小型装配机器人涨幅

我们的电子产品正在萎缩。产品更加个性化。产品的生命周期越来越短。劳动力更难找到，也更贵。那么制造商该怎么做呢?

仔细看看灵活的自动化。机器人更便宜，更小，更精确，更易于使用。您的选择正在扩展：六轴，萨拉，三角洲机器人或新的双臂 - 它们都有它们的优势。他们看到，感觉，抓住和组装小型部件。无论是在小空间还是洁净的房间，大地方或中小型资源，在3C市场，化妆品，能源，汽车或生命科学，小部件的机器人装配正在兴起。

硬自动化vs.柔性自动化
硬自动化，或固定自动化，涉及设计来完成特定任务的设备，如数控铣削。灵活的自动化利用了设计用于完成多个任务的机器人，并在您的需求发生变化时将其重新使用。

“The return on investment is much greater than on any type of hard automation, because you can just create a new tool and put it on the end of the robot and you’re doing something completely different for another part,” says Alex Bonaire, Robotics Product Manager for Mitsubishi Electric Automation, Inc. in Vernon Hills, Illinois. “If you had a piece of hard automation, it can only pretty much do one thing and then you have to replace it.

博内尔说:“如今，产品更新如此频繁，每六个月就会有新版本的电视或手机问世。想想那些你必须定期更换的硬自动化设备吧。”这是非常昂贵的。”

我们已经习惯在汽车装配线上看到灵活的机器人自动化，移动大部件，定位，焊接和喷漆。但机器人也擅长小部件的组装。

“许多人想到使用机器人用于下降和肮脏，粗糙，大零件或简单的拾取应用，从点A中拾取并在B点滴下来，”博内尔斯说。“但这真的是机器人闪耀的地方，把东西放在一起非常复杂和复杂。

“如果你拿出手机看一看，那是一个非常复杂的电子产品，”他继续说。“尽管其中一些组装是手工完成的，但设计变得越来越复杂，越来越不合理，甚至可能无法用人手完成。

“有了机器人，你就有了一个多功能装配工具。所以某天它可以把螺丝放到电路板上，而第二天甚至在相同的过程中，机器人可以做检查或某种类型的点胶或整理。这是把瑞士军刀。”

这视频演示了热继电器的装配工业电子产品。三款三菱rv系列六轴机器人使用力感知、视觉和可互换的夹持手指来组装组件。

在视频0:13秒时，您看到一个带有2D视觉的臂式康耐视摄像头，用于定位蓝色托盘上的一个组件，并将其取出进行插入。0:27秒时，你可以看到机器人抓手将接触器插入热继电器外壳的特写。

精确零件插入的力传感
一个集成的力传感器，也由三菱提供，位于机器人手臂和夹持器之间，用于将接触器正确插入热继电器外壳。传感器根据零件定位过程中是否存在阻力向机器人提供力反馈。

博内尔解释说:“有了力传感器，它可以执行搜索程序，找出阻力较小的地方，然后根据反馈，在不损坏任何东西的情况下进行干净的插入。”“程序设计非常简单。它在寻找一个临界值，一旦达到那个，它停止并尝试别的东西。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壳体中，硬自动化就用于改变热继电器主体的方向，使其垂直。然后第二个机器人刷新进入插入保护或内盖，将不同的接触点分开。Bonaire表示，2D视觉也用于盖子插入。

用于可变夹持的伺服系统
在这个应用演示中使用的伺服夹持器也由三菱提供，方便即插即用。伺服夹具在小零件装配中比较常见，因为它们可以在不同位置启闭，适应不同尺寸和形状的零件。

Bonaire说:“在小部件装配中，伺服夹持器的另一个优点是，除了由于能够调整行程而非常灵活外，它还允许你调整施加的抓地力的数量，所以小部件可以在不断裂的情况下处理。”“当你拿起一小块塑料时，你需要确保没有压碎它。”

伺服夹具提供几乎无限的定位选项范围。扶手末端制造商如SCHUNK、Applied Robotics和Robotiq也提供伺服抓取解决方案。

有关智能EOAT的更多信息，请参见智能机器人手臂末端加工的最新趋势．

三菱的伺服夹持器并不是唯一灵活的解决方案。在视频0:45秒的时候，你可以看到第三个机器人在交换握力手指。

“我们在那里有四种不同的夹具手指，”博伊瑞说。“该夹具允许机器人端部臂末端工具基于需要执行的任务来交换夹具手指。它拿起了这项工作的合适工具。“

在手指互换之后，视频继续演示了视觉功能和高级软件实现的复杂组装。

3D视觉随机Bin拣选
这机器人制造视频展示了一个类似的断路器小部件组装过程，这是三菱在日本制造工厂的一个真实应用。力传感、视觉和其他先进技术贯穿整个视频。

在1:37，你可以看到突出显示的2D视觉，展示了安装在机器人上的康耐克斯摄像机是如何用于精确的部件定位和放置的。1点54分，视频突出了用于拾取垃圾的3D视觉效果。如果你仔细观察，你会看到不同部分的多个箱子。由三菱的3D视觉系统为指导，机器人从箱子中取出随机取向部件。

博内尔解释说:“安装在机器人手臂上的带有三菱标志的灰色盒子是3D视觉系统的一部分。”“我们的系统是一个结构光3D系统，它使用一个2D摄像机，投射一系列模式来确定表面的位置，所以这个盒子是一个迷你投影仪。”

他说，3D视觉功能取代了碗式给料机或振动给料机，或任何传统类型的部分隔离给料系统。

博内尔说:“你不需要设计、设计和建造喂养系统。“你基本上只要把零件给机器人，它就会找到它们，不管方向如何。有了这个愿景，你可以用一个系统定位多个部件(而不是需要4或5个不同的碗式喂料器)。”

协同控制与抗干扰
两只手的古老格言也比一个人更好地为机器人持有真实。合作控制，也称为协调运动，在2:28进入三菱视频。虽然这项技术已经适用于稳固的十年，但是博内尔德表示，由于应用程序呼叫，并且最终用户发现其功能更常用。

他说:“如果你知道你有能力让两个机器人轻松地一起工作，那就可以改变你的整个设计。”“比起让一个机器人对某个部件做一些事情，然后把它放下，然后让下一个机器人拿起它，单独做一些事情，合作运动更有效率。”

“你可以在机器人之间传递零件，”博内尔继续说。“你还可以选择一个零件，然后实时调整它的方向，同时另一个机器人正在对同一零件执行其他一些任务。这就像使用魔方，转动一边，另一只手转动另一边。你可以在更短的时间内做更多的事情。而且，如果有一个部件可能太大了，他们可以一起把它捡起来。”

Bonaire表示干扰避免也有助于使装配过程更有效。

他解释说:“传统上，你必须在机器人代码中编写某种类型的握手程序，机器人说它在空间中的某个特定位置，然后它向邻近的机器人发送信息，以确保它们不会进入那个工作空间。”“这会减慢速度，因为机器人最终会等待。

“有了这种干扰避免功能，它就可以通过建立一个机器人对下一个机器人的参考来自动处理这一切，”他继续说。“尽管你可以用传统编程来完成，但要编写出同样快的代码将非常困难和耗时。”

有了干扰规避技术，机器人不再等待一个机器人与另一个机器人对话，而是更像一台机器。

一台有两只手臂的机器怎么样?它是专门为消费电子行业设计的，具有独特的形状因素和协作功能，可以与人类同事并肩工作ABB机器人yumi。在行动中看到它．

无缝集成的一体化控制
说到一台机器，三菱的iQ平台不仅通过减少周期时间加快了装配过程，还缩短了项目的交付时间。

“我们是唯一一个能够在同一制造商的PLC架上直接机器人控制的能力，”博内尔说。“它减少了循环时间，因为在较少的时间来回沟通。You take advantage of everything being on a high-speed bus, but it also allows system integrators and customers to get up and running a lot faster because they don’t have to spend time figuring out how to get the robot to work with all the different automation hardware. Whether it’s I/O, network, even HMI screens, there’s very little setup.

“它还可以为您提供用梯形逻辑编写机器人的选项，而不是机器人代码，”添加博内尔岛。“你可以选择做任何事情。”

这是灵活自动化的关键。有机器人，您总是有选择。

生命科学中的机器人装配
作为北美机器人市场在2015年上半年设定了新的纪录在美国，自动化集成商直接看到需求并不奇怪。

“在过去10年里，我们看到至少80%的应用程序涉及某种形式的机器人，无论是一个或多个机器人，”加州西米谷动态自动化公司的所有者和总裁Marc Freedman说。“在过去的五年里，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，主要是组装。这些都是你通常可以拿在手里的组件。”

dynamics 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。该集成商还服务于能源、航空航天和汽车行业。

“现在我在我的工厂地板上有15种不同的机器人。它们因三角洲机器人组装妊娠试剂盒而异，以实现汽车应用的165千克六轴机器人移动齿轮。“

弗里德曼说，客户来找他们要机器人。

“例如，我们正在制造的怀孕检测试剂盒组装机是第五代。其他四代没有任何机器人。它的速度要快很多倍，而且我们使用的是完全不同的技术。我们应该达到这个水平。他们是一家非常有远见的公司，他们继续推动我们前进。

“在生命科学中，我们可以是卷绕管道并将结束装配到它，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，”Freedman说。“每天都有不同，然后每个申请都不同。利率可以在30份到每分钟30分钟至300份。历史上对我们来说，我们一直在使用很多疤痕。“

SCARAs vs.六轴机器人
SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)是一种常用的四轴机器人，用于小零件的装配，擅长高速取放。SCARAs通常比六轴机器人便宜。有更少的轴，更少的马达和更少的组件。但它们不如垂直连接的表亲灵活。

这个视频展示了一个熟练的眼镜蛇SCARA机器人在三个阶段的组装过程中组装小型消费刷。

六轴机器人由于其更大的灵活性和应用灵活性，在小部件组装应用中越来越受欢迎。(这文章展示了delta机器人在小零件装配方面，没有懒散。）

弗里德曼说:“随着六轴机器人变得越来越小，成本效益越来越高，我们一直在尽可能多地使用它们。”“我们的客户希望能够像其他人一样随时改变。他们希望在未来拥有这种多样性。”

但有时空间是一个限制因素。Freedman表示，楼层空间对他的典型客户群至关重要。

他解释说:“我们在一个底盘、一个台架或几个台架上组装电池。”“空间和景观，以及把所有东西都放在一个小信封里的能力，是非常重要的。我们的很多设备都进了洁净室。

弗里德曼说:“顾客最关心的问题之一是洁净室的空间成本。”“洁净室的空间需要花费很多钱来维护，暖通空调要求和所有的清洁要求，所以他们对占地非常认真。我们一直在努力缩小这些脚印。我们也在努力推动所有机器人供应商缩小他们的平台。”

在洁净室空间
动态自动化的洁净室应用之一涉及一种重构装置的机器人组装，使血友病因子治疗更容易，患者和护理人员更快。Baxter在分区分裂后Baxalta制造的重建套件有助于将药物迅速施入患者的系统以帮助血液凝固。

弗里德曼解释说:“这是一个由三部分组成的组件:药物、设备本身和一个水瓶。”“药物需要与水混合，然后注射，所以这个设备会自动以适当的比例将水和药物重新组合。做起来很快，也很简单。

“我们能做这样的事情，对社会有附加值，这很好。我们已经完成了许多类似的应用，例如，一些非常复杂的组装设备，为与比尔和梅林达·盖茨基金会有关的公司提供资金，用于世界卫生相关项目。

“我们的一些客户用来跟踪我们的工作与目标之间的关系的指标是，我们已经挽救了多少生命，或者我们将挽救多少生命，而不是我们每个月生产了多少零件。它给你带来了一个完全不同的视角。”

然而，在拯救生命时，吞吐量仍然很重要。三款电装HS系列SCARA机器人被选择用于这一应用，因为它们的高速，以适应每小时1800个零件的机器速度。

“准确性对我们来说一直是个挑战，”弗里德曼说。“这些应用可能需要正负一千英寸，或者微米，我们需要真正精确的机器人。在我们的具体应用中，我们发现SCARAs比同等尺寸的六轴臂提供了更多的精度。

“重要的是，我们以一种不会影响密封和产品完整性的方式组装组件。它必须是无菌的，当人打开包。仪器的一边有一个小瓶，另一边也有一个小瓶，有一个非常锋利的装置会刺穿小瓶。在组装过程中，我们需要非常接近组装，但我们需要确保我们不会刺穿它。我们使用伺服驱动器来完成这一切，并通过力反馈来确认。”

强制反馈，对精致的组件的愿景
测压元件装配力监测使用力传感器来跟踪整个装配过程，以确保它们不会超过最大的力。

“玻璃瓶可以非常具有挑战性，”自由解释说。“这些玻璃瓶中的每一个都具有完全不同的尺寸特性。夹具设计用于清洁室环境，具有非常特定的尺寸公差。他们进入了小瓶脖子的每一侧。我们需要确保我们不划伤或粉碎小瓶，而是准确地抓住它并具有强大而安全的足够抓地力，即在全速快速移动时不会改变。“

视觉技术在本医疗设备组装应用中起作用的积分作用，因为它在许多动态自动化的构建中。

“多次托盘那些产品进入的托盘旨在一次性使用，因为客户不想花很多钱。它们是模塑部件，因此对我们来说，公差对于我们来说，通常是夹具接合的预期位置。这就是为什么我们使用视觉系统找到产品（在这种情况下，小瓶）。

“越来越多，在这种情况下，在这种情况下，科涅克克沟通，而且技术的友好和用户友好的技术是不仅仅是集成商，而且还为客户，这是行业的越好，”Freedman说。“我会在我们的机器人应用中说，超过50％的含有综合愿景。并且这种趋势正在继续增加。“

再加上机器人自动化，视觉通常用于检查。在这个视频，了解灵活的装配机器人、高级视觉功能和专家集成如何改善机器周期时间。

太阳能光伏组件
视觉在集中光伏(CPV)设备的装配机上也起着重要的作用。Freedman说，DENSO HS系列SCARA机器人被选择用于这一应用，因为他们的高精度组装，集成的康耐视视觉指导，和节省空间的足迹。

“最初，我们考虑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，而且提供了更多的灵活性，所需的景观更少。”

组装部件由具有高度浓缩的太阳能光伏电池的散热器组成，其顶部具有相同的技术，在空间中使用的电池。在电池的顶部是玻璃放大件，以将太阳光浓缩到细胞中。

为CPV制造商EMCORE建造，全装配线包括三台机，总长度为30英尺，每个机器都有旋转索引拨盘，总共12条疤痕。机器人正在分配两部分粘合剂以粘合电池和玻璃放大件。使用视觉引导用于将玻璃放大镜精确放置到太阳能光伏电池上以进行粘合。剥离电线，压制，然后焊接到基板上。盖子铆接在电线上。

Freedman说道:“我们需要进行大量的碰撞控制编程。“有时多达3个机器人在同一个工作信封里工作，因为它们都被紧紧地固定在一起。”

小零件组装并不是唯一的游戏。弗里德曼表示，随着西海岸的公司将目光投向汽车行业，他们正在更多地参与机器人汽车的应用。

“我们正在处理大量的组件，它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希望通过这些不断变化的安全要求保持调整。我们的客户要求我们了解这些事情。我们不断与客户合作，并试图为他们进行教育。我们的很多客户，生命科学家伙，他们没有那么悠久的机器人史。所以他们只是参与其中。“

中小型企业的小零件组装
像生命科学行业一样，中小型企业开始认识到机器人自动化的竞争优势。对于许多人来说，小零件装配在他们的驾驶室里，他们需要另一个了解他们的需求。

“我们真正关注的是小型自动化，”Ryan Guthrie说，他是伊利诺斯州埃尔克格罗夫村TM Robotics的执行副总裁。“我们最大的机器人只有1.2米的臂长。”

TM机器人与东芝机器合作。公司市场和东芝机器人分销，并在亚洲以外的地区的系统集成商配送。

Guthrie解释道:“我们专注于小部件，如活塞和按钮。“我们专注于将所有的小元素组合成更大的组件。小零件组装，那是你本地的制造所在，那是你的家庭作坊。使用这些中小型机器人的是中小型企业。”

Guthrie描述了一个小型零件装配应用，用于欧洲领先的汽车电气配件制造商。正在进行的应用程序涉及组装自动内部的按钮集群。

“无论是在您的宝马中调整热量，还是在您的法拉利上调整镜子，如果是按下汽车的按钮，他们可能会组装它。”

更具灵活性，较少占地面积
这个客户几年前才刚刚接触机器人技术，当时正在用硬自动化技术组装这些汽车按钮集群。格思里解释说。

“在传统的汽车环境中，你可能有15或20个工位的装配线，每个工位将完成特定的任务。1号站把按钮放到位，2号站按下按钮，3号站打开appliqué， 4号站打开第二个按钮，就完成了这个多步骤的过程。

Guthrie继续说道:“我们的客户没有使用所有这些不同的线性执行器、气动和液压元件来尝试建造定制的机器，而是在我们的一个微型SCARA机器人上进行了标准化，然后在每个工位更换了手臂末端的工具。他们可以用一个机器人完成多个任务。他们不是有14或15个工位，而是有8个工位(每个工位有一个机器人)以圆形而不是线性的方式组装，因此工厂空间更紧凑。

他补充道:“总的来说，平台数量较少，但这仍然让他们能够完成不同按键主机的复杂操作。”“一旦他们完成了特定的产品线，他们就会重新装备手臂，准备开始下一批产品。”

TM Robotics的客户使用的是东芝TH180四轴机器人。

“我们称其为微型SCARA，臂长180毫米，有效载荷2公斤，”Guthrie解释道。“它被选中是因为它的整体规模很小。他们试图在一个非常紧凑的空间里进行大量的组装。他们没有空间为传统的小型scara用于组装。他们在一家商店的角落里。所以机器人的小尺寸，以及控制器的小尺寸，使他们能够保持整个占地非常小。他们能够在一个大约6英尺× 6英尺× 6英尺高的空间里装下8个机器人。”

多功能夹具
智能化的臂端工具有助于事半功倍。更少的设备，更少的空间，每个机器人更多的任务。在自动按钮集群应用程序中，TM Robotics充分利用了双功能抓手，或者在本例中是三功能抓手。

“一站可能涉及将小橡胶膜插入按钮后面，然后将塑料按钮放在顶部，然后它们必须为三个不同的按钮做到这一点，”Guthrie解释说。“他们可以用一个机器人做多个选择和地方，因为你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馈线和抓住部分A，第B部分和第C部分，并将它们全部全部带到该工作站上。“

这用于电机组件的演示单元的视频示出了具有多功能工具的机器人，该多功能工具包括能够进行多个任务的三个不同的工具组件。在坚硬的自动化中，格思里说这将是三个或四种独立的机器。

重新使用，重新使用
柔性机器人装配的关键优势之一是，与使用硬自动化时替换整个机器相比，只需花费一小部分成本就能重新装配机器人。Guthrie再次引用按钮集群应用程序，解释了他的客户如何跟上汽车行业模型更改的快速步伐。

“通过用机器人取代硬自动化，一旦项目完成，他们就可以做一个完整的重组，而不必重新设计所有的移动部件。他们所做的可能只是改变抓握器上的手指，或者改变机器人上的程序。所以它不是从左边来的，也许是从右边来的，或者他们选择两个部分而不是一个来做组装过程。

“机器人自动化让他们能够灵活地完成所有这些不同的部分，无论是一些高端汽车的奇异材料处理，还是标准的福特福克斯立体声控制，以及两者之间的一切。机器人给了它们这种灵活性。”

他说，产品生命周期的转换大约每18个月一次。他的客户通常会在这些时间间隔内更换他们的机器人手臂。

“他们能够用与第一个产品系列相同的资本投资来实现一个全新的产品系列。所以总体上降低了成本。”

“在大多数情况下，它们是使用标准的离上气动执行器，无论是平行的夹具还是三爪夹风式夹具，”格雅里说。“因为他们拥有内部工程，他们能够定制为每个产品工作的设计手指。当您在某个产品组完成后，您正在查看应用程序后，您正在谈论几百美元的材料与数千美元或数十万美元（以替换过时的硬自动化）。

“它通常只是两三个螺钉，手指脱落，你把一个新的螺丝。”

精确的愿景
Guthrie表示，检查是大会过程中的一个关键步骤。该电池使用机器视觉来确保满足部分质量和公差。

“这些是人们在车里看到的闪亮的把手和按钮，所以他们想确保没有任何瑕疵。每个部件在离开装配机器之前都要经过全面检查。”

他说，在宽容尤为严格的情况下，客户也使用愿景来验证零件安置。即使零件略微弯曲在夹具中，机器人也可以在飞行中调整其坐标。Guthrie挑战这些机器人达到的淹没性准确性的人。

“拿上你车里的按钮，在阳光明媚的日子里你可能会用它来调低窗户。你触摸的按钮并没有真正接触到使窗户工作的电子机制。中间通常有一个活塞，用来保护电路。这个活塞和铅笔头差不多大。在这个特殊的应用中，他们在5秒内将6到8个活塞放入一个组件中。

格思里说:“一个训练有素的装配技术人员可能能够在短时间内跟上机器人的速度，但要在整个轮班过程中保持这样的速度，在这种情况下，在三班倒中，这在人力上是不可能的。”“在很多情况下，他们每站的运行时间不到5秒，所以他们推出了大量零件。他们全天候运行。只有机器人才能做到这一点(双关语)。”

快速的投资回报率
格思里表示，在第一个机器人安装之前，该应用程序的投资回报就很明显。

“每隔18个月，只要有新产品出现，他们基本上就得重新设计一台完整的机器。很难从硬自动化中回收组件。

“在有机器人自动化的情况下，他们将机器人拉出1号1，并将其放在基本号2上，将新工具放在上面，他们完成了，”继续制作Guthrie。“直接成本可能更多，但这是一次性成本。在一次产品发生变化之后，这些机器人为自己支付。然后他们能够继续为低底线制作零件。

“现在你还有很多工程时间。您不是为每种产品设计所有这些定制元素，因此它有助于降低整体生产成本。“

格思里说，他的客户惊讶地发现，机器人的编程并不像他们担心的那么复杂。

“他们实际上在很短的时间内就能非常熟练地使用这些机器，这让他们能够真正充分利用它们。我想我们有一个为期两天的训练课程，这就是他们开始工作的全部。

Guthrie补充说:“他们也很高兴他们无需维护就能运行。”“与硬自动化相比，机器人的预防性维护计划变得简单多了。”

清洁，一致的装配
机器人装配在易受污染的过程中具有全新的重要性，例如在个人护理耗材市场。在TM Robotics的另一个应用中，机器人在化妆品行业取代了手工组装。

这视频显示了睫毛膏产品的多个装配过程TM Robotics在法国的一个客户。管道、刷子和瓶盖在不同的车站使用SCARA机器人和智能的输送系统进行组装和托盘/去托盘。Guthrie表示，机器人自动化在这一应用中的最大优势之一是可重复性。

“这个过程以前是手工完成的。在这种情况下，你总是有人为错误的机会，无论是把一块放反了或颠倒了，或没有注意，错过了一块。因为他们每小时要做这么多零件，所以不可避免地会让人分心。机器人不会分心。”

清洁是个人护理行业的另一个重要优势。

“人类不一定是地球上最卫生的生物，”格思里说。“我们打喷嚏，我们咳嗽。随着电子技术的进步和内部元件的卓越品质，机器人是非常清洁的机器。它们非常适合要求清洁的食品、制药和医疗行业。”

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在任何小零件装配应用中，机器人不能单独做到。视觉和其他类型的传感器，软件和臂末端的工具使其成为可能。即使是硬自动化也在整体解决方案中起作用。

格思里说:“机器人只是多个子系统中的一个元素，这些子系统结合在一起构成了一个自动化系统。”“单独来看，这些单独的部件并不能做很多事情，但当它们与机器人、碗式给料机、夹带系统、输送系统和分度器一起工作时，你就能够把这台复杂的机器组合在一起，实现令人惊叹的事情。”

有关更多惊人的应用，请退房机器人装配:缩小的足迹，扩大的市场．

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