隨著科技的進步,人力成本的上升,非標自動化日益興起,所謂非標自動化就是針對特定 工序(如焊接、鉚壓、機加工、裝配、檢測等) 而設計的自動化裝備/伺服電動缸,可全部或部分替代人工完 成特定的作業,其有專用性,非標準型的特點, 其設計方案多種多樣,無固定的套路或模式,因 此,當前自動化裝備設計主要憑機械工程師的設 計經驗,形式多樣,性能良莠不齊,盡管非標設 計很難統一,但其發展趨勢還是有跡可尋,結合國內、外自動化發展狀況,筆者認為當前的自動 化正向著三個方向發展,即:高集成度、柔性化 和智能化。
1 高集成度
此處的集成是多工序的集成,早先非標自動 化裝備往往是單一工序的專機,如焊接、鉚接、 組裝等,不同的工序需要不同的專機（伺服電動缸）,完成一個 部件多道工序需要眾多自動化設備,投資大,占地面積大。近來,受國外自動化先進設計理 享自動化裝 自動化裝 念的影響,多工序集成于同一單元自動化專機逐 漸增多,德國甚至從原材料的板材開始,通過沖 壓成形,再與其他零件組臺(如焊接、組裝等) 成部件,這種高集成度設計的優點是：
(1)減少物料人工周轉,提高產品的定位 精度;原先一個工序一臺專機,前道工序完成 后,還是需要人工將半成品周轉至下一道工序 對生產的連續性有較大影響,而且不同單元中的 對象零部件多次重復定位,對產品的精度也帶來 不良影響,多工序集成一體機對對象零部件的定 位有統籌考慮,有時候可以在同一副夾具同一次 定位夾緊條件下加工不同工序的內容,其精度 (尤其是形位精度)將大大提高。
(2)提高自動化率,減少人工介入;隨著 化 傳感技術的發展,自動化作業得以大幅度推廣 其主要原因是設備的穩定性和產品的一致性有了 保障,人工介入越少,產品的質量越好,作業效 率越高 (3)減少占地面積。由于多工序集成于 個單元完成,因此,設備數量大大減少,設備占 地面積也減少,土地使用率提高。圖1為塑殼斷 路器動觸頭與銀點、軟連接焊接,軟連接另一端 與熱元件焊接,熱元件與支架進行組裝、鉚接, 該單元涵蓋焊、焊、焊、裝、鉚工序,是工序集 成度較高的單元。
2 柔性化
先前非標自動化裝備采用的驅動元件多為 氣缸、電機,導向件多為直線導軌、直線軸承或 導輪,傳動件多為滾珠絲桿、同步帶輪、分割 器,供料系統多為振動盤、直線送料器等,一定 規格型號上述元氣件往往只針對某一目標零件的 特定工序,如果想變換目標零部件或目標零部件 停產,則非標自動化裝備大部分元氣件都不能再 用,因此,原先的非標自動化裝備專用性較強 缺乏應有的柔性。
隨著時代的進步,用戶個性化的訂單會越來 越多,小批量多規格制造作業方式是發展趨勢, 非標自動化裝備必須有一定的柔性。
機械手、工業機器人的普及為非標自動化 裝備柔性化帶來積極的作用,機械手、工業機器 人是具有一定通用性的自動化裝備,其可以通過 不同編程完成不同動作,將機械手與非標自動化 裝備結合,可打破原先專機專用的局限性,如通 過機械手與振動盤結合,可解決零件有序上料問 題;機械手與CCD影像系統結合,可解決零件無 序上料問題;多工件或多工序在同一單元上的使 用,只需準備幾套非標的夾具配合分割器自動切換,可輕易滿足自動作業如:焊接、鉚 壓、組裝、檢測等要求。盡管機械手運動路線較 長,速度不及非標裝備,但對于多規格小批量的 工件,機械手結合非標裝備是較好的解決方案 其投資小,工效尚可,適用性較強。圖2為微型 斷路器機械手上料延時檢測單元,可以滿足1P、 2P、3P、4P斷路器檢測要求,對于不同種類的微 型斷路器,只需更換檢測夾具,亦可兼容,該延 時檢測單元具有較好的柔性。
3 智能化
智能化是工業自動化必然的發展方向。工業 自動化與信息化的深度融合,促成智能制造的形 成。實現裝備的智能化及生產過程的自動化,使 產品生產效率、產品技術水平和質量得到明顯提 高,也是當前制造業的發展方向。
讓設備從傳感器到因特網的通訊能夠無縫 對接,從而建立一個高度靈活的、個性化和數字 化融合了的產品與服務的生產模式,在這種模式 下,生產自動化技術可通過自我診斷,自我修正 和各種功能軟件讓設備更加智能,以更好地輔助 工人完成生產,因此要求自動化設備的通訊功能 和集成能力更強,而自動化軟件則需要具有更強 大的分析處理及企業其他軟件系統的數據共享能 力。圖3:HSM6(2)-100塑殼斷路器檢測線已 初具智能化的特征,已從各自動化單元采集信息,并實現信息的互聯互通,六軸機械 手對基座自動上料、滅弧室自動裝配,CCD影像 系統可檢測并判斷關鍵零部件是否裝到位,各處 傳感器布置齊全,對檢測全過程完全把控,確保 設備運行穩定,檢測過程順暢,檢測結果精確, 對生產過程要素如設備、生產、產品質量等參數 通過信息采集,服務器分析,導入生產執行系統 MES,并在控制室的大屏上呈現,可供車間相關 人員的分析和決策。 非標自動化屬于工業“30”范疇,是工業自 動化的初級階段,非標自動化與工業機器人、人 工智能的結合應用才是工業自動化的高級階段 當前,國內大部分企業還未完全達到初級階段的工業自動化,因此,未來較長一段時間內,非標 自動化會有長足的發展,同時,筆者認為建立在 工業自動化基礎之上的工業“4.0”(智能制造) 才是有意義的,信息化與慢節奏人工作業方式相 結合,在大多數場合下,既不匹配,也無意義, 更談不上智能制造,因此,非標自動化發展在當 前國內生產制造中具有重要的地位,規范發展非 標自動化,使之向高集成度、柔性化、智能化方 向發展,有利于早日實現“中國制造2025”。
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