深度报道:小型装配机器人渐行渐近

国际金属加工网 2016年11月02日

生命科学中的机器人装配

随着北美机器人市场在2015年的上半年创造了新记录,由自动化集成商们直接看到需求也是意料之中的。

“过去10年中,我们已经看到至少有80%的应用都涉及到某种形式的机器人,无论是单个还是多个机器人,”位于加利福尼亚州SimiValley的DynamicAutomation公司的所有人和总裁MarcFreedman说。“而在过去的5年里,增长几乎是指数级的。在生命科学行业我们的主要工作已经完成,剩下的大部分是装配,都是些通常可以拿在手中的组件。”

SCARA机器人用于医疗设备的装配和包装,包括玻璃瓶。在维修和清洗过程中,有保护罩保护不锈钢夹具、传感器和线路。

DynamicAutomation成立于1986年,是DENSORobotics、FANUC和St?ubli公司的首选集成商,还与其他领先的机器人供应商合作。集成商还服务于能源航空航天汽车行业。“

”现在我的工厂里有15个不同型号的机器人。既有装配妊娠检测试剂盒的Delta机器人,也有重达165公斤、用于在汽车应用中移动齿轮的六轴机器人。“

Freedman说客户正找上门来要求用机器人。

”举个例子,我们正在制造的妊娠检测试剂盒装配机是第五代产品。之前的四代产品没有用到任何机器人。快了好几倍,与我们正使用的技术完全不同。我们应该在这个水平。他们是一家非常具有前瞻性的公司,不断地鞭策着我们。“

”在生命科学领域,我们可能正在卷管并为其连接一个端接头,或者我们可以正在构建一个非常复杂的测试以在非洲检测艾|滋|病,“Freedman说。”每天都不同,那么每个应用也是不同的。速率可以从每分钟30份到每分钟300份。从历史角度来看,对我们来说,已经使用了很多SCARA机器人。“

SCARAsVS.六轴机器人

SCARA,即选择顺应性装配机器手臂,是一种通常用于小零件装配的四轴机器人,擅长高速拾放。SCARA机器人通常比六轴机器人更便宜,轴更少,电机也少,零件数量也少,但不如它们的垂直关节式表亲那样灵巧。

归功于其更强的灵巧性和应用灵活性,六轴机器人正在小零件装配应用领域逐渐普及。(本文展示了Delta机器人在小零件装配领域也表现的不错。)

”随着六轴机器人变得更小也更具有成本效益,在可以的时候我们也一直在更多地使用这种机器人,“Freedman说。”我们的客户希望能和其他人一样具有实时改变的能力。考虑到未来,他们希望拥有那样的多功能性。“

但有时空间也是一个限制因素。Freedman说对他的典型客户群来说机器人的占地空间非常重要。

”我们一个机架、一个桌架或几个组合起来的桌架上建造小隔室,“他解释说。”空间和景观以及把一切都放在一个小空间的能力是非常重要的。我们的很多设备都进入了洁净室。

“我们客户心目中最重要的事情是洁净室里的空间成本,”Freedman说。“洁净室空间要花很多钱去维护,如,暖通空调的需求和全部的清洗需求,所以他们非常在意空间的大小。我们一直在努力缩小所有的空间,正努力推动所有的机器人厂商缩减其平台尺寸。”

在洁净室空间里

DynamicAutomation的一种洁净室应用包括机器人装配重组装置,对患者和护理人员来说该装置可使血友病因子疗法更容易且更迅速。重组套件由Baxter制造(部门剥离后现在变成了Baxalta),有助于迅速将药物给到患者体内来辅助血液的凝固。

“这是一个由三种主要组件构成的三部件装配:药品、设备本身和一个药水瓶,”Freedman解释说。“药物需要与水混合,然后注射,所以这种装置自动以适当的比例混合水和药物。做的非常迅速,非常简单。

”很高兴我们可以做这样为社会增加价值的事情。我们已经做了一些类似的应用,例如,为参与比尔和梅林达?盖茨基金会资助的世界健康项目的公司提供一些非常复杂的装配设备。

“一些客户用来追踪我们所做的与我们的目标如何相关的衡量标准是我们挽救了多少生命或者将要挽救多少生命,而不是我们每月生产了多少份。这是一个完全不同的观点。”

尽管如此,当挽救生命时,产量仍然重要。三台DENSOHS系列SCARA机器人被选中用于该应用,因为它们转速高,能够适应每小时1800份的机器速度。

“准确度始终是我们的一个挑战,”Freedman说:“对这些可能仅需调整正负千分之一英寸的应用或进入到微米领域来说,需要真正精确的机器人。对于我们的具体应用,我们发现SCARA机器人比同等大小的六轴臂更精确。”装配配件时不影响密封和产品的完整性是非常重要的。当人们打开套件时,它必须是无菌的。装置的一侧有个药瓶,另一侧也有一个药瓶,有一个非常尖锐的设备将刺穿小瓶。装配过程中需要非常接近那个装置,但需要确保不会捅破它。我们使用伺服执行器来做这一切并用力反馈来确认。“

用于精细装配的力反馈和视觉

称重传感器装配力监测使用力传感器来跟踪整个装配过程,以确保不会超过允许的最大力。

”玻璃药瓶非常具有挑战性,“Freedman解释道。”每一个玻璃药瓶都有完全不同的尺寸特性。爪手是专为洁净室环境而设计的,尺寸公差非常明确。它们从药瓶瓶颈的每一侧进入。需要确保不会划伤或挤压药瓶,但要准确地抓住它,提供强大且足够安全握力,这样当以全速快速移动时药瓶也不会改变。“

SCARA机器人为集中式光伏设备装配零部件

正如在许多DynamicAutomation的设备中所做的那样,视觉技术在该医疗设备装配中扮演着不可或缺的作用。

”很多时候,这种产品所使用的托盘是一次性的,因为客户不希望花很多钱在它们身上。它们是模制零件,所以公差对我们来说太大,因而不能假设药瓶都在爪手抓取的预期位置。这就是为什么我们使用一个视觉系统来定位产品(在本案例中是药瓶)。

“在这种情况下,DENSO和康耐视通信越多,技术越透明且更对用户友好,不只是对集成商,对客户也是如此,对业界也越好”Freedman说。“我会说我们的机器人应用,50%以上都集成了视觉功能,而且这种趋势还在增长。”

视觉与机器人自动化相结合,通常用于检查。在这段视频中,看看灵活的装配机器人、先进的视觉能力和专业的集成是如何改善机器周期时间的。

太阳能光伏装配

视觉在聚光型太阳能(CPV)装置装配机械中也扮演着重要的角色。Freedman说,DENSOHS系列SCARA机器人由于其高精度装配、集成了康耐视视觉导引并且占地小,并选用于该应用。

“最初,我们曾考虑过为该应用建造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机器人不仅可以省钱,还能够以较小的占地需求提供更多的灵活性。”

SCARA机器人对集中式光伏设备进行焊接和点胶

装配组件包括顶部带有高度聚光太阳能光伏电池的散热器,电池所用的技术也用在太空中。电池的顶端是一个玻璃放大镜,用来聚集太阳光到电池上。

装配线是为CPV制造商Emcore建造的,全部装配线包括三台共计长30英尺的机器,每台都带有回转分度盘板,总共用了12台SCARA机器人。机器人提供粘合剂来粘合电池和玻璃放大镜片。视觉导引被用来精确地将玻璃放大镜放置到太阳能光伏电池上,用于粘接。电线被剥离、压制,然后焊接到基底上。盖子铆接在电线上。

“有很多冲突控制编程是必须发生的,”Freedman说。“有时有多达三个机器人同时工作在相同区域中,因为它们都是被严格定位的。”

小零件装配并不是在镇上唯一的游戏。Freedman说,随着西海岸公司将目光投向汽车行业,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,这涉及到更多的机器人安全问题,”他说。“我们加入RIA的一个原因是因为我们想与这些不断变化的安全需求保持一致。而我们的客户要求我们知道这些事情。我们一直致力于与我们的客户合作,并努力去教育他们。我们的许多从事生命科学的客户使用机器人的时间不长。他们才刚刚开始参与进来。”


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