一種硬盤消音片貼合的自動化方案

摘要：文章針對硬盤行業對消音片貼合存在的廣泛需求，從工藝制定、運動原理、具體結構、設計注意事項、安裝調試五個維度分享了自己的解決方案，希望能夠對相關從業者帶來一些借鑒或啟發。

關鍵詞：消音片;貼合;硬盤 （HDD）;機械硬盤;固態硬盤（SSD）

隨著云計算的廣泛應用，以及5G、物聯網、人工智能、大數據等帶來的全新發展，全球正在形成一個以數據為核心的生態圈，企業級用戶對于數據存儲的大容量需求愈加明顯。即便SSD可以發揮出Flash性能上帶來的應用加速，但是大量的視頻、音頻、圖片等數據存儲依然需要成熟穩定、成本更優的HDD企業級大容量硬盤來支撐。特別是在生物識別、基因測序等醫療大數據領域，HDD硬盤在保障企業數據生命周期上，擁有過硬的壽命，也有存儲容量與成本價格上的綜合優勢。面臨全球企業用戶數字化轉型的關鍵時期，HDD硬盤技術的日臻成熟與創新不斷，市場增長未衰反興，特別是在中國市場，呈現出雙位數的年增長，HDD加工工藝及技術也受到越來越多從業者的關注。

在HDD加工過程中，在完成磁頭、碟片、上蓋的封裝后，為了避免磁盤電機旋轉引起共振導致噪音，須在硬盤蓋上表面粘貼消音片。如何實現這個目的呢？筆者憑借著在夾具設計及自動化領域多年的設計經驗，給出了一個解決方案。實踐證明，這一方案是成功的，它結構簡單，成本低，效率高，穩定可靠，對工件沒有傷害，特別適合HDD行業大規模生產使用。

如下圖一所示，消音片形狀復雜，反面粘有膠貼，工人要將膠貼外面的一層硬紙膜撕掉，再將其粘貼到硬盤的凹槽內。可以想象手工粘貼操作單調枯燥，勞動強度大，效率低，精度和質量無法保證，難以滿足大規模生產需要，再加上目前在珠三角和長三角一帶持續發酵的用工荒，基本決定了自動化是此工藝唯一可行的方案。

那具體用什么機構去實現呢？如下圖二所示，用兩個反向旋轉的轉盤加一些簡單常用的機構就可實現，方便快捷。

轉盤1主要是通過DD馬達帶動硬盤轉動到下一個工位，較簡單，此處略過。如圖三所示，轉盤2下表面間隔90度裝有4組消音片吸附機構，每組2個。轉盤2裝在DD馬達上，DD馬達通過過渡安裝板裝在頂升氣缸上，氣缸裝在機器大板上。

下面講轉盤2部分每一工位的設計要點：

消音片上料工位：如圖四所示，轉盤3上有四個消音片盒，分前后兩組，每組兩個，每盒可以裝500片。轉盤3上對應每個消音片盒的中心開有一個方形孔，齒條升降馬達可以從此孔中伸出推動消音片每次上升0.65mm（一片消音片的厚度），從而達到進給目的。如盒中的消音片取完后，盒底的感應器發信號，旋轉氣缸轉動180度，將空的一組轉出，裝滿消音片的一組轉進，。工人可以將空的一組盒子側面的掛鉤向上打開，手握手柄將盒子前上部分沿鉸鏈向外打開，方便加裝新的消音片。注：1）. 馬達側的一組實際上是安裝在機器內側，另外一組是工人操作側。2）.為了將消音片全部進給，齒條懸臂伸出較長，為了加強其剛度，在每個齒條下部增加一條導軌導向。3）.由于消音片硬紙膜帶有靜電，有時轉盤2下去吸時會帶起1片。為了避免這種情況的發生，可以安裝兩離子風機對著要吸的消音片吹氣，以消除靜電。

消音片拍齊工位：此工位動作比較簡單，主要是轉盤2旋轉90度，頂升氣缸下降，吸嘴真空釋放，本工位升降氣缸下降，四爪氣缸帶動X/Y拍齊塊向中心運動，消除消音片的位置誤差。升降氣缸上升，四爪氣缸打開，轉盤2上吸嘴吸住消音片，頂升氣缸上升，轉盤2轉到下個工位。

消音片撕膜工位：如圖五所示，轉盤2轉到撕膜工位時停止，頂升氣缸下降，前后氣缸帶動其兩側的兩個氣爪伸出，氣爪夾緊消音片上的硬紙膜，馬達逆時針旋轉，帶動整體沿消音片對角線的方向將薄膜撕下，撕下的薄膜掉入下面的廢料盒中。上夾緊爪和下夾緊爪安裝在氣爪上，其夾緊面做成齒形面以增大對消音片上硬紙膜的夾持力，下夾緊爪有孔，孔中安裝感應器來感知夾緊時是否有硬紙膜，沒有就報警。撕下硬紙膜后，轉盤2上升，轉到下一個工位-----粘貼工位。

消音片粘貼工位：轉盤2轉到粘貼工位時停止，頂升氣缸下降，消音片吸附機構上的兩個消音片被粘貼到硬盤上表面。吸嘴真空釋放，頂升氣缸升起，完成整個循環。注意此處在粘貼壓力下，轉盤1可能變形，為提高轉盤1剛度，在轉盤1下面安裝有兩組滾動軸承。由于此工序直接關系到消音片的貼合質量，下面重點講解消音片吸附機構的結構。如圖六、圖七所示，安裝底板固定在轉盤2的下平面上，導向板通過4個軸1、4個關節軸承、4個彈簧1套在安裝底板上，其可以在彈簧1的作用下上下浮動，也可以繞軸1有微小角度轉動，以便消除此粘貼機構和硬盤上表面之間可能的平行度誤差。每個傳壓板通過2個直線軸承和軸2固定在導向板上，軸2上的彈簧頂在轉盤2的下表面上，使傳壓板在受到壓力的情況下可以壓縮，彈簧膠用沉頭螺絲固定在傳壓板上，4個真空吸嘴固定在傳壓板上。消音片吸在吸嘴上，當粘貼時消音片受到壓力，彈簧1壓縮，導向板上浮帶動吸嘴后退直到消音片接觸到彈簧膠。此時彈簧1/彈簧2同時壓縮，當彈簧壓縮到一定程度，限位螺釘將碰到HDD的支承板上，額外的壓力將通過此螺釘傳到導向板上，而不再作用在硬盤上，這就保證不會對硬盤造成傷害。

此機構（指帶此機構的機器）使用前后的收益對比：

可見此機構雖小，卻質量可靠，效率高且適應范圍廣，在工業生產上有廣闊的應用前景。

參考文獻：

《機械設計手冊》、《機械制造工藝與機床夾具》、《可編程序控制器與工業自動化系統》、《實用公差與配合技術手冊》、2015中國版《MISUMI ?FA工廠自動化用零件》、《SMC—Best Pneumatics》、《HIWIN 產品型錄》、《松下A5II系列中文選型手冊》、《Shinano Motor產品目錄》、《Omron微型光電傳感器樣本》。

作者簡介：

程丙坤（1969 —），男，漢族，湖北省天門市人，高級工程師，大學本科學歷，目前研究方向為機器換人或自動化設備開發設計與研究。