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【开局起步】小螺丝与大手臂

发布时间:2021-03-05   

——航天电器智能制造项目顺利通过客户验收

 

近日由航天电器研制的半自动装配系统完成客户下厂验收,装车发往西安某研究所。从外形上看,这套装配系统称得上一个庞然大物,而透过防护玻璃门,近四米的上下两层回流线旁边矗立着的两只机械手臂更是引人注目。

当用户第一次与航天电器智能制造工程部沟通这个装配系统的开发需求时,智能制造工程部凭着多年的非标设备开发经验判定这是一块难啃的硬骨头。这套系统主要用于某电路板产品的装配,其最主要的功能就是自动实现一字螺钉锁付。如果仅是实现功能单一锁十字螺丝,那么目前市面上常见的锁螺丝机技术加以非标集成即可满足需求,难度不是很大。但是这套系统,不仅要锁十字螺丝,更要兼容市面上自动化程度非常低的一字螺丝,除此之外特殊的螺丝还要求在螺丝装入前增加穿垫片和点胶的动作,这些需求使得项目的设计与开发难上加难。

客户也坦言,在找到航天电器智能制造工程部之前,他们已联系了行业里多家专门做锁螺丝的公司,得到的答复大多是,为什么不改成锁十字螺丝?十字螺丝在旋转的过程当中,螺丝刀可以通过盲认实现刀和花型的对位,更加有利于自动化的实现。但是相较于十字螺丝而言,一字螺丝在拧紧时不需要太大的轴向压力,对产品螺纹的损伤较小,因此其拆卸寿命远大于前者。基于此,一字螺丝在军工企业中仍然倍受青睐,它在实际生产过程当中必不可少。在认识到一字螺丝在军工单位的特殊性和不可替代性后,考虑到未来行业需求,智能制造工程部毅然决定直面问题、迎难而上。

开局决策难,而决策之后的设计与实施更难。尤其在客户现场看过那些分布在电路板上密密麻麻的元器件之间的螺丝孔时,智能制造的团队倒吸一口凉气,已经预知的难题就有:螺丝槽与刀如何对位?螺丝穿垫片、点胶、拧紧这么多工序如何保证效率?螺杆装入时,如何避开其它元器件?在设计之初,工程师们查阅大量专业资料,思考如何解决问题。经过工程师们多番分析与讨论,在一次次反复推倒、验证与重建之后,这些技术难题终于得以逐个击破。

对位——“手”与“眼”的完美结合。在智能装配系统中,“手”指的是机械手,“眼”则指的是机器视觉系统,“视觉引导定位”准确的概括了这类装配系统的特点。不过有了“手”和“眼”只是徒有外形,因为还缺一颗运转的“大脑”。这里的“大脑”指的是电脑,PLC系统,更深层次指的是软件工程师和电控工程师的大脑,凭借多年的技术积累,两位工程师通过“手”“眼”结合,成功实现了三个对位。

效率——“双手”协同作业解决效率难题。整个作业流程概括来讲有穿垫片、对位抓取、点胶、装入、拧紧,而客户要求的效率是8秒/颗,考虑到螺杆长度通常是8到12毫米,光是拧紧的动作都有可能占去整个周期的一半,要想效率有大的突破,必须分工站作业。于是,工程师们有了巧妙的想法,让两只机械手协同作业,分别负责取料、拍照对位点胶和装入拧紧等不同的动作。

螺杆装入——锲而不舍,夹缝中求生存。因为螺丝有垫片,且螺杆装入之前需要点胶等原因,常见的管道入料气吹装入螺杆等方式一开始就被否定了,夹持着螺杆避开周边元器件装入电路板变成唯一的选择。这也是这个项目最考验工程师们智慧和耐心的地方,一个小小的夹持部件,用了多组气缸通过组合动作,在不同位置采用不同避让方式尽可能的让夹持机构动作时,不干涉基座和周边元器件。记不清有多少次,工程师们满怀期待的装上新的夹持机构,试锁。“还是不行,有碰到焊点的风险!”从哪里跌倒,就要哪里爬起来。“可能需要再修正一下这个气缸的动作,或者这个夹爪下去的方向。”就是凭着这样一股锲而不舍的精神,工程师们才在失败当中让这个系统一点点成型,成为客户希望的模样。

从决定接受半自动装配系统这个任务开始,这个项目便注定不一般。所谓挑战逼人、形势逼人,航天电器智能制造工程部瞄准领域前沿,引领军工专业领域自动化发展方向,勇做科技创新排头兵,聚力前行攻下又一道难关。该设备的成功研制,为智能制造产业化注入了强有力的一款典型先进的产品,为市场推广给予了大力支持,后续该技术可广泛应用于军工等行业的一字螺钉拧入领域。

(来文芳 肖洁)

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