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Robot 在自动机中的多工位应用
富士康科技集团 AP-ATM 李辉
摘 要
在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本文将阐述应用一台6轴Robot在自动机中完成多任务位的工作，首先，本文将说明Robot在自动机中的位置布局即Layout,搭建Robot的运动平台；在此基础上，阐述Robot在各工位间如何作业，另外，再说明一下Robot应用中的难点1.载具的设计2.夹爪的设计3. 各工位的配合。Robot在自动机中的应用可以灵活切换，可以适用系列料号。
关键词：Robot 载具 夹爪 自动化
1、机器人的简述:

图1-1 机器人的一般组成
1.1. 机器人的构成：1）机构部分：ROBOT主体，
2）控制部分：控制器、示教板，
3）软件部分：程序，
4）外围设备：自动机各工位
1.2. 机器人的用途：可用于焊接、搬运、涂胶、喷漆、装配、切割，测量等.
1.3. 机器人的主要参数：1）手部负重 2）运动轴数 3）运动范围 4）安装方式 5）最大运动速度 6）重复定位精度
1.4. ROBOT的种类及特点
1.4.1.ROBOT的种类
1).单轴机械手：单轴机械手是由本体，滑轨，滚珠丝杆或同步带，AC伺服马达组成的高精度定位装置。是只能完成1个动作的可在这个运动范围内进行位置、时间、速度控制的装置.
2).直交轴机械手：是能完成2个以上不同方向的动作，具有相互协调动作的能力。
3).4轴机械手
4).6轴 本文论述即是6轴机械手的应用。
1.4.2特点
a.机器人具有体积小、重量轻、灵活、高速、高精度的特点。可以用在几乎所有人手能做的任何地方，就是在化学，高温，电气、危险等环境中也可以稳定地进行作业。
b.在实际应用中具有可在轨道上移动，可带视觉系统进行跟踪抓取作业。
c.加减速可自动根据负荷进行调整，简支弯曲可以自动补正。
d.仿真器可仿真动作以便于设计审查。
e.程序变换可实现快速换线。
f.冲撞仃止功能。
g.自动换刀功能。
1.5. 安全操作规程：
1）示教和手动机器人
a.请不要戴着手套操作示教板和机器人
b.在点动操作机器人时要采用较低的速率以增加对机器人的控制机会
c.在按下示教板上的点动键之前要明确机器人的运动趋势。
d.要预先考虑好机器人的运动轨迹，并确认该路线不受干涉。
2).生产运行
a.在开机前，要知道机器人所要执行的全部任务.
b.须知道所有对机器人进行控制的开关、传感器的位置和状态。
c.须知道机器人控制器以及外围设备上的急停按钮，以便在遇到紧急状况时按这些按钮。
d.永远不要认为机器人不再动就是它的程序已经运行完成。因为这时可能在等待下一个信号的输入
1.6. 机器人保养:
定期保养可以延长机器人的使用寿命，一般分为日常、三个月、六个月、一年、三年。Robot系统在保养当中需更换两种电池：更换控制器主板上的电池和Robot本体上的电池。另外是更换润滑油。
2. Robot 在自动机中的多工位应用
在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题,Robot走进工厂，有以下优势： 1）导入ROBOT,提升设备开发能力,缩短开发周期；2）可长期重复使用,降低成本,提升获利；3）实现设备无人化操作,精简人力,逐步实现无人化工厂; Foxconn在导入Robot方面作处了不懈努力，在各大事业群均在推广Robot的应用，这与高阶主管的远见是分不开的;不仅如此，Foxconn在华南建立自己研发机械手基地，并向集团内部推出试运行foxbot ，已初见成效，初具规模。
本文以作者在工作中的应用为例，VISTEON 8 WAY ROBOT应用来阐述，VISTEON 8 WAY结构简单，系列产品多样，容易开发实现。

图2.1:VISTEON 8 WAY产品介绍

2.1 LAYOUT

图2.2 : VISTEON 8 WAY ROBOT应用LAYOUT

桌架长1.7米宽1.1米，配有MISUMI支撑脚杯和滑轮脚，稳固牢靠，增加机台的稳定性;桌面整体布局紧凑，Robot手臂走位科学合理，实现了Robot完成多任务位工作的设想。

2.2 作业流程说明( ~ ~ 工位)

图2.3: 作业流程示意图

1).HSG由人工摆放进载具,放入传送带,机构完成移位,定位.
2).ROBOT 将1PCS载具夹取至端子插入平台,机构定位.
3).ROBOT 到端子裁切机构夹取定长端子(4pin)
4).ROBOT将夹取的端子(4pin)预插进HSG,两排端子往复两次.
（若是多PCS HSG,则再增加往复运动）
5). ROBOT将预装完毕之载具夹取转移到压入工站
6). ROBOT将压入OK的载具转移到去Carrier工站（去Carrier需用旋转缸及线轨缸机构 ）
7). ROBOT将去Carrier OK的载具转移到O/S测试工站
8). ROBOT将测试完成之产品依OK、NG分别放于不同位置
(若是多PCS,1pcs不良, 多PCS均以不良处理)
9). 单轴Robot带动汽缸完成载具中产品的顶出（载具）
10).成品由输送带传输 ,人工检验,包装.亦可结合CCD技术实现自动包装。
11).载具由ROBOT夹取放到传送带,传送带将载具传回到起点.
2.3 在开发过程中遇到不少难点，在前辈及各位同仁的帮助下均一一克服，现总结难点如下:
2.3.1.载具的设计
载具设计既要考虑HSG的定位,弹性接触,夹持,还要考虑整个载具的重量（因ROBOT有负荷限制）,与夹爪机构的配合等.另外要考虑测试时,HSG从载具顶出时的让位.本文载具设计采用传统的矩形外观设计，两侧有定位销孔，以实现与夹爪机构的配合;载具一般都会考虑装夹多pcs产品，本设计即为装夹4pcs产品为准，HSG一侧即基准面贴住载具中间基准面，另外一侧采用弹簧压块弹性定位.
2.3.2.夹爪的设计
此应用共有两个夹爪:1夹载具,2夹端子;此机构是安装在第6轴上，第6轴上有5KG的负荷限制，夹取载具是要累加上载具重量，所以夹爪设计时首先要考虑机构的重量，尽量选用轻质材质及应用机构逃料技巧。其次是要着重考虑两夹爪的空间布局及ROBOT在移动过程中及夹爪转换过程中与机构有无干涉.参看下图:

图2.4: 夹爪设计布局图
下面对夹端子夹爪的设计进行详细的说明。图2.5与 图2.6分别是夹端子夹爪的3D与2D图，在夹爪汽缸的一端装配下刀，在汽缸的可移动部件上装配上刀，当汽缸做夹紧动作时，上下刀配合夹住端子;其中，上刀中的定位针机构起到定位PIN孔的作用，以达到精确定位的目的，另外，因为定位针使用次数较高，每天约达5000次，为了保护定位针和高精度定位以及防止定位针带料，巧妙设计了针套，妙用由图2.6可以看出，当汽缸在原点位（即夹爪张开状态），由于弹簧作用针套凸出在外，定位针藏在机构中;当汽缸在动点位（即夹爪张开状态），上刀压合下刀，针套缩回，定位针顶出，插入PIN孔，完成定位。以上动作重复进行。

图2.5:夹端子夹爪结构图 图2.6 夹端子机构2D图

2.3.3.各工位的配合
各工位占用的时间,及各工站间的Robot动作的等待时间,动作的优化,整合.首先要通过科学合理的计算，设计动作步驺，然后要在实践示教中不断改善。

综上，是本人在工作中应用到Robot阐述。有纰漏不尽之处，请各位老师多多批评指正。
ROBOT的导入﹐是无人化工厂项目的一部分﹐利用ROBOT+自动机的生产模式实现设备无人化操作,逐步实现无人化工厂的目标。在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的，所以Robot进入自动化设计的领域也势在必行，简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工，再辅以高精度定位机构，减少了零件为在自动机中各工位之间的流动及衔接而作出的复杂的流道机构及流道支撑机构，节省了空间，节约了成本。由于Robot同时可以有3个夹爪共存，所以可以实现在多工位间的转换。

参考文献：
[1]. 《工业机器人》吴振彪 王正家 华中科技大学出版社 2006年2月
[2]. 《ROBOT的技术应用》刁振江 集团自动化技委会 2008年3月
[3]. 《机械手的设计》 来源于 工业机器人网 2007年
[4]. 《FANUC机器人培训教材》上海发那科机器人有限公司 2007年12月

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