轉角式自動鎖螺絲機構的自動送料系統(tǒng)和電批轉角組件的設計

黃善厚

摘要：本文以某智能音箱外殼轉角式螺絲鎖附為例，對轉角式自動鎖螺絲機構的自動送料系統(tǒng)進行分析設計;通過智能音箱外殼的結構，對轉角式自動鎖螺絲機構的電批組件進行設計并完成三維圖形建模。

關鍵詞：自動送料;鎖螺絲;轉角式

1.自動送料機構的設計

1.1自動送料機構的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著電子產品的快速更新迭代，生產效率的不斷提高，目前電子產品的生產已經全部實現(xiàn)了機械化，自動化的成都在不斷提高，生產效率也不斷提升。螺絲作為電子產品生產線上應用最普遍鏈接物料，鎖螺絲工藝的自動化程度也在緩慢發(fā)展，但是全自動化的程度并不高，因為電子產品的種類繁多，外形結構千奇百怪，沒有任何一種設備能夠適用所有的設備。

1.2自動送料機構的類型和特點

目前國內自動化鎖螺絲機構的送料方式主要有兩種方式，分別是吸附式自動送料方式和吹氣式自動送料方式。

吸附式自動送料方式對應的是吸附式自動鎖螺絲機構。吸附式自動鎖螺絲機構的工作過程：螺絲整理機將螺絲有序排列—電批吸附單顆螺絲—電批下行—對位—旋轉鎖附螺絲—復位。吸附式自動螺絲機結構相對簡單，制造周期比較短。其主要特點：如果螺絲太小或太短，氣吹式自動螺絲機就不能實現(xiàn)自動送釘，需要此機器，機械人帶動電批吸取螺釘并移動鎖緊（一顆一顆逐點鎖螺釘）。螺絲主要是通過真空發(fā)送生器在電批頭上產生的吸附力，取走單個螺絲，再運行定位到產品孔位上，電批下行自動鎖進產品上。分取料效率跟行走距離，運行速度有關，一般1.5-2顆/秒。氣吸式自動螺絲機一般適合長度相對小，重量輕，氣吹式自動螺絲機無法實現(xiàn)的螺釘，同時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，特別是不滿足長徑比要求的螺絲都可以使用。

吹氣式自動送料方式對應的是吹氣式自動鎖螺絲機機構。氣吹式自動鎖螺絲機是由自動螺絲機系統(tǒng)（即螺絲供料機）與全自動機械手組合而成，就是螺釘通過壓縮空氣吹到批嘴下面，電批下行進行自動鎖進產品上。其中打螺絲路徑由機械手編程控制，氣動送螺絲系統(tǒng)配合工作，另加螺絲滑牙、浮鎖、漏鎖等檢測;整套設備全自動配合完成，這種模式的自動螺絲機最大的優(yōu)點就是靈活穩(wěn)定，效率高。根據(jù)設定好的坐標，機器自動完成產品鎖付。Z軸可裝2把或4把電批同時鎖付，生產效率極高。氣吹式自動螺絲機一般適合頭徑m5以下螺釘，長度小于25mm，同時螺絲總長度要大于螺絲頭部直徑的1.3倍以上，否則在送料管里會產生翻轉現(xiàn)象，從而無法正常送出，分取料效率可以達到1顆/秒。與氣吸式自動螺絲機相比，吹氣式鎖螺絲機把螺絲直接輸送到批嘴，省去了來回取螺絲的時間，效率更高，更穩(wěn)定。

1.3轉角式自動鎖螺絲機構的自動送料機構設計

轉角式自動鎖螺絲工位的工藝要求：采用的螺絲為M4以下，長度22mm，同時螺絲總長度要是螺絲頭部直徑的5.5倍，實現(xiàn)送螺絲，吸螺絲，鎖付，定位產品等動作自動完成。結合上面對吸附式自動鎖螺絲機構和吹氣式自動鎖螺絲機構的特點，轉角式自動鎖螺絲機構的自動送料系統(tǒng)應該采取吹氣式自動送料系統(tǒng)。主要結構由螺絲供料器、送螺絲氣管、空氣壓縮機構成。

2.電批轉角組件的設計

2.1電批組件的設計要求

轉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)格進行調整;電批組件可以滿足在結構復雜且狹小的空間內對轉角式的螺絲進行鎖附，在結構上要避免與產品外殼發(fā)生干涉，實現(xiàn)轉角鎖付。

2.2轉角式電批組件的結構分析與設計

轉角式電批組件在傳統(tǒng)垂直式電批組件結構上增加了電批轉角組件，電批轉角組件是實現(xiàn)轉角式自動鎖螺絲機構的主要動力來源，也是該裝置的關鍵設計要點，其要求扭力傳遞損耗小，電批轉動靈活，以滿足高速加工要求。常見的動力傳遞方式有有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動，由于鏈傳動工作時有噪聲，存在沖擊、振動，在這里不予考慮。

電批轉角組件在最初的設計方案中采用外嚙合式齒輪傳動，通過幾對齒輪的嚙合將電機的動力傳動到電批頭，從而實現(xiàn)螺絲的鎖緊。該結構主要包含電批桿、齒輪轉動機構、齒輪安裝板、電批桿安裝軸。齒輪傳動設計方案結構相對較為緊湊，但受尺寸的限制，齒輪組個數(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)電批轉動不靈活的現(xiàn)象，不適合加工動力要求較高、效率較高的工況。

電批轉角組件在二次結構優(yōu)化時采用同步帶輪傳動方案，通過同步帶傳動把電批動力傳遞給右側批桿軸，帶動批桿轉動，完成鎖付動作。其在結構上包含電批桿、同步帶輪傳動機構、同步帶輪安裝板、批桿安裝軸。同步帶傳動設計方案具有傳動比恒定，傳動平穩(wěn)，傳動效率高等優(yōu)點，工作時便于安裝，可使電批工作噪音較小，電批轉動更靈活。因此在本方案設計中優(yōu)先選用同步帶輪傳動設計方案。

3.結論

本文通過對國內自動化鎖螺絲機構中的送料系統(tǒng)的方式進行分析，根據(jù)各種送料方式的特點，結合某智能音箱外殼轉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。通過對垂直式電批組件的結構分析，結合某智能音箱外殼的形狀特點，設計出轉角式電批組件的結構，同時傳動方式選擇了帶傳動的方式。

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基金項目來源：2020年度廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目：轉角式自動鎖螺絲機構的設計與研究，項目編號：2020KY69002。