結構和裝配工藝應保持一定的穩定性和先進性。
(2)採用的自動裝配設備或裝配自動線應能確保機器的裝配質量。
(3)所採用的裝配工藝應該保證容易實現自動化裝配。
(4)待裝配的機械產品及其零部件應具有良好的自動裝配結構工藝性。
設備
1.自動裝配機
配合部分機械化的流水線和輔助設備實現了局部自動化裝配和全自動化裝配,在自動化裝配機上必須裝備相應的帶工具和夾具的夾持裝置,以保證所組裝的零件相互位置的必要精度,實現單元組裝和鉗工操作的可能性,如裝上、取下、擰出一擰入、壓緊一鬆開、壓入、鉚接、磨光及其他必要的動作。自動裝配機因工件輸送方式不同可分為迴轉型和直進型兩類,根據工序繁簡不同,又可分為單工位、多工位結構。迴轉型自動裝配機常用於裝配零件數量少、外形尺寸小、裝配節拍短或裝配作業要求高的裝配場合。至於基準零件尺寸較大,裝配工位較多,尤其是裝配過程中檢測工序多或手工裝配和自動裝配混合操作的多工序裝配,則以選擇直進型自動裝配機為宜。
2.裝配機器人
在儀器儀表、汽車、手錶、電焊機、電子元件等生產批量大、裝配精度要求高的產品裝配中,不僅要求裝配機更加準確和精密,而且應具有視覺和某些觸覺感測機構,反應更靈敏,對物體的位置和形狀具有一定的識別能力。這些功能一般自動裝配機很難具備,而20世紀90年代發展起來的裝配機器人則完全具備這些功能。
裝配機器人(Assembly Robot)是指為完成裝配作業而設計的工業機器人。常用的裝配機器人主要有可程式通用裝配操作手(即PUMA機器人)和平面雙關節型機器人(即SCARA機器人)兩種類型。與一般工業機器人相比,裝配機器人具有精度高、柔性好、工作範圍小、能與其他系統配套使用等特點。
意義
隨著柔性製造技術、計算機集成製造技術和信息技術的發展,當今世界機械製造業即將進入全面自動化的時代。然而,由於加工技術超前於裝配技術許多年,二者已經形成了明顯的反差,裝配工藝已成為現代化生產的薄弱環節。
裝配自動化在於提高生產效率,降低成本,保證產品質量,特別是減輕或取代特殊條件下的人工裝配勞動。實現裝配自動化是生產過程自動化或工廠自動化的重要標誌,也是系統工。實現裝配自動化是生產過程自動化或工廠自動化的重要標誌,也是系統工程學在機械製造領域裡實施的重要內容。