具有大收益的小型机器人

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所属分类:工业4.0

我们的电子产品正在缩小。产品更定制。产品生命周期越来越短。劳动力更难找到,更昂贵。那么制造商做什么呢?

具有大收益的小型机器人

具有大收益的小型机器人


仔细观察灵活的自动化。机器人更便宜,更小,更精确,更易于使用。您的选择正在扩大:六轴,SCARA,三角洲机器人或新的双臂 - 他们都有自己的优势。他们有信心看到,感觉,把握和组装小组件。无论是在小空间还是洁净室,大型场所或中小型企业,在3C市场,化妆品,能源,汽车或生命科学领域,六轴机器人组装用于断路器的小部件。 小型机器人组装都在不断增加。

硬自动化与灵活自动化
硬件自动化或固定自动化涉及设计用于完成特定任务的设备,如CNC铣削。灵活的自动化利用机器人设计用于实现多项任务,并适应您的需求变化时的重新利用。

Alex Bonaire表示:“投资回报远远高于任何类型的硬件自动化,因为您可以创建一个新的工具,并将其放在机器人的末端,而您正在为另一部分做出完全不同的事情。”位于伊利诺伊州弗农山的三菱电机自动化公司的Robotics产品经理。“如果你有一个强大的自动化程序,它只能做一件事情,然后你必须更换它。

“现在,随着产品的更新频繁,每六个月会出现一个新版本的电视或电话,”博奈尔说,“考虑一下所有的自动化需要定期更换,这是非常昂贵的。“

我们习惯于在汽车装配线上看到灵活的机器人自动化,移动大型组件,定位,焊接和涂漆。但机器人也擅长小零件装配。

博内尔说:“许多人认为使用机器人来处理肮脏,粗糙,大的部件或简单的拾放应用程序,从A点取下并将其从B点掉落。“但是这真的是机器人发光的地方,把东西放在一起是非常复杂和复杂的。

“如果你把手机拿出来看看,那就是一个非常复杂的电子产品,”他继续说。“即使有一些这样的大会是用手来完成的,但是设计越来越复杂,更复杂,那里是不合理的,甚至不可能用人的手来做。

“使用机器人,您可以使用多功能装配工具。所以有一天它可以把螺丝钉在电路板上,第二天甚至在相同的过程中,机器人可以进行检查或某种类型的分配或整理。“

用于精确部件插入
的力传感由三菱提供并位于机器人手臂和夹具之间的集成力传感器用于将接触器正确插入热继电器外壳。传感器根据部件定位期间是否有阻力向机器人提供力反馈。

“通过力传感器,它可以执行一个搜索程序来查找阻力较小的位置,然后根据该反馈,做一个干净的插入,而不会损坏任何东西,”博奈尔解释说。“编程非常简单。它正在寻找一个门槛,一旦它击中集成力传感用于将电接触器精确地插入到热继电器外壳中而不会断裂。 (由三菱电机自动化株式会社提供),它停止并尝试其他的东西。它只是循环和循环,直到达到阈值。“

一旦接触器正确插入热继电器外壳中,使用硬自动化来改变热继电器体的方向,使其垂直。然后第二个机器人可以插入分离不同接触点的防护罩或内盖。博内尔表示,2D视觉也用于封面插入。

伺服变量夹
本应用演示中使用的伺服夹具也由三菱提供即插即用的便利。伺服夹具在小零件组装中更常见,因为它们可以在各种位置打开和关闭,容纳不同尺寸和形状的零件。

“伺服夹具在小零件组装中的另一个优点是除了由于调节其行程的能力而变得非常灵活,它还允许您调整所施加的握力的量,因此小零件可以无破损地被处理,博内尔说 “当你拿起一块很小的塑料,你需要确保你没有粉碎它。”

伺服夹具提供了几乎无限的定位选项。端臂模具制造商如SCHUNK,应用机器人和Robotiq还提供伺服夹持解决方案。

博内尔说:“我们有四套不同的夹爪手指。“该固定装置允许机器人末端工具工具根据需要执行的任务来交换夹爪手指。它为该工作提供了正确的工具。“

手指交换后,视频将继续进行复杂组装的附加演示,使视觉功能和高级软件成为可能。

3D立体幻镜随机仓拾取
这机器人制造视频展示了类似于断路器的小零件组装过程,这是三菱在日本的制造工厂的现实应用。整个视频都展示了力传感,视觉和其他先进技术。

博奈尔解释说:“附有三菱标志的机器人手臂上的灰色框是3D视觉系统的一部分。“我们的系统是一个结构化的3D 3D系统,它使用2D摄像机,并投射一系列图案来确定表面的位置,以便盒子是一个迷你投影机。”

他说3D视觉能力取代了一个碗式送料器或振动式进料器,或用于部分隔离的任何传统类型的馈送系统。

博内尔说:“你不必设计,设计和建造喂养系统。“你基本上只是将零件呈现给机器人,无论方向如何,都会发现它们。根据愿景,您可以使用一个系统定位多个部件(而不是需要四个或五个不同的碗式进给器)。“

协作控制和干扰避免
两只手比一个人更好的古老格言也适用于机器人。合作控制,也称为协调运动,在2:28进入三菱视频。尽管这项技术已经持续了十年,但博内尔表示,随着应用程序的呼唤,终端用户发现其功能,他们更频繁地使用它。

他说:“如果你知道你有能力采用两个机器人,并且让他们轻松协同工作,那么可以改变你的整个设计。” “而不是让一个机器人做一些零件的事情,把它放下,然后让下一个机器人拿起来,分开做一些事情,合作运动更有效率。

博奈尔继续说道:“你可以在机器人之间切断部件。” “您还可以选择一部分,然后重新定向它,而另一个机器人同时执行一些其他任务到同一部分。就像使用魔方一样,转一边,另一只手转过身来。你可以在更短的时间内做更多的事情。另外,如果有一部分可能太大,它们可以一起工作来接收它。“

博奈尔表示,避免干扰也有助于使组装过程更有效率。

“传统上,你必须在机器人代码中编程一些类型的握手例程,机器人在机器人说它位于空间的特定位置,然后将信息发送给相邻的机器人,以确保它们不进入该工作空间。”他解释。“因为机器人最终等待,所以会减慢事情。

“通过这种干扰避免功能,它通过建立一个机器人到下一个机器人的参考来自动处理所有这些,”他继续说。“即使您可以使用传统的程序设计,创建快速执行代码也是非常困难和耗时的。”

使用干扰避免技术,而不是等待一个机器人与另一个机器人通话,他们行动更像一台机器。

一台机器有两只手臂呢?专为消费电子行业设计,具有独特的外形和协同功能,与人员合作并肩工作,是ABB机器人的YuMi。看到它在行动。

无缝集成的一体化控制
三菱iQ平台不仅可以减少循环时间,而且缩短了项目交付周期,从而提高了一台机器的可靠性。

博内尔说:“我们是唯一一家能够在同一个制造商上对PLC机架进行直接机器人控制的公司。“它减少了循环时间,因为来回传递的时间较少。您可以利用高速公交车上的所有功能,但也可以让系统集成商和客户快速起床和运行,因为他们不用花时间弄清楚如何让机器人与所有的不同的自动化硬件 无论是I / O,网络甚至HMI屏幕,都只有很少的设置。

“它还使您可以选择使用梯形图逻辑而不是机器人代码编程机器人,”博奈尔补充说。“您也可以选择这样做。”

这是灵活自动化的关键。随着机器人,你总是有选择。

生命科学中的机器人装配
随着北美机器人市场在2015年上半年创下新的记录,自动化集成商首先看到需求并不奇怪。

具有大收益的小型机器人

具有大收益的小型机器人


加州Simi Valley的动态自动化所有者和总裁Marc Freedman说:“在过去十年中,我们看到至少有80%的应用涉及某种形式的机器人,无论是一台还是多台机器人。“而在过去五年中,这一增长几乎是指数级的。我们的大部分工作是在生命科学行业完成的,而大多数工作都是组装。这些是SCARA机器人组装和包装医疗设备,包括玻璃小瓶。 护罩在维护和清洁期间保护不锈钢夹具,传感器和电线。 (由Dynamic Automation提供)您通常可以握在手中的组件。“

Dynamic Automation成立于1986年,是DENSO Robotics,FANUC和Stäubli的首选集成商,并与其他领先的机器人供应商合作。该集成商还为能源,航空和汽车行业服务。

“现在我的车间有15种不同型号的机器人。它们从装配怀孕测试套件的三角机器人组装到165公斤用于汽车应用的六轴机器人移动齿轮。“

“例如,我们正在建造的怀孕测试套件组装机是第五代。其他四代人没有任何机器人。这速度快了很多,这是我们使用的完全不同的技术。我们应该在这个层面上。他们是一个非常具有前瞻性的公司,他们继续推动我们。

Freedman说:“在生命科学中,我们可以卷绕管道并附加一个端部配件,或者我们可以建立一个非常复杂的测试来检测非洲领域的艾滋病毒。“每一天都是不同的,每一个应用都是不同的。价格可以从30分钟到每分钟300份不等。历史上对于我们来说,我们一直在使用很多SCARAs。“

SCARAs与六轴机器人
SCARA代表选择性合规装配机器人手臂,是一种四轴机器人,常用于小零件组装,在高速拾取和放置方面表现卓越。SCARAs通常比六轴机器人便宜。轴少,电机少,部件少。但是,他们并不像垂直的表兄弟般灵巧。

凭借其更大的灵巧性和应用灵活性,六轴机器人在小零件组装应用中越来越受欢迎。

Freedman说:“随着六轴机器人的体积越来越小,性价比更高,我们一直在使用更多的机器人。” “我们的客户希望有能力像其他人一样在飞行中改变。他们希望在未来拥有这种多功能性。“

但有时空间是一个限制因素。Freedman说,占地面积对他的典型客户群来说至关重要。

“我们正在一个机箱上建立单元,在一个表格框架上,或者几个表格框架相结合,”他解释说。“空间和风景,以及把所有东西放在一个小信封的能力是非常重要的。我们的很多设备进入洁净室。

Freedman说:“客户心中最重要的一件事就是洁净室空间的成本。“洁净室空间花费大量的资金来维护,HVAC要求和所有的清洁要求,所以他们非常认真的足迹。我们不断试图缩小所有这些脚印。我们正在努力推动所有的机器人供应商缩减其平台。“

在无尘室空间
动态自动化的洁净室应用之一涉及机器人组装的重组装置,使患者和护理人员的血友病因子治疗更容易和更快。巴克斯特(Baxter)现在的巴伐利亚州(Baxalta)分裂分裂后重构药盒有助于迅速将药物投入患者系统,以帮助凝血。

“这是一个三部分组合,有三个主要组成部分:药物,装置本身,然后是水瓶,”Freedman解释说。“药物需要与水混合,然后注射,因此该装置以适当的比例自动重建水和药物。它做得很快,很简单。

“当我们做这样一些有增值社会价值的东西是很好的。我们已经完成了许多这样的应用程序,例如,一些非常复杂的组装设备,用于参与比尔和梅琳达·盖茨基金会的公司,为与世界卫生相关的项目提供资金。

“我们的一些客户用于跟踪我们相对于我们目标的工作的指标是我们节省了多少生命,或者我们将节省多少生命,而不是每月推出多少部分。它带给您一个完整的视角。“

然而,当您挽救生命时,吞吐量仍然很重要。选择三台DENSO HS系列SCARA机器人,因为它们的高速度能够适应每小时1800次的机器速率。

Freedman说:“准确度对我们来说永远是一个挑战。“对于这些可能需要正负数千英寸的应用,或者我们进入微米,我们需要真正准确的机器人。对于我们的具体应用,我们发现SCARAs提供比同等尺寸的六轴臂更高的精度。

“非常重要的是我们以不影响产品密封和完整性的方式组装组件。当人打开套件时,必须无菌。在设备的一侧有一个小瓶,另一侧有一个小瓶,并且有一个非常锋利的设备将穿透小瓶。在组装过程中,我们需要非常接近该组件,但是我们需要确保我们不会穿透它。我们正在使用伺服执行器进行所有操作并强制反馈来确认。“

强制反馈,精密组件的视觉
传感器组装力监测使用力传感器跟踪整个组装过程,以确保其不超过最大力。

“玻璃小瓶可能非常具有挑战性,”Freedman解释说。“每一个玻璃小瓶具有完全不同的尺寸特征。夹具设计用于洁净室环境,具有非常特定的尺寸公差。他们进入小瓶颈的两侧。我们需要确保我们不要刮伤或粉碎小瓶,而是准确地抓住它,并拥有强大而牢固的抓地力,当我们全速快速移动时,它不会改变。“

SCARA机器人组装集中光伏设备的组件。 视觉技术是一个整体在这种医疗设备组装应用中的作用,就像在许多Dynamic Automation的构建中一样。

“很多时候,这些产品进入的托盘是一次性使用,因为客户不想花大量的钱。它们是模制零件,因此公差太大,因为我们不能假定小瓶处于预期位置以进行夹具接合。这就是为什么我们使用视觉系统来定位产品(在这种情况下是小瓶)。

Freedman说:“DENSO越来越多,在这种情况下,康耐视交流越多,技术越是透明和用户友好,不仅仅是集成商,而且是客户,行业越好。“我会在我们的机器人应用中说,超过50%的人将视力整合起来。而且这种趋势还在继续增加。“

机器人自动化相结合,视力通常用于检查。在这个视频,看看组装机器人如何灵活,高级视觉能力和专家整合提高了机器周期时间。

太阳能光伏组件
视觉在集中光伏(CPV)设备的装配机器中也起着重要作用。Freedman表示,DENSO HS系列SCARA机器人由于其高精度组装,集成Cognex视觉指导和节省空间的空间而被选中用于此应用。

“最初,我们考虑过为这个应用程序构建定制的笛卡尔式机器人,”Freedman说,“但经过详细的成本分析,使用现成的SCARA机器人不仅节省了我们的资金,而且还减少了景观的灵活性。需要。”

组装部件由散热器和高度集中的太阳能光伏电池组成,与太空中使用的电池相同。在电池顶部是将太阳光聚集到电池中的玻璃放大片。
SCARA机器人执行焊接和粘合剂分配,用于集中光伏设备的组装。
专为CPV制造商Emcore设计,整条生产线包括三台总长30英尺的机器,每台机器都有旋转分度盘,共有12个SCARA。机器人正在分配两部分粘合剂以将电池和玻璃放大片粘合。视觉引导用于将玻璃放大镜精确放置在太阳能光伏电池上进行接合。将电线剥离,压制,然后焊接到基材上。封套铆接在电线上。

“有很多碰撞控制编程必须发生,”Freedman说。“有时,最多三个机器人在同一个工作范围内工作,因为它们的位置都很紧。”

小部件组装不是城里唯一的游戏。Freedman表示,随着西海岸公司将自己的目光瞄准汽车行业,他们越来越多地参与机器人汽车应用。

“我们正在处理更大的组件,并涉及更多的机器人安全性,”他说。“我们加入RIA的原因之一是因为我们要保持这些不断变化的安全要求。我们的客户要求我们知道这些事情。我们不断与客户合作,并努力教育他们。很多我们的客户,生命科学家,他们没有那么悠久的机器人历史。所以他们只是参与其中。“

国家机器人安全会议 - 2015年10月12 - 14日 - 美国宾夕法尼亚州匹兹堡的Omni William Penn酒店中小型企业的小零件大会
像生命科学行业一样,中小企业开始认识到机器人自动化的竞争优势。对于许多小零件组装在他们的驾驶室,他们需要另一个了解他们需要的中小型企业。

伊利诺伊州Elk Grove村TM机器人执行副总裁Ryan Guthrie说:“我们真的专注于小型自动化。” “我们最大的机器人只有1.2米的长度。”

TM机器人与东芝机器合作。该公司销售和分销东芝机器人,并与亚洲以外地区的系统集成商合作。

“我们专注于小零件,活塞和按钮,”Guthrie解释说。“我们正在集中精力集中在大型组件中的所有小元素。小零件装配,这就是你当地制造业的地方,那就是你的妈妈和流行商店。正是使用这些中小型机器人的中小型公司。“

Guthrie描述了欧洲领先的汽车电气配件制造商的小零件组装应用。正在进行的应用涉及用于汽车内部装配按钮簇。

“无论是调整宝马的热量,还是调整法拉利的镜子,如果这是你在汽车上按下的按钮,他们可能会组装它。”

更多的灵活性,更少的地板空间
几年前,客户正在使用硬自动化组装这些汽车按钮集群。Guthrie解释说。

“在传统的汽车设置中,您可能有一个15或20站的装配线,每个车站将执行特定的任务。站1将按钮放在位置,站2点击它,站3放上贴花,站4放置第二个按钮,并进行这个多步骤过程。

“Guthrie继续说道:”我们的客户不用让所有这些不同的线性执行器,气动元件和液压元件来构建定制机器,“我们的客户在我们的一个微型SCARA机器人上进行了标准化,然后在每个机器人上改变了端到端的工具站。他们能够用一个机器人实现多个任务。而不是有14个或15个站,他们有八个站(每个有一个机器人)组装在一个圆圈而不是线性,所以它更加紧凑的工厂车间。

“总体来说,站点数量减少,但仍然允许他们对不同按钮控制台进行复杂化。”他补充说。“一旦他们完成了这个特定的产品线,他们重新组装了武器,他们准备好下一批。”

TM机器人公司的客户正在使用东芝TH180四轴机器人进行这一应用。

Guthrie解释说:“我们称之为我们的微型SCARA,长度为180毫米,长度为2公里。“这是因为它的整体尺寸小。他们试图在一个非常紧凑的空间里做大量的装配。他们没有空间用于组装中使用的传统小型SCARA。他们在商店里有一个角落。因此,机器人的体积小巧以及控制器的体积小,使得它们的整体尺寸保持不变。它们能够在大约6英尺乘6英尺乘6英尺高的空间中安装八个机器人。“
多功能机器人末端执行器在电机组合应用中完成多项任务。
多功能抓爪器
智能端臂工具有助于以更少的方式实现更多。较少的设备,较少的占地面积,每个机器人更多的任务 在自动按钮集群应用程序中,TM机器人充分利用双重抓取器,或者在这种情况下,可以实现三重功能。

Guthrie解释说:“一个工作站可能需要在按钮后面插入小橡胶膜,然后将塑料按钮放在顶部,然后再按三个不同的按钮。” “他们可以使用一个机器人进行多个选择和放置,因为您可以在机器人本身上放置多个夹具。它能够进入三个不同的碗进料器,并抓住A部分,B部分和C部分,并将它们全部放在该工作站上。“ 用于电机组件的演示单元的

重装,重新使用
灵活机器人装配的一个重要优点是在使用硬件自动化时,可以将机器人重新组装成一部分成本,而不是更换整个机器。再次引用按钮集群应用程序,Guthrie解释了他的客户如何跟上汽车行业的模式变化的快速步伐。

“通过用机器人替代硬件自动化,一旦项目完成,它就可以进行完整的修复,而无需重新设计所有的移动部件。他们正在做的只是改变手指在夹具上,或者他们正在改变机器人上的程序。所以代替它来自左边,也许它来自右边,或者他们选择两个部分而不是一个来完成装配过程。

“机器人自动化使他们能够灵活地完成所有这些不同的部件,无论是对于某些高端汽车,还是您的标准福特福克斯立体声控制系统,以及其中之间的所有内容,都是异乎寻常的材料处理。机器人给予他们灵活性。“

他说,产品生命周期转换大约每18个月一次。他的客户通常会以这些间隔重新对机器人手臂进行修复。

“他们能够使用与第一个产品系列相同的资本投入来实现全新的产品系列。所以它会降低整体成本。“

“在大多数情况下,他们使用标准的现成的气动执行器,无论是平行夹爪还是三爪卡盘式夹具,”Guthrie说。“因为他们有内部的工程,他们能够为每个产品定制设计手指。当您在某个产品组完成后,您正在考虑重组一个应用程序时,您正在谈论价值数百美元的材料与数千或数十万美元(以取代过时的硬件自动化)。

“通常只有两个或三个螺丝,手指脱落,您再投入一个新的。”

Precision
Guthrie的愿景说,检查是组装过程中的关键一步。电池使用机器视觉来确保零件质量和公差得到满足。

“这些是人们在车里看到的闪亮的旋钮和按钮,所以他们想确保没有瑕疵。每个部件在离开组装机器之前经过全面检查。“

他说,在公差特别严格的情况下,客户还使用视觉来验证零件放置。即使部件在夹具中略微弯曲,机器人也可以随时调整其坐标。Guthrie对这些机器人达到的亚毫米精度挑战任何人类。

“在阳光明媚的一天,您可以使用您可能用来降低窗户的按钮。您触摸的按钮实际上并不接触使窗口正常工作的电气机构。其间通常有一个柱塞,保护电路。该柱塞是铅笔尖的尺寸。在这个特殊的应用中,他们将五到八个这样的柱塞放进一个装配体中。

“训练有素的组装技术人员可能能够在短时间内跟上机器人,但是能够在整个班次中保持这种速度,在这种情况下,在三轮换档中,只是不是人性化的,”说格思里。“在很多情况下,他们每站不到5秒钟,所以他们正在推出大量零件。他们正在全天候运行。您必须成为一名机器人才能做到这一点(双关语)。“

快速投资回报率
Guthrie表示,在安装第一台机器人之前,应用程序的投资回报是显而易见的。

“每18个月,他们基本上必须重新设计一台完整的机器,每当有新产品通过。很难从硬件自动化中回收组件。

“在机器人自动化的地方,他们将机器人从基数1拉下,放在基数2上,放上一个新工具,完成后,”继续Guthrie。“直接的成本可能更多,但这是一次性成本。一个产品更换后,这些机器人自行支付。那么他们就可以继续制造一个低得多的底线。

“现在你的工程时间也少了很多。您不是为每个产品设计所有这些定制元素,所以它有助于降低总体生产成本。“

Guthrie说,他的客户惊奇地发现,机器人并不像他们所担心的那样复杂。

“他们在很短的时间内实际上变得非常精通这些机器,这让他们真正利用他们的全部能力。我认为我们进行了为期两天的训练,这些都是为了让他们开始跑步的。

Guthrie补充说:“他们也很满意维持运行所需的维护。“通过使用机器人与硬件自动化

,其预防性维护计划变得更简单。” 清洁,一致的组装
机器人装配在容易受到污染的过程中具有全新的重要性,如个人护理消耗品市场。在另一个TM机器人应用中,机器人更换化妆品行业的手动组装。

“这是以前是手动完成的过程。在这种情况下,你总是有这样的人为错误的机会,无论是倒置还是颠倒,还是不注意,都丢失了一块。因为他们每小时尝试这么多的部件,所以人类不可避免地会分心。机器人不会分心。“

清洁是个人护理行业的另一个重要优势。

“一个人不一定是地球上最卫生的生物,”Guthrie说。“我们打喷嚏,我们咳嗽。随着电子产品的发展和内部元素的优越性,机器人是非常干净的机器。他们非常适合食品,制药和医疗行业,需要清洁。“

在任何小零件组装应用中,机器人无法单独使用。视觉和其他类型的传感器,软件和端臂工具使其成为可能。甚至硬性自动化在整体解决方案中起着重要作用。

Guthrie说:“机器人只是这些多个子系统的一个组成部分,可以组合起来制造自动化系统。“自己,这些单独的组件中的每一个都不能做得太多,但是当与机器人和碗式进料器配合使用,将系统与传送带系统和分度器配合使用时,您可以将这种复杂的机器能够实现惊人的事情。“

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