一種能適用于多種批頭定向整列送料裝置研究

洪五貴

（江蘇帝浦拓普智能裝備有限公司，江蘇 昆山 215300）

1 前言

在現(xiàn)代工業(yè)制造中，螺絲得到了大量應(yīng)用，隨著使用的螺絲種類越來(lái)越多，這樣導(dǎo)致擰緊螺絲的批頭結(jié)構(gòu)種類也越來(lái)越多（如一字、十字、米字、星型、方頭、六角頭、Y型頭部等）。固定螺絲的電動(dòng)螺絲刀（俗稱電批）出貨時(shí)，多種規(guī)格的批頭會(huì)裝在批頭盒隨著出貨。原有的批頭裝盒生產(chǎn)模式為手工裝配，生產(chǎn)效率低，裝配質(zhì)量不穩(wěn)定，為解決手工裝配的問題，筆者自主研發(fā)了一臺(tái)批頭自動(dòng)裝骨架設(shè)備。因批頭有以下特點(diǎn)，導(dǎo)致批頭自動(dòng)定向整列供料成為主要的技術(shù)瓶頸。

（1）批頭熱處理后為了防止其生銹，會(huì)泡在防銹油里面袋裝出貨。所以震動(dòng)盤供料、柔性供料滾筒式料倉(cāng)供料、卷帶供料、柔性振動(dòng)供料方式不適合供料。

（2）批頭主要材料為鐵，與磁鐵接觸會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生磁性。所以震動(dòng)盤供料、柔性供料、滾筒式料倉(cāng)供料方式不適合供料。

（3）批頭種類多，可以分為一字、十字、米字、星型、方頭、Y型頭部等，生產(chǎn)型號(hào)更換頻繁，要求批頭供料系統(tǒng)通用性強(qiáng)，所以彈夾供料、托盤供料、卷帶供料、提升機(jī)供料、柔性振動(dòng)供料不適合供料。需要開發(fā)一種新的能適用于多種批頭定向整列送料裝置，來(lái)克服以上缺點(diǎn)。

2 多種批頭定向整列送料裝置的特點(diǎn)

（1）模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成一個(gè)模組，外形尺寸為250mm×250mm×250mm，可以單獨(dú)使用，也可以作為自動(dòng)裝批頭機(jī)器的一個(gè)模組。

（2）通用性強(qiáng)。長(zhǎng)度相同、頭部不同形狀的批頭，不需要更換任何，直接可以通用供料。

（3）泛用性強(qiáng)。不同尺寸規(guī)格的批頭，只要更換上料篩選板，調(diào)整推送行程，即可實(shí)現(xiàn)供料。

（4）應(yīng)用范圍廣。通過(guò)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)不僅可以供批頭，還可以供其他零部件，如墊片、T型工件、晶圓等，只需要修改料倉(cāng)，上料篩選板，推送桿等零部件，即可實(shí)現(xiàn)定向整列供料。

3 多種批頭定向整列送料裝置的主體結(jié)構(gòu)和工作原理

3.1 多種批頭定向整列送料裝置的主體結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 主體結(jié)構(gòu)

3.2 多種批頭定向整列送料裝置的工作原理

如圖1所示，馬達(dá)01旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪組件02動(dòng)作，帶動(dòng)凸輪滾子03旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滑槽連接板04帶動(dòng)上料篩選板08上下動(dòng)作，在料倉(cāng)09內(nèi)實(shí)現(xiàn)的上下有規(guī)律的動(dòng)作，在上料篩選板上升到定點(diǎn)過(guò)程中，上料篩選板中的凹槽帶起批頭上升，批頭在重力的作用下，有部分批頭留在上料板的定位槽中，其余部分的批頭則掉落回料倉(cāng)，上料篩選板停在定點(diǎn)時(shí)，在定位槽中未排列整齊的批頭，被毛刷11在掃料氣缸12的帶動(dòng)下，來(lái)回掃料過(guò)程中，掉入料倉(cāng)09，推料氣缸13帶動(dòng)推桿10，推動(dòng)批頭在定位槽中勻速向前移動(dòng)，料篩選板08上凹槽內(nèi)的批頭被推入定位工件07內(nèi)，測(cè)料氣缸18帶動(dòng)檢測(cè)桿16檢測(cè)批頭前后方向，如批頭方向不對(duì)，則旋轉(zhuǎn)氣缸17旋轉(zhuǎn)，批頭在工件11內(nèi)選裝180°，批頭方向正確后，側(cè)壓氣缸05帶動(dòng)壓桿06壓出批頭，防止推料氣缸13帶動(dòng)推桿10回到原點(diǎn)過(guò)程中，帶回批頭，動(dòng)推桿10回到原點(diǎn)后，上壓板氣缸15打開蓋板14，側(cè)壓氣缸05后退，批頭定向整列定位好后，待取走。

3.3 多種批頭定向整列送料裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)——舉例說(shuō)明主要的元件馬達(dá)1的選型計(jì)算

（1）已知條件，每次上料篩選板上升過(guò)程中，上面批頭上最大數(shù)量為40顆，質(zhì)量M?約0.2kg，其中上料篩選板08的質(zhì)量M?為0.1kg，滑槽連接板04的質(zhì)量M?為0.03 kg，固定上料篩選板08與滑槽連接板04的螺絲質(zhì)量M?為0.02kg，上料板08最大速度υ為0.1m/s，最大加速時(shí)間t為1s，齒輪1齒數(shù)Z?為25，厚度L?為10mm,直徑D?為25mm：齒輪2齒數(shù)Z?為45，厚度L?為20mm,直徑D?為45mm。

（2）馬達(dá)1的選型計(jì)算：

①負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算：物體在垂直方向受力合力FH為：

其中：

所以：Fh=1.96+0.98+0.294+0.196+0.03+0.02+0.006+0.004=3.49N

合力產(chǎn)生的力矩Mh為：

其中，r為滾輪11到齒輪組件1中心的距離,r=12mm：

經(jīng)過(guò)齒輪組件變速后，需要的扭矩為

②電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算：

齒輪2的轉(zhuǎn)速為：

則齒輪1的轉(zhuǎn)速為：

③初選電機(jī)：因空間和成本考慮，初定選擇帶減速機(jī)的微型直流電機(jī)，電壓24V，初選帶減速機(jī)的微型直流電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)速n為要大于278.55r/min即可。由M可知，需要的輸出扭矩是0.02792N·m，大于0.02792即可。

則電機(jī)選型：

料盤上下實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)方式為，電機(jī)-齒輪1-齒輪2-滾輪-槽輪，將每一級(jí)的傳動(dòng)效率初定為0.95，則總效率為η=0.95×0.95×0.95×0.95≈0.6561

則電機(jī)的扭矩為T?：考慮到對(duì)減速電機(jī)的要求是速度要大于278.55r/min，扭矩大于0.3455kg·cm。

即可查找ASLONG品牌的微型直流減速電機(jī)JGB37-545-24V，只有24v，減速比18.8，負(fù)載轉(zhuǎn)速為255，負(fù)載扭矩為0.37kg.cm，所以確定型號(hào)為JGB37-545-24V-319RPM。

④負(fù)載慣量計(jì)算：

齒輪1的負(fù)載慣量,其中L?為齒輪1的厚度0.01m，D?為齒輪1的直徑0.025m

齒輪2的負(fù)載慣量,其中L?為齒輪1的厚度0.02m,D?為齒輪1的直徑0.045m。

可動(dòng)負(fù)載慣量為J?：

全負(fù)載慣量為J:

⑤電機(jī)選擇核定：

負(fù)載轉(zhuǎn)矩<電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩

所有負(fù)載慣量<λ×電機(jī)的慣量JR（）：

由上式可知，λ小于電機(jī)推薦的15倍以下，所以電機(jī)合適。

4 結(jié)語(yǔ)

本裝置解決了多種批頭定向整列送料的問題，有利于批頭裝盒，裝骨架自動(dòng)化實(shí)現(xiàn),現(xiàn)公司已大量導(dǎo)入此裝置到電動(dòng)工具行業(yè)中，已批量生產(chǎn)100多臺(tái)（例如，一種批頭自動(dòng)組裝機(jī)（專利號(hào)ZL 2019 2 1129128.2），一種批頭自動(dòng)裝盒設(shè)備專利號(hào)（ZL 2020 2 0460667.0）,通過(guò)市場(chǎng)使用反饋后，效果良好。同時(shí)，只需要更換定位工件11，上料板3，就可以適應(yīng)多種產(chǎn)品（晶圓，螺絲，螺母，貼片）的自動(dòng)供料，兼容性、適用性及推廣性極強(qiáng)。此裝置已成為公司標(biāo)準(zhǔn)模組，發(fā)明專利（專利號(hào)ZL 2020 1 0250569.9）已受理，正在公示中。此裝置有著良好的市場(chǎng)前景！