设计和构建自动化装配系统|2018-09-10 |集会

来访者到达总部后注意到的第一件事就是创世纪自动化在IL的圣查尔斯，是公司的营业时间。而不是上午5点到下午5点，这就是这样：“然而，很长时间。”

不仅仅是口号，这句话反映了设计和建立自定义自动化的现实。一旦收到了“Quote请求”，创建符合客户规格的装配系统的过程很少是简单的。部分设计变化。进程被调整。项目范围扩大了。

“当我们收到询价单时，我们问的第一个问题是，‘最终目标是什么?’”Genesis Automation公司总裁斯科特·黑尔(Scott Hale)说。“很多次，我们被要求在产品完成之前设计机器。或者，一个客户会要求我们自动化“容易摘到的果实”，只是后来要求我们自动化其他流程。如果我们预先知道这点，就能给客户省下一大笔钱。”

有很多方法可以自动化组装过程：独立电池组合手动和自动化过程;基于旋转或线性索引器的同步系统;基于托盘传输输送机的异步系统。哪种方式取决于生产量的等因素;周期;交付时间表;预算;建筑面积;和产品生命周期。

“如果客户想要”熄灯“自动化，那就完全不同的解决方案，而不是愿意在装配线上有六个运营商，”ATC自动化高级应用工程师Greg Hodge说。“在后一种情况下，我们将使用运营商进行自动化困难或昂贵的流程。我们总是看着成本 - 没有人拥有无限预算。“

对系统设计影响最大的是产品本身。一共有多少个部分?它们长什么样?装配它们需要多少步骤?

“从部件开始，”Edgewater自动化公司总裁里克•布雷克坚持认为。“系统的设计取决于产品是什么，需要多快的生产速度，以及与之配套的其他部件。”

快速循环时间有助于在无功系统上进行索引组装系统。小型产品是理想的旋转分度盘。较大的系列最佳地组装在线性系统。具有相对较少的部件的产品可以在旋转指数器上经济地组装，而大量部件将指向线性系统。

循环时间是一个关键因素。“根据客户是否需要每两秒或35秒生产产品，我们将采取众多不同的方法，”Hodge说。

重要的考虑是系统是否需要组装一系列产品。

“大多数客户需要产生相同产品的变体，”布莱克说。“事实上，我的办公桌上有四个项目，所有这些项目都需要产生多种变体。”

需要组装变种通常有利于一个无电源系统。如果一个组件不需要某个特定的部件，它可以简单地绕过那个工作站。

外界的影响

虽然该产品是在线设计中最重要的影响，但这不是唯一的因素。

例如，客户员工的能力可以产生差异。“您不希望为仅完成手动组装的客户设计一个大型自动化系统，”Hale指出。

可用占地面积是另一个。索引拨盘可以在小占地面积中输出大量产品。无功系统可能更灵活，但它也占用了很多空间。

“我们花了很多时间与我们的客户绘制出我们所谓的”环境因素“，”凯尔斯自动化焊接组销售总监Kyle Spann说。“他们的生产时间表是多少？他们运行了多少次班次？有多少次休息？他们有多少楼层空间？

“从那里，我们可以根据每年需要的零件总量计算循环时间。从中，我们知道给定的机器人可以产生这么多的焊接或操作员可以加载这么多的部分。“

交货时间也可以影响系统设计。首先与新产品推出市场，可以对销售产生很大差异。因此，制造商可能更愿意自动化一部分进程，以便将系统更快运行。同样，如果自动化组件具有长的交换时间，则集成器可能会选择可以更快实现的替代组件。

钱也很重要。无功系统比索引系统更昂贵。在车站上手动装载零件比机器人和碗馈线至少最初装载零件 - 至少最初。

“很多取决于客户对投资回报率的期望，”Invotec自动化的高级应用工程师Todd Westfall说。“如果客户将成为产品数年的产品，他可能能够证明增加的投资。”

价格，绩效和交付往往存在竞争挑战。实际上，集成商向同一RFQ提供了两种方法并不罕见。开放和诚实对话对于解决冲突至关重要。

汇编者应记住，在雪佛兰价格上不能预料到亚洲山雀价格不能达到凯托克，因此通过对他们的预算很少有才能获得。一些汇编者对预算紧密锁定，担心集成商将设计到价格而不是手头的任务。整合商说，这是一个错误。

“在旋转索引拨盘上提供一点额外的空间以容纳变型，而不是在以后重新设计整个系统，”Hale建议。

过程开发

一旦决定基本布局，工程师必须决定哪个流程包括哪些进程，以省略该流程。有时，这很明显。某些过程根本无法手动完成。在其他情况下，用于符合人体工程学或安全原因的自动化过程。

速度可能是一个决定性因素。布莱克指出:“如果你试图每三秒钟制造一个零件，那么操作员完成一项任务的时间就不多了。”

另一方面，某些过程不适合自动化。例如，人们更好地处理脆弱或柔性的零件。

“我们经常会做可行性研究来确定一个过程是否可以自动化，”Westfall说。“如果我们可以成功自动化一个过程，我们可以将其成功实现90％，我们会将其保留在系统中。”

零件喂养通常会顶部流程开发列表。在这方面，HALE建议工程师不要“打击该部分”。

“我们的目标是保证百分之百可靠的喂养，”他说。“如果这意味着那部分让喂食器上下颠倒，那也没关系。我们可以以后再换。”

一些装配过程（如螺丝刀）很容易自动化。其他人需要一些工程。

“在过去，我们的客户做了大部分工作的过程发展，”Hale说。“今天，他们没有这种专业知识。”

这让积分器有很多工作要做。在某些情况下，集成商可能无法对项目提供报价，直到他们能够弄清楚如何自动化一个特定的过程。一个装备精良的集成商将拥有一个机械车间，也许还会有一台3D打印机来生产低成本的概念验证工具，甚至是用于组装的样品零件。

在自动化装配系统中，kiss原则——保持简单、愚蠢——支配着设计。取放操作可以通过线性执行器、笛卡尔机器人、SCARA或六轴臂来完成。Hodge解释说，选择哪一个取决于工作范围和客户现在需要多少个运动轴，以及将来的需求。

即使机器已经造好了，工程师们也经常需要调整工艺。最近Genesis自动化公司的情况就是如此，因为它正在敲定一个汽车部件的装配系统。应用工程师伯纳德·米西亚克(Bernard Misiak)回忆说，在这个过程中，八个塑料大头针需要同时进行热插拔。在系统之外，桩站工作得很好。但是，一旦空间站被整合到整个系统中，问题就出现了。

通过使用温度传感器和摄像机进行仔细分析，发现一个穿透力无意中冷却了插销，导致了不一致的固定。屏蔽起锚作业解决了这一问题。

Fori’s Spann知道这种感觉。他说:“你可以设计一个系统，在你的工厂工作，但当你把它放在客户的地板上，它是与真实的零件和真实的人一起工作时，情况就不同了。”“你无法模仿。”

拥有足够的部件来调试过程是至关重要的。霍奇表示:“目前自动化行业的一个大问题是，缺乏对一台机器进行全面检查的零部件。”

当然，即使是最可靠的流程也可能失败。这就是为什么装配系统塞满了传感器和测试设备。一个基本的拾取放置操作将有几个传感器:一个是发出信号表示某个部件已经准备好被拾取，另一个是发出信号表示该部件已经被拾取，第三个是确保该部件已经被正确放置。

成功的检查过程不会发生意外。他们还需要发展。“很多人认为相机可以做任何衡量或检查，”Westfall说。“那不是这种情况。我们做了很多尝试用照明和其他因素来确保相机捕获我们想要的信息。“