陳章勇 侯偉奇 丘詩武

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

分體外機電機與電機支架預(yù)裝由3人完成，存在如下問題導(dǎo)致自動化實施非常困難，在2012年開發(fā)了電機的自動緊固設(shè)備，但因電機種類多、螺釘在振動盤卡釘、固定不到位等因素無法全面應(yīng)用。

1）緊固電機使用的帶墊螺釘，在振動盤輸送時存在墊片掉落及卡釘問題；

2）電機與電機支架無統(tǒng)一的定位基準；

3）同編碼不同廠家的電機外形尺寸差異大，無統(tǒng)一的定位結(jié)構(gòu)特征；

4）電機分為鐵殼和塑封兩種，僅四個孔位位置相同，其它尺寸均不一致，兩種電機無法做到統(tǒng)一。

5）塑封電機自動化生產(chǎn)時是以電機的外形為基準進行定位，如統(tǒng)一，涉及廠家定位工裝更改，難度大，影響生產(chǎn)。

1 開發(fā)難點分析

1.1 電機存在打裂，如何解決？

在人工緊固電機時，受螺釘旋轉(zhuǎn)力的影響，會帶動電機跟轉(zhuǎn)，造成電機的孔與電機支架螺釘孔偏位嚴重，在緊固第二顆螺釘時，螺紋會直接接觸電機孔，進而造成電機孔被擠裂的問題；目前的解決辦法是第一顆螺釘預(yù)緊3/4，再人工二次旋轉(zhuǎn)電機進行對孔，再緊固對角的螺釘孔，此方法因二次定位會影響節(jié)拍約10 %，且無法徹底根除電機孔被擠裂的問題。

1.2 電機外形不統(tǒng)一，如何實現(xiàn)定位

我司電機廠家有7個，對其中的4個廠家同編碼的電機進行分析發(fā)現(xiàn)除螺釘孔位置外，其他尺寸均不同，差異明顯，以電機角度為例，最大的115 °、最小的85 °。而定位角度才是最解決電機旋轉(zhuǎn)直接有效的辦法。據(jù)此常規(guī)的定位方式的電機底部的中心柱為基準，周邊以電機的兩耳朵夾角進行定位，此種定位方式造成：①因電機編碼較多，夾具無法通用，經(jīng)分析需要夾具約28套，切換頻繁，前期已投入多臺設(shè)備，難以全面使用；②無法解決人工緊固時電機旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的打裂問題。

1.3 如何實現(xiàn)螺釘?shù)淖詣臃诌x

目前固定分體外機電機的螺釘為帶墊螺釘，在振動盤篩選時存在墊片掉落、卡料問題，項目對螺釘緊固進行研究，在螺母處增加墊圈結(jié)構(gòu)，加大螺帽與電機的接觸面板，避免應(yīng)力集中，開發(fā)了無墊片的緊固螺釘，并在多款機型上進行了隨機振動、跌落、堆碼振動等實驗測試合格，解決了螺釘振動篩選、排列卡料問題，同時螺釘來料一致性較差，存在瑕疵，需要提前進行篩選檢測。

2 電機與電機支架自定位工藝技術(shù)開發(fā)

根據(jù)以上提出的電機孔偏位、電機外形不統(tǒng)一的問題，項目創(chuàng)造性的開發(fā)了兩兩相對的非貫穿L性卡舌配合結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電機與電機支架圓周及徑向卡裝定位[4]：

1）電機支架上設(shè)計3處卡舌與電機凹槽定位，且定位結(jié)構(gòu)兩兩相對，解決圓周方向存在的旋轉(zhuǎn)問題，如圖1所示；

圖1 結(jié)構(gòu)自定位方案

2）電機支架上設(shè)計卡舌結(jié)構(gòu)，與塑封電機上的非貫穿L型凹槽定位，解決電機支架與電機徑向和圓周逆時針方向的定位；

3）電機支架卡舌頂部設(shè)計有30°導(dǎo)向角，便于電機順利裝配，電機支架卡舌與塑封電機凹槽頂部設(shè)計間隙0.5 mm，防止固定電機時出現(xiàn)受力開裂問題；

4）電機支架上的卡舌通用鐵殼電機和塑封電機，便于提高電機支架的通用性；

5）電機支架上設(shè)計兩個工藝孔，便于電機支架與工作臺精準定位。

通過以上的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計，并按公司企標要求進行噪音、隨機振動和跌落測試，解決行業(yè)內(nèi)因不同廠家電機外形不統(tǒng)一導(dǎo)致自動化實施困難的行業(yè)難題；人工緊固時對電機二次旋轉(zhuǎn)定位的問題；為外機電機自動裝配和自動緊固奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

3 螺釘自動檢測技術(shù)

螺釘一致性差，影響自動螺絲機的送料，時常出現(xiàn)送料不到位、卡釘?shù)痊F(xiàn)象，嚴重影響自動自動緊固設(shè)備的開發(fā)，不良螺釘主要表現(xiàn)在螺帽加工不良、十字槽有碎屑、十字槽堵、混料、螺帽歪、螺牙缺失等方面。

該設(shè)備由多分位玻璃分度盤、多個相機、平送機、螺釘振動盤、伺服電機等組成，將螺釘?shù)谷胝駝颖P，利用振動盤的工作原理將螺釘分極篩選排列，并輸送到平送機上，平送機再將螺釘平穩(wěn)的放于玻璃盤或分度盤上，通過定位輪的作用將螺釘整齊的排列在玻璃盤同一直徑的圓周上，為可視化系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)做好準備。

分度盤上面的螺釘首先經(jīng)過下視鏡頭，使螺帽成像并檢測記錄，再經(jīng)過側(cè)視鏡頭檢測螺桿及螺紋的相關(guān)尺寸并記錄，隨后進入下料系統(tǒng)，將記錄中的OK品、NG品及重測品分別吹入相應(yīng)下料機構(gòu)，如圖2所示。

圖2 螺釘檢測裝置

4 電機自動緊固技術(shù)

該技術(shù)由輸送線、電機支架定位模具，伺服電機、視覺系統(tǒng)、槽形光電、下線L型夾具，XY線性滑臺，其中伺服電機具備定力矩[2]、轉(zhuǎn)動圈數(shù)監(jiān)測，槽形光電能檢測伺服電機位移，XY線性模組在視覺系統(tǒng)的識別下能帶動伺服電機進行平面移動，確保伺服電機上的批頭能對準螺釘孔，如圖3所示。

圖3 自動緊固設(shè)備圖

4.1 一種電機支架與設(shè)備的工藝定位方法

電機支架與設(shè)備通常采用仿行定位夾具，對電機支架的四周進行精準定位，但因電機支架種類較多，尺寸不一導(dǎo)致定位夾具無法通用，如圖4所示。

圖4 電機支架與設(shè)備的定位方法

據(jù)此項目組研究0.75～1.5 P的電機支架，巧妙地設(shè)計了通用工藝孔，配合工裝上的定位銷實現(xiàn)精準定位；并開發(fā)通用輔助定位工裝，實現(xiàn)電機支架與工裝的快速裝配。

4.2 一種能自檢及自我糾正的螺釘緊固系統(tǒng)

電機與電機支架螺釘孔是大孔配小孔的情況，且受加工誤差影響，存在螺釘孔不完全同軸的問題，導(dǎo)致自動緊固時螺釘被打歪無法緊固到位，單靠力矩無法識別，導(dǎo)致出現(xiàn)電機松動異響問題；

對此項目組開發(fā)伺服模組緊固系統(tǒng)，搭載CCD視覺檢測，自動識別和糾正緊固位置[6]，并采用力矩、位移及擰緊圈數(shù)檢測螺釘?shù)逆i附情況，如圖5所示。

圖5 自檢及自我糾正的螺釘緊固系統(tǒng)

4.3 一種通用的電機支架下線裝置

對0.75～2P的電機支架進行分析，發(fā)現(xiàn)電機支架的寬度差異比較大，單靠夾緊氣缸無法兼容，項目組開發(fā)了伺服夾持裝置及L型防掉落夾具[1]，可根據(jù)電機支架寬度自動調(diào)節(jié)，解決不同寬度電機支架難以通用夾持下料問題，同時通過皮帶線實現(xiàn)到總裝一個流，如圖6所示。

圖6 下線裝置

5 應(yīng)用成果

通過開發(fā)電機與電機支架的自定位結(jié)構(gòu)，及自動緊固設(shè)備實現(xiàn)電機的自動緊固、檢測及下線，該技術(shù)已在產(chǎn)品上應(yīng)用2年，采用自動緊固技術(shù)，大幅提高產(chǎn)品緊固一致性，并具有失效模式檢測保護功能，該技術(shù)應(yīng)用后物料成本降低10 %，生產(chǎn)效率提升20 %，生產(chǎn)自動化率提升30 %，同時采用自動緊固后，大幅降低了生產(chǎn)過程噪音，提高員工滿意度，降低了員工勞動強度，得到使用單位的一致好評，并已在集團內(nèi)全面推廣應(yīng)用。

6 結(jié)語

項目開發(fā)電機與電機支架的自定位結(jié)構(gòu)，及自動緊固設(shè)備，實現(xiàn)了電機的自動緊固、螺釘孔自動糾正、成品自動檢測及下線，解決了人工緊固電機的生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)過程噪音大，自動化無法實施的技術(shù)難題，目前該項技術(shù)已在全集團應(yīng)用，經(jīng)濟效益顯著，具有項很強的復(fù)制性、行業(yè)借鑒性、推廣應(yīng)用價值，推廣后可給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟和社會效益。