2015年8月6日 星期四

Automation CAD Seminar (11) -- 機械手臂應用:壓合組裝

這次要看的不單只是手臂了,而是手臂建立起來的Cell組。
目前市場上的產品大多為少量多樣,但製造商會儘量做同一類型,但有些微改變的客製化產品。這時就彈性製造的需求,機械手臂就是十分適合的選擇。亦或要一次組合多個工序在同一站之中,都是適合機械手臂的協助。

今天要看的是壓合組裝的Cell,說實說,我看了老半天,還是不太清楚他到底要壓什麼。但可以看的主要還是它的Layout。一個工作台面,另一面則完全讓給機械手臂。就這種Cell而言,規劃的原則就是
(1) 人操作的區域跟手臂要儘量的拉開。可行的話,中間儘量夾著入料區。
(2) 手臂取料之後到工作區域,儘量不要翻個180度,能在旁邊就在旁邊,不然浪費太多時間在移動。且又因為加速度而危險。
首先來看手臂,這圖上挑的是Fanuc的M-16iB,荷重20kg,移動長度1.6尺,重複精度為±0.08mm,整個重量達到270kg。
 

再來看前端夾爪的部分,因為要利用第六軸來換置待組裝的元件,所以看到前端夾爪設計成Y現的,可以同時夾兩組元件。上面finger用的氣缸為SCHUNK(雄克)的SH-22系列。(其實看別人的圖,另一方面是可以增加認識的元件,長知識)。夾山最末端來再設計符合元件的夾具。因此每換一個產品,理應換這個夾具就好。這部分最好還是快拆的最好。
 

從上方看下來的配置圖如下

其它壓入組裝模組如同一般自動化機械,有氣缸、sensor等等

特別的,竟然還有Siko的磁性尺(下圖靛色為讀頭),給小小一段……但這裡明明是氣缸,精度應該沒有這麼要求吧?怪怪的。



小結:看這些圖,主要是看系統,看系統在 Layout 的時候,有什麼特別的地方。

2015年8月5日 星期三

Automation CAD Seminar (10) -- 6軸機械手臂 CHX-3

這是一隻完整的6軸機械手臂構造圖,其中第一軸是使用蝸輪蝸桿來帶動。蝸輪蝸桿大概是低成本中,最能提高減速比的方式了,不然就要改成Cycloidal drive之類較高成本的組件了。

第二軸與第三軸 與之前介紹的連桿機械手臂十分類似,兩顆馬達對稱放置,然後各別驅動連桿。不過馬達的減速機就真的是使用擺線式減速機 (Cycloidal drive),做高精度高減速的驅動。

第四、五、六軸馬達,則全部拉到第四軸後端,這種配置在實際工業手臂上是有看到。

我刻意把這三個軸上了不同的顏色,並且進行剖面,因為其傳動軸是層層包覆
(4) 綠色的是第四軸,負責把最外面的殼旋轉

(5) 紫色的是第五軸,包在中間傳遞過去要前頭可以旋轉,如下紫色斜齒屗
(6) 紅色的是第六軸,軸藏在最中間,傳遞過去後,繞過第五軸,去驅動法蘭面的旋轉

依順序(4、5、6軸) 把馬達分別標出來
  

最後來看一下頭的部分,把它剖面來欣賞,各機構元件互相交錯
這種設計可以把馬達的重量拉到後面去,對於配重 (動力學) 有幫助
可以讓前端在移動時,重量更輕,馬達纜線也不用牽到前頭去。(雖然夾爪的氣源還是要拉)

2015年8月4日 星期二

Automation CAD Seminar (9) -- 5軸機械手 PUMA

這是一台網路上找到的圖檔,是算是五軸的機械手臂,十分粗壯。
由上圖以看到總共有五顆馬達

首先看底座,馬達經過斜齒輪組,轉向到內齒輪上來驅動
這個減速比約為10倍左右。


 接下來是第二軸的傳動,這也是靠齒輪來傳動,不過它過二級減速
(心中OS,真粗勇)

第三軸、第四軸、第五軸則是使用行星減速機來進行減速
不過這一台在轉向的部分大多使用斜齒輪來轉向,也許是因為荷重較為適當。
    

整體的架構再看一次,雖然看起來很大支,不過水平拉直卻沒有超過1m (約700mm而已),看來應該是為了高負荷的應用而設計的, 精度的要求可能也不高,因為我們也沒有看到例如低背隙的Cycloidal drive。

也許會應用在重物的 P&P,或鑄造模的拿取搖模之類的。

2015年8月2日 星期日

Automation CAD Seminar (7)--鋁製藥罐料機

目前還沒有設計過罐裝物品的運送,
今天特別找一套圖來看看罐裝物品的輸送設備大概長什麼樣子。


先看送料斗出來之後,罐子若是屁股先碰到 Pin,那屁股就會先往下掉,若是開口碰到 Pin會插入較深,顛倒方向掉入,藉由這個小小的巧思,去導正送料斗無法定向送來的問題。




另外要看的是鋼管都是怎麼固定的,要可調又可固定。
看到是是用斜面夾,讓夾持塊也不會凸出鋼管。
而下面,則是用拖板來帶動,也許也可以用皮帶來帶動。

2015年7月30日 星期四

Automation CAD Seminar (6) -- 轉盤式加工組裝站


自動化設備中,若以流水線來說,主要分成「直線式」和「轉盤式」。
轉盤式的優點是:
(1) 其具有循環的功能,可帶著隨行治具。
(2) 最後一站必然接著第一站,因此隨行治具數量較少
(3) 傳動簡單、定位容易

但其缺點是因為空間的限制,不能擁有太多站,常見為6、8、12分割。

今天就挑選一個轉盤式的塑膠管組裝設備來介紹。

從上示圖來看,這台設備分了六站,
其中第一站為入料,最後一站為出料,實際工作應該只有四站。

要組裝的東西如下圖所示,是一個塑膠管,其中粉紅色與黃色的工作要組裝上去。
 

以下這是隨行治具,一次夾兩個工件。
然後治具上有定位凸輪、齒輪齒條、彈簧復位機構,
代表平常沒事的時候,塑膠管是平躺的狀態。


2015年7月29日 星期三

Automation CAD Seminar (5) -- 繞線機 OMEGA WINDING MACHINE


這台是名叫Omega的繞線機,主要的功能是把梭子(Bobbin)自動上料至Spindle模組上進行繞線的工作。主要分成四個部分:
(1) Bobbin Loader:把梭子拿上Spindle上
(2) Spindle Unit:夾持梭子進行旋轉
(3) Wire Chuck Unit:進行繞線
(4) Nozzle Unit:「看似」是把準備要繞的線進行XYZ方向的移動 (不過我不太確定)
以下分別仔細看CAD圖

(1) Bobbin Loader

把模組獨立出來看,其中可以看到下方有一個步進馬達做Y1軸的移動,上方則有一個無桿缸做Y2軸,並攜帶一個Z1軸做上下移動。看來Y1是要移動tray盤去追Y2的起,讓Z1上的finger可以下來抓料。
 
我們可以看到在tray盤上的梭子長得如下 (我是不太確定這是什麼元件的)


不過有一個地方值得注意:夾皮帶的壓板。原本我的習慣就是分兩片從兩側去夾皮帶,這代表壓板一定會比皮帶寬很多。
但他的設計是嵌入式壓板,也就是一件是長「凹」的形狀,另一件壓板嵌入,螺絲由中間逼入。若當皮帶另一邊沒有空間時,這種設計可以省去壓板需外擴的空間,挺好的。

(2) Spindle Unit

Spindle Unit如下圖示,當梭子被夾過來之後,就由Spindle來接著


由一個步進馬達,驅動Spindle的兩端,如下圖所示,有一個底部轉軸穿過綠色結構體,到另一側來驅動。

2015年7月28日 星期二

Automation CAD Seminar (4) -- 插針機


這台設備是一台很棒的機構設計模組,主要功能是把金屬針腳插入塑膠固定塊內:

主要有兩個動作
(1) 把金屬針腳推出stacker,插入塑膠固定塊內
(2) 把塑膠固定塊依次往前推進

從網路上載下來的時候,就有gif動畫檔了,還蠻棒的。
(1) 首先其動力源只有一個調速馬達
(2) 用皮帶把動力拉出來
(3) 利用斜齒輪把動力轉向
(4) 用連桿曲柄來做前後移動

金屬針被白色推頭推出來

馬達傳動過來的動力,用連桿來推動。

當金屬針腳被推入黑色塑膠塊中,還有別的凸輪來凹金屬針腳,順道往前推。

整個模組下方的機構圖,其中還有偏心輪 + 曲柄,來帶動凸輪隨動軸來上下移動。