Проектирование для роботизированной сборки

Наблюдая за тем, как робот SCARA быстро собирает несколько небольших пластиковых деталей, трудно не думать о нем как о человеке — быстром, точном, неутомимом, но тем не менее человеке.

На самом деле приравнивать способности роботов и людей-сборщиков рискованно. То, что легко для человека-сборщика, может быть трудным или невозможным для робота, и наоборот. Чтобы обеспечить успех роботизированной сборки, инженеры должны адаптировать свои детали, продукты и процессы к уникальным требованиям роботов.

В идеале инженеры должны решать вопросы, связанные с роботизированной сборкой, на ранних этапах процесса проектирования. По словам Тьерри Дюмона, директора по продажам и управлению продукцией компании Bosch Rexroth Corp. в Швибердингене, Германия, построить роботизированную рабочую станцию ​​сложнее для продукта, который изначально собирался вручную, чем для продукта, который был разработан для автоматической сборки.

«Это может быть сложно, потому что детали не предназначены для автоматизации», — говорит он. «Если мы сможем работать с клиентом, пока он проектирует продукт, мы сможем встроить функции, которые, возможно, ничего не добавят к самому продукту, но могут значительно улучшить сборку».

Том Рик, вице-президент по автоматизации производителя захватов SCHUNK, согласен. Он говорит, что лучшие проекты автоматизации — это проекты с четко определенными частями и процессами. Конструкция детали завершена, и определен путь робота от подъема детали до ее сброса.

«Проблемы возникают, когда в игру вступают неизвестные», — говорит он. «Например, если мы спроектируем захват для захвата детали, но затем конструкция изменится. И вдруг возникает проблема с зазором или особенность на поверхности, которая не позволяет нам правильно захватить деталь.

«Или мы можем спроектировать захват, позволяющий захватывать деталь в одной ориентации, но она выходит из устройства подачи в другой ориентации, что не позволяет нам захватывать области, которые мы изначально планировали.

«Мы также хотим знать, куда идет эта деталь. Если робот просто вынимает деталь из машины для литья под давлением и бросает ее в контейнер, высвободить деталь не составляет большого труда. Но если, например, робот вставляет соединитель в сборку, нам нужно знать, за какие поверхности мы можем захватить и насколько глубока сборка».

Чтобы обеспечить успех роботизированной сборки, инженеры должны адаптировать свои детали, продукты и процессы к уникальным требованиям роботов. Фото любезно предоставлено Robert Bosch GmbH

Многие рекомендации по совершенствованию процессов ручной и механизированной сборки также применимы и к роботизированной сборке. Например, сокращение количества деталей в изделии позволит сократить затраты и повысить надежность процесса независимо от типа оборудования, используемого для его сборки.

Другие рекомендации более специфичны для роботов. Например, в отличие от людей-сборщиков, большинство роботов не могут держать в одной руке деталь, а в другой — инструмент. Скорее, SCARA и декартовы роботы являются «одноручными» и могут перемещаться только по трем или четырем осям. В результате продукты должны быть спроектированы так, чтобы их можно было собирать слоями снизу вверх.

«Если продукт не предназначен для роботизированной сборки, часто приходится видеть, что доступ к нему приходится с нескольких сторон», — говорит Дюмон. «Вы хотите, чтобы все было доступно сверху».

Изменение ориентации сборки увеличивает время цикла, но не добавляет ценности. Это также увеличивает стоимость светильников. И вместо SCARA или декартова робота сборщикам может понадобиться более дорогой шестиосный робот.

По тем же причинам детали должны быть спроектированы так, чтобы оставаться на месте после установки роботом. Более того, детали можно спроектировать с защелками, что исключает необходимость последующего крепления, сварки или склеивания. Кроме того, поскольку роботы не могут двигаться с той же повторяемостью, что и специализированная «жесткая» автоматизация, детали должны иметь элементы самовыравнивания, такие как кромки или фаски, чтобы помочь роботу вставлять их.

«Одна из первых вещей, которую следует учитывать при проектировании сборки, — это вопрос: «Хотят ли компоненты сочетаться друг с другом?» — говорит Фил Баратти, менеджер по разработке приложений компании Epson Robots. «Если вам приходится подгонять детали, когда они должны просто встать на место, тогда у вас могут возникнуть проблемы с автоматизированной сборкой».