轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的自動(dòng)送料系統(tǒng)和電批轉(zhuǎn)角組件的設(shè)計(jì)

黃善厚

摘要：本文以某智能音箱外殼轉(zhuǎn)角式螺絲鎖附為例，對(duì)轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的自動(dòng)送料系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì);通過(guò)智能音箱外殼的結(jié)構(gòu)，對(duì)轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的電批組件進(jìn)行設(shè)計(jì)并完成三維圖形建模。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)送料;鎖螺絲;轉(zhuǎn)角式

1.自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1.1自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著電子產(chǎn)品的快速更新迭代，生產(chǎn)效率的不斷提高，目前電子產(chǎn)品的生產(chǎn)已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，自動(dòng)化的成都在不斷提高，生產(chǎn)效率也不斷提升。螺絲作為電子產(chǎn)品生產(chǎn)線上應(yīng)用最普遍鏈接物料，鎖螺絲工藝的自動(dòng)化程度也在緩慢發(fā)展，但是全自動(dòng)化的程度并不高，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的種類(lèi)繁多，外形結(jié)構(gòu)千奇百怪，沒(méi)有任何一種設(shè)備能夠適用所有的設(shè)備。

1.2自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和特點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)化鎖螺絲機(jī)構(gòu)的送料方式主要有兩種方式，分別是吸附式自動(dòng)送料方式和吹氣式自動(dòng)送料方式。

吸附式自動(dòng)送料方式對(duì)應(yīng)的是吸附式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)。吸附式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程：螺絲整理機(jī)將螺絲有序排列—電批吸附單顆螺絲—電批下行—對(duì)位—旋轉(zhuǎn)鎖附螺絲—復(fù)位。吸附式自動(dòng)螺絲機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造周期比較短。其主要特點(diǎn)：如果螺絲太小或太短，氣吹式自動(dòng)螺絲機(jī)就不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送釘，需要此機(jī)器，機(jī)械人帶動(dòng)電批吸取螺釘并移動(dòng)鎖緊（一顆一顆逐點(diǎn)鎖螺釘）。螺絲主要是通過(guò)真空發(fā)送生器在電批頭上產(chǎn)生的吸附力，取走單個(gè)螺絲，再運(yùn)行定位到產(chǎn)品孔位上，電批下行自動(dòng)鎖進(jìn)產(chǎn)品上。分取料效率跟行走距離，運(yùn)行速度有關(guān)，一般1.5-2顆/秒。氣吸式自動(dòng)螺絲機(jī)一般適合長(zhǎng)度相對(duì)小，重量輕，氣吹式自動(dòng)螺絲機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的螺釘，同時(shí)螺釘頭部上表面能和電批的真空吸頭型腔形成一定的氣密性。適用于絕大部分螺絲，特別是不滿足長(zhǎng)徑比要求的螺絲都可以使用。

吹氣式自動(dòng)送料方式對(duì)應(yīng)的是吹氣式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)機(jī)構(gòu)。氣吹式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)是由自動(dòng)螺絲機(jī)系統(tǒng)（即螺絲供料機(jī)）與全自動(dòng)機(jī)械手組合而成，就是螺釘通過(guò)壓縮空氣吹到批嘴下面，電批下行進(jìn)行自動(dòng)鎖進(jìn)產(chǎn)品上。其中打螺絲路徑由機(jī)械手編程控制，氣動(dòng)送螺絲系統(tǒng)配合工作，另加螺絲滑牙、浮鎖、漏鎖等檢測(cè);整套設(shè)備全自動(dòng)配合完成，這種模式的自動(dòng)螺絲機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是靈活穩(wěn)定，效率高。根據(jù)設(shè)定好的坐標(biāo)，機(jī)器自動(dòng)完成產(chǎn)品鎖付。Z軸可裝2把或4把電批同時(shí)鎖付，生產(chǎn)效率極高。氣吹式自動(dòng)螺絲機(jī)一般適合頭徑m5以下螺釘，長(zhǎng)度小于25mm，同時(shí)螺絲總長(zhǎng)度要大于螺絲頭部直徑的1.3倍以上，否則在送料管里會(huì)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而無(wú)法正常送出，分取料效率可以達(dá)到1顆/秒。與氣吸式自動(dòng)螺絲機(jī)相比，吹氣式鎖螺絲機(jī)把螺絲直接輸送到批嘴，省去了來(lái)回取螺絲的時(shí)間，效率更高，更穩(wěn)定。

1.3轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲工位的工藝要求：采用的螺絲為M4以下，長(zhǎng)度22mm，同時(shí)螺絲總長(zhǎng)度要是螺絲頭部直徑的5.5倍，實(shí)現(xiàn)送螺絲，吸螺絲，鎖付，定位產(chǎn)品等動(dòng)作自動(dòng)完成。結(jié)合上面對(duì)吸附式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)和吹氣式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的自動(dòng)送料系統(tǒng)應(yīng)該采取吹氣式自動(dòng)送料系統(tǒng)。主要結(jié)構(gòu)由螺絲供料器、送螺絲氣管、空氣壓縮機(jī)構(gòu)成。

2.電批轉(zhuǎn)角組件的設(shè)計(jì)

2.1電批組件的設(shè)計(jì)要求

轉(zhuǎn)角式電批組件需要滿足扭力穩(wěn)定，可以根據(jù)螺絲的規(guī)格進(jìn)行調(diào)整;電批組件可以滿足在結(jié)構(gòu)復(fù)雜且狹小的空間內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)角式的螺絲進(jìn)行鎖附，在結(jié)構(gòu)上要避免與產(chǎn)品外殼發(fā)生干涉，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角鎖付。

2.2轉(zhuǎn)角式電批組件的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)角式電批組件在傳統(tǒng)垂直式電批組件結(jié)構(gòu)上增加了電批轉(zhuǎn)角組件，電批轉(zhuǎn)角組件是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的主要?jiǎng)恿?lái)源，也是該裝置的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其要求扭力傳遞損耗小，電批轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，以滿足高速加工要求。常見(jiàn)的動(dòng)力傳遞方式有有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)，由于鏈傳動(dòng)工作時(shí)有噪聲，存在沖擊、振動(dòng)，在這里不予考慮。

電批轉(zhuǎn)角組件在最初的設(shè)計(jì)方案中采用外嚙合式齒輪傳動(dòng)，通過(guò)幾對(duì)齒輪的嚙合將電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)到電批頭，從而實(shí)現(xiàn)螺絲的鎖緊。該結(jié)構(gòu)主要包含電批桿、齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪安裝板、電批桿安裝軸。齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)相對(duì)較為緊湊，但受尺寸的限制，齒輪組個(gè)數(shù)較多，不易安裝、齒輪間摩擦系數(shù)大，扭力傳遞損耗大，從而可能出現(xiàn)電批轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的現(xiàn)象，不適合加工動(dòng)力要求較高、效率較高的工況。

電批轉(zhuǎn)角組件在二次結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)采用同步帶輪傳動(dòng)方案，通過(guò)同步帶傳動(dòng)把電批動(dòng)力傳遞給右側(cè)批桿軸，帶動(dòng)批桿轉(zhuǎn)動(dòng)，完成鎖付動(dòng)作。其在結(jié)構(gòu)上包含電批桿、同步帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、同步帶輪安裝板、批桿安裝軸。同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案具有傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，工作時(shí)便于安裝，可使電批工作噪音較小，電批轉(zhuǎn)動(dòng)更靈活。因此在本方案設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用同步帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案。

3.結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)自動(dòng)化鎖螺絲機(jī)構(gòu)中的送料系統(tǒng)的方式進(jìn)行分析，根據(jù)各種送料方式的特點(diǎn)，結(jié)合某智能音箱外殼轉(zhuǎn)角式螺絲鎖附的工藝要求，最終確定選擇采用吹氣式送料方式。通過(guò)對(duì)垂直式電批組件的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合某智能音箱外殼的形狀特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)角式電批組件的結(jié)構(gòu)，同時(shí)傳動(dòng)方式選擇了帶傳動(dòng)的方式。

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基金項(xiàng)目來(lái)源：2020年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目：轉(zhuǎn)角式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究，項(xiàng)目編號(hào)：2020KY69002。