双十科技自动装配机械的结构
(1)自动装配机械的结构特征
    ①结构模块化自动化专机最大的特点就是结构模块化，它是由各种专用的
功能模块组合而成，例如输送装置、自动上料装置、定位夹紧机构、导向部件、
电动机与传动部件、各种执行机构等。这些模块在不同的设备或生产线上具有很
强的相似性，只要将所需要的各种模块组合在一起，即可组成自动化专机的主要
部分，不仅使设计制造简单化，而且能降低设备的制造成本。
    ②部件专业化、标准化许多制造商长期从事专业研究与生产制造上述各种
结构，例如气动元件、电动机、导轨等导向部件、传动部件、自动送料装置、输
送线、分度器、铝型材等，不仅形成了相当的规模，而且实现快速供货，缩短制
造周期，达到了相当高的质量水平。
(2)自动化装配机械的机构组成
    ①工件的输送及自动上下料系统工件或产品的移送处理是自动化装配的第
一个环节，包括自动输送、自动上料、自动卸料动作，用来替代人工装配场合的
搬运及人工上下料动作。其中自动输送通常应用在生产线上，用于实现各专机之
间物料的自动传送。
    a.输送系统。在自动化装配系统中，通常需要通过传送设备在装配工位之间、
装配工位与料仓和中转站之间传送工件托盘、基础件和其他零件，再在装配工位
上，将各种装配件装配到装配基础件上，完成一个部件或一台产品的装配。
    装配基础件在工位间的传送方式有连续传送和间歇传送两类。图2-2所示为带
往复式装配工作头的连续传送方式。装配基础件连续传送，工位上的装配工作头
也随之同步移动。对直进型传送装置，工作头须作往复移动;对回转式传送装
置，工作头须作往复回转。装配过程中，工件连续恒速传送，装配作业与传送过
程重合，故生产速度高、节奏性强。但由于装配时工作头和工件之间的相对定位
有一定困难，因此不便于采用固定式装配机械。目前，除小型简单工件的装配中
可能采用连续传送方式外，一般都使用间歇传送方式。
    间歇传送中，装配基础件由传送装置按节拍时间进行传送，装配对象停在工
位上进行装配，作业一完成即传送至下一工位。避免了装配作业受传送平稳性的
影响，便于采用固定式装配机械。按节拍时间特征，间歇传送又可分为同步传送
和非同步传送两种。间歇传送大多数是同步传送，即各工位上的装配件每隔一定
节拍时间都同时向下一工位移动。对小型工件来说，由于装配夹具比较轻小，传
送时间可以取得很短，因此在实际运用中对小型工件和节拍小于十几秒的大部分
制品的装配，可采取这种固定节拍的同步传送方式。但这种方式的工作节拍是最
长的工序时间与工位间传送时间之和，在工序时间较短的其他工位上存在一定的
等工浪费，并且当一个工位发生故障时，全线都会受到停机影响。为此，可采用
非同步传送方式。图2-3所示为非同步传送装置。非同步传送方式不但允许各工位
的速度有所波动，而且可以把不同节拍的工序组织在一个装配线中，使平均装配
速度提高。另外，个别工位在出现短时间可以修复的故障时不会影响全线工作，
设备利用率也得以提高，适用于操作比较复杂且包括手工工位的装配线。在实际
使用的装配线中，各工位完全自动化常常是没有必要的。因为技术上和经济上的
    传送装置的结构形式主要有水平型和垂直型两类。采用的形式主要取决于生
产纲领、装配基础件和产品(或部件)的尺寸及重量、装配精度和定位精度、装
配工作头对装配对象的工作方向、操作作用力和驱动要求等，有时也取决于工艺
布置。
    水平型传送装置有回转式(包括转台式、中央立柱式、立轴式)、直进式和
环行式三种布置方式。其中环行式是装配对象沿水平环形排列，没有大量空夹具
返回，近似于回转式;如环形轨道的一边布置工位，另一边作为空夹具返回，则
成为直进式。水平型传送装置适用于装配起点和终点相互靠近以及宽而不长的车
间。当产品装配后还需进行试验、喷漆、烘干等其他生产过程时，采用这种布置
也比较方便，但其占地面积大，易影响车间其他的物料搬运。垂直型传送装置有
回转式和直进式两种布置方式。垂直型常用于直线配置的装配线，装配对象沿直
线轨道移动，各工位沿直线排列。
    自动化装配输送系统包括小型的输送装置及大型的输送线，其中小型的输送
装置一般用于自动化专机，大型的输送线则用于自动化生产线，在人工装配流水
线上也大量应用了各种输送系统。根据结构类型的区别，最基本的输送线有:皮
带输送线、链条输送线、滚筒输送线等;根据输送线运行方式的区别，输送线可
以按连续输送、断续输送、定速输送、变速输送等不同的方式运行。结构形式一
经确定，传送运动的方式也就基本确定了。常用传送设备(机构)的结构形式及
特点见表2一1。
    b.自动上下料系统。它是指自动化专机在工序操作前与工序操作后专门用于自
动上料、自动卸料的机构。在自动化专机上，要完成整个工序动作，首先必须将
工件移送到操作位置或定位夹具上，待工序操作完成后，还需要将完成工序操作
后的工件或产品卸下来，准备进行下一个工作循环。自动机械中最典型的上料机
构主要有:机械手、利用工件自重的上料装置(如料仓送料装置、料斗式送料装
置)、振盘、步进送料装置、输送线(如皮带输送线、链条输送线、滚筒输送线
等)。卸料机构通常比上料机构更简单，最常用的卸料机构或方法主要有:机械
手、气动推料机构、压缩空气喷嘴。气动推料机构就是采用气缸将完成工序操作
后的工件推出固定夹具，使工件在重力的作用下直接落入或通过倾斜的滑槽自动
滑入下方的物料筐内。对于质量特别小的工件，经常采用压缩空气喷嘴直接将工
件吹落掉入下方的物料筐内。
    ②辅助机构完成工件的定位、夹紧、换向、分料等辅助操作的机构一般不
属于自动机械的核心机构，通常将其统称为辅助机构。
    a.定位机构。基础件、配合件和连接件等必须停止在精确的位置才能顺利地完
成装配工作，这就需要通过定位机构来保证准确定位。对定位机构的要求非常
高，它要能够承受很大的力量和精确地工作。生产中常用楔形销、楔形滑块、杠
杆等作为定位元件，如图2-4所示。弹簧和定位销的组合也是常用的定位方法，如
图2-5所示。首先，圆柱销由弹簧推动向上运动并进一步插入定位套，该过程取决
于弹簧力、工作台角速度和倒角大小;由于工作台的运动惯性，圆柱销和定位套
    b.夹紧机构。在加工或装配过程中工件会受到各种操作附加力的作用，为了使
工件的状态保持固定，需要对工件进行可靠的夹紧，因此需要各种自动夹紧机
构。
    c.换向机构。由于工件的姿态方向经常需要在自动化生产线上的不同专机之间
进行改变，因此需要设计专门的换向机构在工序操作之前改变工件的姿态方向。
    d.分料机构。机械手在抓取工件时必须为机械手末端的气动手指留出足够的空
间，以方便机械手的抓取动作。如果工件(例如矩形工件)在输送线上连续紧密
排列，机械手可能因为没有足够的空间而无法抓取，因此需要将连续排列的工件
逐件分隔开来;又例如前面所述的螺钉自动化装配机构中，每次只能放行一个螺
钉，因此需要采用实现上述分隔功能的各种分料机构。
    ③执行机构任何自动机械都是为完成特定的加工、装配、检测等生产工序
而设计的，机器的核心功能也就是按具体的工艺参数完成上述生产工序。通常将
完成机器上述核心功能的机构统称为执行机构，它们通常是自动机械的核心部
分。例如螺钉自动装配设备中的气动螺丝刀、自动机床上的刀具、自动焊接设备
上的焊枪、自动铆接设备中的铆接刀具、自动涂胶设备中的胶枪等，都属于机器
的执行机构。这些执行机构都用于特定的工艺场合，掌握这些执行机构的选型方
法离不开对相关工艺知识的了解。这需要设计人员既要熟悉各种自动机构，还要
具有丰富的制造工艺方面的经验。例如装入和螺纹连接自动化的主要内容包括:
    a.装入自动化。装入自动化要求装入工件经定向和传送到达装入工位后，通过
装入机构在装配基础件上对准、装入。常用的装入方式有重力装入、机械推入和
机动夹入三种。重力装入一般不需要控制装入位置的机构，不需外加动力，常用
机械挡块、定位杆调节支架等进行定位，适用于钢球、套圈、弹簧等的装入。机
械推入用曲柄连杆、凸轮和气缸、液压缸直接连接的往复运动机构等控制装入位
置，需外加动力装入，适用于小型电动机装配线上的端盖、轴承以及套件、垫
圈、柱销等的装入。机动夹入用机械式、真空式、电磁式等夹持机构的机械手将
零件装入，装入动作宜保持直线运动，适用于手表齿轮、盘状零件、轴类零件、
轻型零件、薄壁零件等。压配件装入时，一般应设置导向套，并缓慢进给。当装
配线的节拍时间很短时，压配件装入可分配在几个装配工位上进行，并注意采用
间歇式传送，选用的压入动力要便于准确控制装入行程。
    b.螺纹连接自动化。螺纹连接自动化包括螺母、螺钉等的自动传送、对准、拧
入和拧紧。此外，根据工艺需要拧松、拧出已经连接的螺纹连接件也属于这一范
围，但拧松时无须进行螺纹连接件的传送、对准，拧出时可快速操作，不过需考
虑取下和排出问题。螺纹连接中劳动强度较大的是拧紧工作，也是实现自动化首
先要考虑的问题。自动对准和拧入的难度较大，确定螺纹连接自动化程度时，应
注意技术上先进与经济上合理，在某些场合，用手工操作往往在经济上是合理
的。另外，在自动化设计时以少用螺纹连接为宜。
    ④驱动及传动部件
    a.驱动部件。任何自动机械最终都需要通过一定机构的运动来完成要求的功
能，不管是自动上下料机构还是执行机构，都需要驱动部件并消耗能量。常用的
驱动部件为:由压缩空气驱动的气动执行元件(气缸、气动马达、气动手指、真
空吸盘等)、由液压系统驱动的液压缸、各种执行电动机(普通感应电动机、步
进电动机、变频电动机、伺服电动机、直线电动机等).其中，气动执行元件是
最简单的驱动方式，它具有成本低廉、使用维护简单等特点.在电子制造、轻
工、食品、医药、电器、仪表、五金等行业中，主要采用气动驱动方式。液压系
统主要用于需要输出力较大、工作平稳的行业，如建筑机械、矿山设备、铸造设
备、注塑机、机床等行业。除气动元件外，电动机也是重要的驱动部件，大量应
用于各种行业。在自动机械中，广泛应用于如输送线、间隙回转分度器、连续回
转工作台、电动缸、各种精密调整机构、伺服驱动机械手、精密X-Y工作台、机器
人、数控机床的进给系统等。
    匕.传动部件。气缸、液压缸可以直接驱动负载进行直线运动或摆动，但在电动
机驱动的场合一般都需要相应的传动系统来实现电动机转矩的传递。自动机械中
除采用传统的齿轮传动外，大量采用同步带传动和链传动，因为同步带传动与链
传动具有价格低廉、采购方便、装配调整方便、互换性强等优势，目前已经是各
种自动机械中普遍采用的传动结构，如输送系统、提升装置、机器人、机械手
等。
    ⑤装配中的自动检测与控制
    a.自动检测。为使装配工作正常进行并保证装配质量，在大部分装配工位后一
般均设置自动检测工位，将检测结果转换为信号输出，经放大或直接驱动控制装
置，使必要的装配动作实现联锁保护，以保证装配过程安全可靠。自动检测项目
与所装配的产品或部件的结构和主要技术要求有关，一般自动检测项目可分为10
类:装配过程的缺件、装入零件的方向、装入零件的位置、装配过程的夹持误
差、零件的分选质量、装配过程的异物混入、装配后密封件的误差、螺纹连接件
的装配质量、装配零件间的配合间隙、装配后运动部件的灵活性和其他性能。
    装配过程中检测自动化的内容繁多，须注意自动检测机构不宜过分复杂，所
以在某些情况下，采用手工检测往往在经济上和技术上都是合理的。装配过程中
的自动检测，按作用分为主动检测和被动检测两类。主动检测是参与装配过程、
影响装配质量和效率的自动检测，能预防产生废品;被动检测则是仅供判断和确
定装配质量的自动检测。主动检测通常用于成批生产，特别是多应用在装配生产
线上，且往往在线上占据一个或几个工位，布置工作头，通过测量信号的反馈能
力实现控制，这是在线检测;如用自动分选机，则多半为不设在生产线上的离线
检测。
    匕.自动控制。自动装配控制系统的基本设计要求如下:控制装配基础件的传送
和准确定位;控制完成包括装配件的给料装置、上料过程的全部工作循环在内的
装配作业过程;控制关键性的装配工序和自动装配装置的安全保护、联锁和报
警;控制经自动检测后发出的各种信号及其相应的安全保护、联锁和报警;应能
实现自动、半自动和人工调整三种状态的控制;要求控制系统所选用的控制器元
件惯性小、灵敏度高;控制系统应保证自动装配系统的给料、传送装配作业相互
协调、同步和联锁。
    控制系统的选择受多种因素影响，其中主要有工艺设计、自动化程度和管理
方式，具体可概括为以下几项主要因素:装配节拍和装配工作循环时间的分配;
装配基础件的传送方式(间歇传送、连续传送、同步传送、非同步传送)，装配
基础件在各个工位上的定位精度要求;装配件的给料自动化程度及主要装配件的
装配精度要求;装配线上的检测工位数，特别是自动检测后对不合格件采用的处
理方式(是紧急停止，还是将不合格件排出;是重复动作，还是修正动作等);
易出故障的装配工位上的故障频率及处理方式;自动装配线与车间内前后生产工
序的联系，如储存方式、生产管理方式等。考虑上述各项主要因素后，目前主要
采用顺序控制系统，在自动检测中有少部分采用线性反馈控制系统中的定值调节
控制方式。