装配自动化技术的创新

作者:雄克精密机械贸易(上海)有限公司 文章来源:MM《现代制造》 点击数:438 发布时间:2018-08-28
基于 24V 技术的完整搬运系统由机械手、旋转抓取单元和线性模块构成。对于用户而言,该项技术具有很大潜力,尤其是基于 24V 技术的组件在逐步进入市场——从进料到移动应用,从机器人到安全技术。
装配自动化技术的创新

总会有一些产品不断为工艺设计师带来惊喜,雄克公司(SCHUNK)通过 24V 的模块化系统设立了装配自动化的新基准。在搬运技术中,SCHUNK ELP 线性轴无疑就是此类部件。与气动模块相同的是无需调整节流阀,而与电动模块相同的是无需加载新序列,线性直驱 ELP 只需机械定义端部位置和调节两个旋转编码开关的伸缩速度。自主学习功能可以完善其余功能。两至五个冲程足以完成编程。在学习过程中,计算当前载荷的最大允许速度。运动曲线本身被设计为一个斜坡,即装置根据整个行程自动加速和减速。因此,模块的最大速度除了受碰撞和震动影响外,不受驱动力控制。如果在运动过程中部件的重量发生变化,只需在几个行程就能调节其运动轨迹,无需任何用户介入。因为通过数字输入/输出实现控制,SCHUNK ELP 系列能够完全与所有控制器兼容,可轻松替代气动模块。将 SCHUNK EGP 小部件机械手与 SCHUNK EGS 旋转抓取模块组合使用,形成一套模块化系统,可用于执行基于 24 V 技术的完整搬运解决方案。

图1  SCHUNK ELP 线性轴、SCHUNK EGS 旋转抓取模块和 SCHUNK EGP 机械手均可结合高效 24V 装配系统使用。降低了调试和维护成本,实现高能效和低生命周期成本运行
图1  SCHUNK ELP 线性轴、SCHUNK EGS 旋转抓取模块和 SCHUNK EGP 机械手均可结合高效 24V 装配系统使用。降低了调试和维护成本,实现高能效和低生命周期成本运行

适应范围广泛的装配系统

根据对集成商、系统供应商和大型用户的评估,24V 技术具备众多面向现代化生产的优势:迅速增加了许多领域所能生产的产品规格范围、增强了零部件的灵敏度、价格战愈演愈烈、对能源利用率和噪音控制的高要求促进对智能技术的应用。现在几乎没有任何一个系统专门针对某一单一产品而研发。相反,要尽快生产出很多不同规格的产品,就必须为未来设计和范围变化提供类型足够广泛的系统。因此,现在的装配系统必须能够灵活设置。面对这种现状,气动搬运很快会达到极限。尽管气动组件及其网络化在某些方面取得了巨大的进步,例如,阀岛带有智能气动系统、微型阀能集成到执行器或调节采购价格,但这在长期运行过程中无法充分补偿 24V 技术所需的强度,也就是说将气动系统的市场直接再分配给 24 V 技术指日可待。因此,雄克除了持续致力于成熟的气动产品,例如,MPG-plus小型机械手,还致力于研究像 SCHUNK EGP 的现代型 24V 模块,以积极面对转型。

图2  现在 24V SCHUNK ELP 线性轴还配备有一个电动制动器
图2  现在 24V SCHUNK ELP 线性轴还配备有一个电动制动器

结构简单、系统安全、模块无磨损

以 SCHUNK ELP 为例,其在全球与气动产品相比,优势显而易见:尽管用户必须进行相当于气动轴两倍的投资,但模块无磨损,在中长期使用过程中物有所值。在输出 4000 万次总循环次数和 500 万次循环维护时间间隔的情况下,气动轴耐磨零部件、工作时间和生产停机时间的总成本远远超过 ELP 轴的总成本。例如配备有 17 个线性模块的装配系统,在使用寿命为 4000 万次循环的情况下,将节省约€12000 的成本,这还不包括持续运行的成本,例如压缩空气成本。

除此之外的设计优势:在实际应用中,通常会为气动模块将节流阀开启到足够大,以节省循环时间并从系统中获取最后的储备。因此,减震器的磨损迅速增快,而且成本也在增加。大型企业还会设定固定的维护时间间隔,在维护期间,无论每个减震器的状态如何,应对所有减震器进行更换和重新校准。这是一种消除意外系统停机的方法。即使这样,仍会在某些方面有不良的副作用:气动线性模块周边部件的反复剧烈震动还会引起其他部件震动,例如,相机系统也会随之震动。对某些区域的附带损坏也会比较严重。这也正是 SCHUNK ELP 所能解决的问题:其允许动态移动,但是能够协调地运行,这样做能够保护末端的外围设备。由于紧凑装置不需要液压减振器,几乎可以免去调试和维护作业。此外,无需担心对系统造成潜在损坏,也不用担心因减振器失效而导致长时间停机。由于不再需要阀岛、软管连接、维护装置和增压器,可以大大简化设备的设计结构。能量链缩小至其原来规模的一半,只需为传感器/逻辑系统或执行器设置两个 24 V 电路即可。

图3  全球最紧凑的电动抓取旋转模块 SCHUNK EGS 可提供尺寸 25 和 40,夹持力为 15N 或 140N,行程为 3mm 或 6mm,适用于重量最高为 0.55kg 的部件
图3  全球最紧凑的电动抓取旋转模块 SCHUNK EGS 可提供尺寸 25 和 40,夹持力为 15N 或 140N,行程为 3mm 或 6mm,适用于重量最高为 0.55kg 的部件

为了简化 24V 系统的设置,超紧凑型线性模块还根据需求配备有电动制动器。如果发生电源故障,制动器能够可靠地维持线性模块的位置,并防止任何垂直安装的线性轴意外坠落到工作区。其相当于气动模块的杆锁定装置,有助于防止人员受伤,零部件和系统部件损坏。制动器在操作过程中提供 STO(安全扭矩关闭)安全功能。线性模块还可在全速运行时停止。

用户对24V 程序的极大热情

系统制造商和终端用户都对 24V 程序的快速扩展表现出极大兴趣,并开始使用像 ELP 线性轴或 EGP 平动机械手等产品专门用于减小震动,让其在小型系统或机器人单元中作为执行机构或装配系统,无需再供应压缩空气。此外,模块的自主学习功能可最大化地减少调试工作。这方面的最佳示例是具备自主学习功能的 SCHUNK ELP:连接系统后,对系统进行编程前可对搬运系统进行调试。鉴于某些项目通常会面临颇具挑战性的时间制约,这也是一大重要因素。