当前位置:MFC金属板材成形网 > 正文

工业机器人键盘薄膜叠加冲压生产线技术设计

2020-02-28 09:53:59 来源: 三向论坛
收藏
导读: ​随着科学技术的不断进步,制造业发展突飞猛进,工业机器人作为工业中重要的自动化设备也已经广泛应用到企业生产中,本方案通过“机器换人”的方式,使工业机器人的可编程技术与 CCD 视觉系统数据交互处理和过程控制处理等技术融合,能够实现键盘薄膜叠加冲压自动化生产,促进生产过程柔性程度的增高,增强生产系统对产品的质量检测和对新产品的适应能力,从而降低人力成本,稳定产品质量,实现产量提升。
随着科学技术的不断进步,制造业发展突飞猛进,工业机器人作为工业中重要的自动化设备也已经广泛应用到企业生产中,本方案通过“机器换人”的方式,使工业机器人的可编程技术与 CCD 视觉系统数据交互处理和过程控制处理等技术融合,能够实现键盘薄膜叠加冲压自动化生产,促进生产过程柔性程度的增高,增强生产系统对产品的质量检测和对新产品的适应能力,从而降低人力成本,稳定产品质量,实现产量提升。

一、产品结构和工艺流程分析


( 一 ) 产品结构分析

在计算机硬件生产制造过程中,电脑键盘薄膜装配的生产效率和生产质量直接影响着键盘硬件的生产效率和产品质量。市场上的薄膜式键盘内部共分三层。薄膜式键盘结构简单,由上盖、下盖、键帽、橡胶帽、三片薄膜以及一块带有集成电路的小电路板组成。通过检视薄膜,可以看到导电的印刷涂料,薄膜式键盘三片薄膜中,最上方为正极电路,最下方为负极电路,而中间为不导电的塑料片。在上方放按压模块 ( 通常包括键帽、键帽下方活动模块,以及橡胶帽 ),当手指从键帽压下时,上方与下方薄膜就会接触通电,即完成导通。薄膜键盘尺寸较大,材质软,传统上采用人工装配叠加与冲压,生产效率低、质量难控制,工人工作环境差,所以如何改善工作环境,提高生产效率成为迫切的问题。工业机器人具有可靠性强、灵活性高、生产节拍高、安全性好等特点成为首选。

( 二 ) 键盘薄膜叠加冲压工艺流程分析生产工艺流程见表 1。

二、 键盘薄膜叠加冲压系统方案设计


( 一 ) 生产线布局

根据生产要求,工业机器人键盘薄膜叠加冲压生产线底层设备由四轴机械手、六轴机器人、超声波塑胶熔接机、视觉定位压印机、海绵真空吸盘、机器人视觉照相机、PLC、料仓、输送带等组成。为了提高生产效率,系统配置 1 套四轴机械手加装海绵真空吸盘完成 2 套超声波塑胶熔接机 ( 两个工位 ) 的上料,并共用一个滑动料仓,节约设备空间,塑料薄膜叠加完成后设置 1 套六轴机器人将两个工位的塑料薄膜搬运至两台视觉定位压印机处进行压印,提高生产效率。

当其中一台视觉定位压印机出现故障脱机时,不影响另外一台视觉定位压印机正常生产。

( 二 ) 滑动料仓设计

滑动式料仓设有三个仓位。在上料时,分别将上层、中层、下层三种不同的薄膜放置到料仓中,按下启动按钮,料仓推进到位停止,四轴机械手开始抓料,在料仓中设置料位检测和顶料机构,可与四轴机械手进行配合完成键盘薄膜叠加工作。

( 三 ) 叠加冲压机构设计

根据薄膜叠加工作要求,机械手只需在垂直空间中完成搬运工作,而四轴机械手是工业应用中能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机,根据设备尺寸与机械手运动范围涉及叠加冲压机构。通过在机械手末端安装海绵真空吸盘可以稳固快速抓取塑料薄膜,完成薄膜叠和搬运工作。

海绵真空吸盘适用于搬运表面不平整、有孔和缝隙、透气的物件和其他过于复杂且无法使用传统真空吸盘解决的工况,。其原理是通过柔软的海绵层可以自动地贴合工件表面,起到密封空气层和真空流量的作用,当海绵接触不平整的塑料薄膜时,大的真空流量能够补充小孔的微泄漏,使海绵吸具稳固抓取不同表面、不同尺寸的薄膜,更换工件时吸具无需调整。

( 四 ) 视觉定位系统

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品 ( 即图像摄取装置,分 CMOS 和 CCD 两种 ) 将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

三、控制系统设计

( 一 ) 控制系统

本生产系统控制层有服务器、工控机、触摸屏等组成,其中,PLC 负责底层设备数据采集,工控机和 HMI 负责数据显示及相关设置,服务器负责数据存储并与 MES 系统进行数据对接。

在键盘薄膜叠加冲压生产线中控制系统是机器人的核心部位,控制系统保证生产线各种组成部分的协调工作,控制系统技术的可靠性、先进性以及完善性,控制方法的有效性、灵活性直接影响着生产线的上次效率和中国培训  CHINA TRAINING 自动化程度。该系统主要有监控控制系统、连线控制系统以及安全防护系统三部分组成。连线控制系统主要应用于整条自动化生产线流程控制,主要采用的是现场总线构成的分层控制架构。监控系统主要是用于整个叠加冲压生产线的流程监控;安全防护系统则应用于整个生产线的安全系统控制。

( 二 ) MES 管理系统

针对企业对于生产的要求,需要设计 MES 系统实现产品计数、产品质量可追溯、设备运行状况及故障反馈查询等功能。针对本方案优化 MES Manager 系统软件能够集成生产线各叠加冲压制造单元 ( 如料仓、超声波塑胶熔接机、压印机、机器人、上下料设备等 ),对生产单元进行集中控制、有序的制造工艺调度和生产管理。

1. 生产设备通讯驱动:集成超声波熔接机、视觉定位压印机通讯模块,能够与具有以太网通讯接口的系统进行数据通讯;

2. 西门子 PLC 通讯驱动:集成西门子 PLC 通讯模块,能够通过以太网与 PLC 进行数据通讯,访问 PLC 所有数据区并支持所有数据类型;

3. 基于 X86 机构软 PLC:内置的 软 件 PLC 运 行 于 基 于 X86 架 构的 Windows 操作系统,采用循环扫描的方式进行逻辑运行,基于 X86 CPU 强大的运算能力,可以提供传统硬件 PLC 不能完成的更复杂的运算功能(如图像处理、数据库访问等)。

4. 数据采集模块:数据采集功能向下获取设备的实时通讯数据,向上集成各种关系型数据库系统访问接口 ( 如 Oracle、SQL Server 等 ), 并 以一定的格式将数据存储到数据库中实现海量生产数据和设备运行数据记录的归档;

5. 设备实时监控模块:能够对生产线每一个设备状态进行实时监控,并形成完整的工位生产流程图监控;

6. 生产管理模块:生成订单、料仓管理、生产调度、设备管理等;

1. 生产数据查询模块:此模块能与数据库系统接口,根据用户的查询条件 ( 如工位号、生产日期等 ) 从数据库中提取所需数据,并以一定的格式输出,如生产报表、设备效率统计数据表等。

四、 生产应用

针对上述方案,企业针对原有设备,设计并施工完成了控制系统层面和设备层的改造,组建新的生产线并实施主要功能生产验证。在生产测试中,该系统测试了不同尺寸规格的键盘薄膜的叠加冲压生产和数据在线检测等工作,生产效率和产品质量均符合企业要求。

五、 结束语

随着我国制造业的转型升级进一步发展,离散型生产方式越来越无法解决企业成本问题、产品质量稳定性等问题,智能制造、数字化车间逐渐成为工厂自动化的主要发展形式。本文针对劳动密集型企业的键盘薄膜叠加冲压生产过程,从方案设计和控制系统上考虑柔性的数字化的功能,结合企业制造执行系统,实现了键盘薄膜叠加冲压系统与企业生产管理对接,适应产品变更的需求,获得了产品的生产效率、生产工艺、质量分析等数据,为企业优化产品工艺,提高生产效率,稳定生产质量提供了参考。

相关阅读: 知识类文章 MFC转载

分享到:

声明: 本网站为冲压和钣金业内信息集合和展示平台,欢迎不同的声音和观点,为行业人士提供参考,文章并不代表MFC的观点。书面刊用本站及MFC《金属板材成形》的原创文章,必须获得MFC的书面授权;电子平台转载,则必须注明作者和出处,对于盗版、冒名和不注明出处等行为以及由此产生的负面后果,MFC保留追究的权利。

我来说两句(共0条评论,0人参与)注册 登录 |

  • 最新评论
    暂无评论

品牌展厅365天全天候线上展厅

推荐专题

 

微信公众号

冲压钣金门户

扫描或搜索关注