在本文中，您将了解……
机器人螺丝刀为什么提供近海生产的灵活替代品
机器人螺丝刀如何随着新技术而改变
螺纹驱动应用的好处
工程师需要解决的挑战和问题
许多行业的制造商正在重新拥有他们的装配线。这种现象背后的几个因素包括自动化传统上使用手动或半动物紧固设备的装配任务的能力。
几年前，螺丝刀是大量生产量的代名词，长期生产经营，少数对组件的变化很少。如今，灵活性是手表，机器人能够使制造商能够应对高混合，低容量组装的挑战而不破坏银行。
机器人螺丝刀不同于更传统的应用，如固定或手持螺丝刀。例如，机器人可以很容易地进行快速转换，并运行小批量、不同大小的相关组件。
此外，机器人可以从各个方向驱动螺钉，有时有时会带来不同的扭矩要求。它们还可以使用各种馈线为每种类型的紧固件推动不同尺寸的螺钉。制造商可以在每个螺丝螺丝板上达到更高的循环，每个螺丝更快循环时间，同时提高质量。
传统上，机器人螺丝刀与动力总成组件中使用的大型螺栓相关联。但是，新技术，如控件，软件和视觉系统，现在允许装配机插入和拧紧在许多其他应用中使用的小螺钉，包括电子和医疗设备。
“与五年前相比，机器人是一种更被接受的自动化方法，”电装机器人技术公司(DENSO Robotics)的工程经理帕特里克•欢笑(Patrick Laughter)说。“此外，自动化螺丝刀公司正在设计它们的控制装置，以便更容易与机器人制造商的控制装置进行沟通。”
虽然汽车行业仍然是机器人螺丝驱动的最大用户，但其他制造商也在拥抱这项技术。“他们希望机器人能组装从烤面包机、消费电子产品、移动设备到手术硬件的所有东西——任何需要将两块硬件连接在一起的东西，”欢笑指出。
“我们对机器人应用的要求增加了，”Jergens Inc.的亚太ASG Preci-Sion Fasting全球产品集团经理添加了Neil Maniccia。
“在处理小型紧固件时，[该技术]可以减少紧固件的[风险]掉入[装配]。此外，它可以增加循环时间并允许产品以正确的顺序固定。“
design Tool Inc.的设计工程师凯文·巴克纳(Kevin Buckner)表示，有几个趋势正在推动机器人紧固的使用。他解释说:“这些因素包括机器人成本的降低、机器人产能和能力的增加，以及提高生产率和保持精益生产环境的自动化使用的增加。”“许多公司正在使用机器人系统在独立的工作站或完全集成到装配线中组装部件。”
Boris Baeumler，Suprag Inc.的应用工程师表示，制造商正在从多站点螺丝刀设备转向机器人。“随着螺丝螺丝技术的新发展，我看到了进一步活动的潜力。[这是因为]机器人车站更容易，更便宜地重新停止。机器人的成本也在不断下降，而能力正在增加。
Baeumler指出:“不同孔型的多个产品可以在同一条生产线上运行。减少了对循环时间的要求，使得螺杆可以串联驱动，而不是并行驱动。
众多好处
笛卡尔和萨拉机器人广泛用于screwdriving应用程序．这些机器比铰接式机器人更便宜，而且通常速度更快。但是，有了右端执行器和进给器，六轴机器人也可以像灵活的screwdriving工具。
由于六轴机器人提供铰接运动，因此它们是许多螺丝驱动应用的理想选择。不像笛卡尔机器人有一个直线的工作包络线，或SCARAs，有一个圆柱形的工作包络线，六轴机器人有一个球形的工作包络线。一个铰接式机器人可以从上面、下面、周围和后面触及自己。它的手腕可以旋转一个紧固工具或旋转一个角度。
另一种选择是Delta机器人。“They’re becoming popular for high-speed screwdriving applications that involve small screws,” says Chris Blanchette, manager of national distribution sales at FANUC Robotics America Inc. “Delta robots can be installed in multiple orientations with either a single-axis or three-axis wrist.”
六轴机器人提供敏捷性和长达，他们可以处理复杂的部分几何形状。然而，铰接式机器人并不像笛卡尔和疤痕那么快，它们更昂贵。工程师必须决定螺丝举办的应用是否证明了权衡证明。
“全球产品质量担忧一直在北美在这里实现的真正的长期劳动力节省的机器人自动化需求增加，”Visumation Industrial产品公司的营销经理Jarrod Neff说：“我们已经看到了很多增加汽车机器人螺丝刀，尤其是LED前照灯的出现和高端HVAC系统中使用的复杂组件。
双气候控制系统使用致动器和传感器，打开和控制通风口。“它们被组装在一起，小螺钉，位于难以与手动或半动物螺丝刀设备难以接触的位置，”Neff说。“如果你丢弃其中一个螺丝，则可能难以检索。通过使用机器人螺丝刀，供应商消除了在组件内部有松散螺旋嘎嘎声的风险。“
机器人还通过记录和传递关键的生产信息来帮助解决质量控制问题。Neff声称:“减轻工作表现中的人为可变性，创造一个真正的闭环统计过程控制环境，是机器人螺杆传动最显著的优势。”“每一次移动、拾取、放置和螺杆传动，包括阀座扭矩和拧紧旋转角度，都可以将离散的实时数据反馈到工厂网络。
Neff指出:“由于这种机器设计的低成本和固有的灵活性，机器人螺丝驱动也吸引了工厂经理。”“机器人的能力可以很容易地适应或扩展到新产品的组装过程中，而无需重复资本支出。”
”的主要优点是灵活性和成本节约使用机器人screwdriving应用,”丽莎管家补充道,高级应用工程师在川崎机器人USA Inc .)“一轴,安装在机器人,而不是使用多个固定的纺锤波,机器人可以快速系紧螺丝与精度高和降低成本。
“涉及精密紧固和快速周期时间要求的装配操作通常使用自动螺丝刀设备，”Maitre指出。“随着六维自由度机器人臂的增加灵活性，紧固工具或螺母可以从任何方向驱动紧固件，节省复杂的固定工具的成本。”
可以将多个主轴减少到仅几个臂端部工具。“这可以增加大量的储蓄，特别是当你认为它平均每周售价30,000美元时，”ABB机器人的主要机械工程师唐·科尔斯基说。“如果您有需要20个主轴的应用程序，则使用机器人可以大大降低成本。”
这是一种原因，用于将机器人螺丝螺纹通常具有具有大量紧固件的组件的装配过程的一个原因，具有特定的紧固件序列的组件，以及需要从多个位置安装紧固件的组件。
“机器人系统可以用单个或多个螺丝刀设计，并且可以容纳几乎任何紧固件图案，”索赔Buckner。“此外，需要对功能或安全原因的紧固件安装时需要严格控制的组件是机器人螺钉的良好应用。”
使用多个螺丝刀的能力允许多个组件的同时组装，这大大提高了生产率。Buckner指出:“机器人系统可以配备直流电动工具，提供扭矩和角度控制和监控，以实现非常精确的拧紧要求。”
Buckner补充说:“机器人操作的使用也减少了周期时间差异，允许更精确地控制螺丝驱动过程和整个装配操作。”“机器人机器可以与多工位零件放置相结合，实现整个装配过程的自动化，这进一步降低了人为错误的可能性，提高了装配过程的效率。”
其他优点包括螺钉放置精度，保持非常紧的公差;质量保证的模式重复性;能够在对操作人员有害的环境中操作;以及提高效率的能力，使操作人员可以在螺丝驱动周期内完成其他任务。
解决问题
尽管机器人螺杆传动提供了许多优势，如准确性、灵活性和重复性，但制造工程师需要解决几个挑战。
例如，容差和尺寸对于机器人来说是至关重要的。“[最大的挑战之一]，机器人螺丝刀是零件放置准确性，”Maitre警告说。“机器人是可重复的，每次都会移动到相同的位置。但是，如果它不完美对齐，则难以启动螺栓或螺钉，并且可以很容易地穿线或损坏。零件需要在每次用于机器人准确驱动紧固件的同一位置固定。“
“一旦你使用机器人来开螺丝，人们对自己部位的了解就会比他们想象的多得多，”内夫补充道。“应用机器人技术来组装本质上不完美的部件，需要主动的操作员对中，如多弯金属板器具盖，可能是一个大错误。高容忍度的组件缺乏足够的定位功能来帮助叠加，可能会导致工程师出现故障。”
在缺乏足够编程支持人员的工厂，机器人螺丝驱动应用也可能受阻。内夫表示:“这就是我们开发机器人紧固软件平台的原因，客户可以通过基于windows的触摸屏定义和自行编程多个部件的驱动序列。”“用户友好的界面可以让具备基本计算机技能的人在不需要外部技术支持的情况下重新编程或教机器人组装新产品。”
根据Buckler的说法，使用机器人用于螺旋驱动应用的主要挑战包括平衡螺丝刀的重量，其中机器人的负载容量，螺钉输送到部件，以及设计螺丝螺旋组件在可能的各个位置正常工作需要正确组装应用程序。
Buckner指出:“由于最新一代机器人的速度非常快，螺丝驱动组件的重量是一个主要问题。”“重量必须最小化，以避免惯性负载超过机器人的能力。此外，螺杆进给机构必须能够在行程时间内输送螺杆，以最大限度地提高效率，减少循环时间。”
使用的螺丝的类型和大小通常决定了机器人是否有意义。一般来说，带内部驱动槽的螺丝效果最好;应避免使用开槽螺钉。
“一般来说，较小的紧固件更难处理，”Baeumler说。“它们需要更严格的公差工具，更精确的扭矩和更精确的定位。
然而，较小的紧固件通常可以更快地驱动。机器人可以更快地行进，由于有效载荷较轻，因此又可以实现更快的周期时间。
“另一方面，更大的紧固件需要更高的扭矩和更大的螺丝刀，”Baeumler解释道。“这需要更大、更强、更昂贵的机器人。”
Buckner补充道:“更小的螺钉扭矩要求更低，因此可以使用更轻的组件，从而产生更小的机器人，由于惯性负载更低，允许的速度更高。”“然而，更大的机器人可以在不牺牲速度和精度的情况下组装更大、更长的螺丝。螺杆尺寸的限制主要由扭矩要求决定。”
在评估特定应用的机器人螺丝刀的适用性时，工程师应考虑几个因素，包括质量要求，紧固件尺寸，效率收益和操作员健康和安全。
例如，如果拧紧顺序错误或螺钉放置错误会导致产品故障，那么机器人螺丝驱动可能会解决这个问题。Buckner说:“如果安装紧固件的环境对操作人员有危险，机器人显然是一个选择。”此外，还应考虑机器人系统的效率提高，因为操作者可以在驱动螺丝的同时执行其他任务。”
机器人提供了更高的产量，同时降低了组装过程的成本。“机器人的成本必须与传统成本进行比较
机器人提供了更高的产量，同时降低了组装过程的成本。 |
装配技术，“巴克纳指出。“很难量化实际的质量成本，但在许多情况下，大会错误的潜在成本和负债提示支持机器人设备的尺度。”
Maitre认为，在实施机器人螺丝驱动之前，主要考虑的标准是成本、安全性、灵活性和质量。她说，投资回报率可以通过考虑设备成本、工程和安装劳动力、维护成本和人工紧固螺钉成本来计算。
“质量和安全也是在考虑自动化时可以测量的重要因素，”梅特尔索赔。“跟踪质量对关键部件非常重要，例如汽车发动机的飞轮。人体工程学也发挥着重要作用，因为延长时期的高度重复任务可能会对汇编者带来严重的健康后果。“
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