自動安裝交換機網(wǎng)口堵頭設備設計

蒙貴添

摘 要：文章設計一種交換機網(wǎng)口自動安裝堵頭的設備，該設備可應用于多種系列的交換機產(chǎn)品生產(chǎn)。設備通過XYZ定位、移動產(chǎn)品，配合堵頭安裝機構安裝不同位置的堵頭。堵頭采用振動盤進行供料，根據(jù)堵頭種類需求設計多款振動盤獨立供料，并配備視覺檢測堵頭供料的方向。該設備能夠解決人工安裝堵頭作業(yè)難度大、效率低的問題。該設備適用于交換機種類樣式多、網(wǎng)口數(shù)量多、網(wǎng)口種類多的場合，在生產(chǎn)線上得到了廣泛應用。

關鍵詞：交換機 網(wǎng)口 堵頭 自動化

1 引言

在如今這個互聯(lián)網(wǎng)社會，交換機與我們的日常生活息息相關，并發(fā)揮著重要的作用。交換機的生產(chǎn)過程并不簡單，而且在生產(chǎn)完成后還需要給每一個網(wǎng)口安裝堵頭。堵頭主要起到防塵和防撞的作用。一直以來人工安裝堵頭是一個瓶頸的工站，網(wǎng)口種類多、數(shù)量多，堵頭安裝方向難以分辨、堵頭難以安裝等問題，都是人工安裝經(jīng)常出現(xiàn)的問題點。如何降低人力成本，高效率的安裝堵頭成為了需要攻克的一道難關。

文章將設計一款自動安裝堵頭設備，該設備能適配多種不同大小的產(chǎn)品，設備根據(jù)產(chǎn)品型號自動調(diào)取對應的生產(chǎn)程序安裝堵頭，堵頭由振動盤分揀排列不斷提供。設備只需人工掃描產(chǎn)品條碼，將產(chǎn)品放到定位機構內(nèi)，設備即可進入自動作業(yè)。振動盤缺少堵頭時，作業(yè)員可以在設備運行狀態(tài)下，通過設備外部的漏斗管道進行補充。該設備滿足交換機的堵頭安裝需求，減輕人工作業(yè)的負擔，優(yōu)化了瓶頸工站，提高了生產(chǎn)效率。

2 手動安裝堵頭作業(yè)流程

當前堵頭物料有三種類型（如圖1所示），作業(yè)員要將不同的堵頭分類完成（如圖2所示），根據(jù)產(chǎn)品的需求將對應的堵頭安裝到網(wǎng)口上（如圖3所示），并檢查安裝的堵頭有無缺漏、凸起、方向錯誤等問題（如圖4所示）。

3 堵頭自動安裝方案

由于人工安裝堵頭需要逐個確認網(wǎng)口的安裝種類、辨別堵頭的安裝方向、逐一按壓安裝以及安裝完成后的檢查，如此繁瑣的工序使得人們的工作難度大、效率低、容易產(chǎn)生疲勞。為了解決以上問題，文章設計一種自動化設備來替代人工作業(yè)。設計方案動作流程如下：

（1）作業(yè)員掃描產(chǎn)品條碼、上料，設備自動調(diào)出該產(chǎn)品的程序進行生產(chǎn)；

（2）產(chǎn)品定位模組能根據(jù)不同的產(chǎn)品大小自動夾緊定位產(chǎn)品，設備根據(jù)調(diào)出的程序?qū)a(chǎn)品自動定位并通過XYZ滑臺將產(chǎn)品帶到工作區(qū)域內(nèi)；

（3）產(chǎn)品進入工作區(qū)域后，通過XYZ帶動產(chǎn)品移動的方式定位到每個堵頭的安裝位置，并且有視覺相機拍照，補償XYZ的偏差值以達到更高的精度；

（4）當前堵頭有三款，需要三款振動盤供料機供料，三款堵頭分別設計三組分料、夾取、安裝組件；

（5）堵頭安裝完成后視覺相機檢查堵頭是否均已安裝且安裝到位；

（6）作業(yè)完成，產(chǎn)品回到出/入料區(qū)，人工將產(chǎn)品取出設備；

設備所需工時，見表1。

4 結(jié)構設計

4.1 整體結(jié)構

設備整體結(jié)構設計（如圖5所示）：設備下層的機架1選擇用方通焊接，保證設備穩(wěn)定，自動化作業(yè)時不出現(xiàn)搖晃現(xiàn)象；設備上層采用鋁型材支架2，方便安裝，成本低；安裝平臺采用鋼板材質(zhì)，用于安裝各類結(jié)構模組，保證安裝精度；XYZ軸滑臺定位模組3用于定位產(chǎn)品和移動產(chǎn)品，定位組件由絲桿滑臺模組、定位氣缸和定位滾輪組成，能對產(chǎn)品精確定位，定位夾緊模組配有彈簧結(jié)構能有效控制按壓產(chǎn)品力度；三款振動盤模組4提供堵頭，有供料的漏斗可以將堵頭從設備外部直接進行供料，無需停止設備即可完成堵頭供應；三個堵頭安裝模組5分別對應三款振動盤4，能將三款振動盤供應的堵頭分別安裝到產(chǎn)品上；設備內(nèi)部有相機和光源等視覺硬件6，拍照確定堵頭安裝位置，并在安裝完成后檢查安裝是否達到生產(chǎn)要求。電控箱7內(nèi)放置電氣元件，通過拖鏈模組8將線和氣管接入到設備內(nèi)的組件。

4.2 主要結(jié)構組件和動作

XYZ軸滑臺定位模組有移載產(chǎn)品（如圖6所示）和定位產(chǎn)品（如圖7所示）兩個部分。移載部分的X軸作為帶動最多結(jié)構的軸需要選擇相對較大的伺服滑臺9并配合滑軌10使用，Y軸的伺服滑臺11配合滑軌12帶動整個定位模組和產(chǎn)品進行移動，Z軸需要承載的重量比較大，選擇大功率的伺服電機13加減速器14配合一左一右兩條滑軌15使用。作業(yè)員將產(chǎn)品掃碼完成后放到入料位置，設備開始運行，定位模組的伺服滑臺16和側(cè)定位氣缸17帶動定位組件定位產(chǎn)品，定位時底部滾輪18和側(cè)面滾輪19可以避免損傷產(chǎn)品。定位完成后由移載部分將產(chǎn)品輸送到視覺硬件拍照的位置準備開始組裝作業(yè)。

組裝作業(yè)（如圖8所示）開始前產(chǎn)品會移載到視覺硬件6處，進行拍照進一步確認產(chǎn)品坐標進行補償，達到更高精度作業(yè)。入料的同時振動盤模組4（如圖9所示）開始供應堵頭，相機檢測20檢測堵頭在振動盤出來時的朝向，供應的堵頭通過軌道21將堵頭整列排開送到供料位置22，配備一個感應器23檢測是否有堵頭到指定的供料位置。堵頭安裝模組5來取料時，配備一個供料氣缸24可以單獨一顆堵頭送到指定位置讓給堵頭安裝模組5取料，堵頭安裝模組（如圖10所示）由3個氣缸組成，其中伸縮氣缸25伸出旋轉(zhuǎn)夾爪氣缸26將堵頭夾起，因為是垂直方向取堵頭，但是安裝堵頭的方向為水平方向，所以需要借助一個旋轉(zhuǎn)氣缸27將堵頭調(diào)轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)后伸縮氣缸25伸出，旋轉(zhuǎn)夾爪氣缸26根據(jù)堵頭的安裝角度旋轉(zhuǎn)將堵頭安裝到產(chǎn)品內(nèi)。三款振動盤和三個安裝堵頭模組同時作業(yè)，依次循環(huán)安裝動作，直到全部堵頭都安裝完畢。

最后再由XYZ軸滑臺定位模組配合相機模組對安裝好的堵頭進行拍照，確認堵頭安裝是否達標。檢測完成后將產(chǎn)品送回入料處，松開產(chǎn)品的定位組件，提示作業(yè)員作業(yè)完成，可以將產(chǎn)品取走。

5 設計總結(jié)

本設備針對人工手動安裝堵頭工作效率較低，并且安裝時間長后容易產(chǎn)生疲勞，進一步降低生產(chǎn)效率這一問題，設計了一臺能夠自動供應堵頭并且自動安裝的自動化設備。該設備設計結(jié)構簡單合理、作業(yè)員操作方便，能夠同時安裝多種不同種類的堵頭，安裝效率非常高能夠廣泛用于自動化技術領域。

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