王鵬鵬，席思南，苗 岱

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024)

管座自動(dòng)上料設(shè)備的研制

王鵬鵬，席思南，苗 岱

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024)

通過(guò)分析光器件行業(yè)管座上料的現(xiàn)狀，提出了自動(dòng)上料設(shè)備研制的必要性，介紹了管座自動(dòng)上料設(shè)備的工藝流程、技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；闡述了設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。

管座；上料；研制

隨著光通信行業(yè)的迅速，蓬勃發(fā)展，管座自動(dòng)上料機(jī)作為光器件行業(yè)管座搬運(yùn)的專用設(shè)備，其應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多[1]。目前，國(guó)內(nèi)該行業(yè)管座的上料主要依靠人力完成，沒(méi)有專業(yè)的設(shè)備。人工上料的產(chǎn)品還存在很多缺陷，例如：手工對(duì)位精度不夠準(zhǔn)確；管座磨損比較嚴(yán)重等。本文介紹一種管座自動(dòng)上料設(shè)備，該設(shè)備針對(duì)某種型號(hào)管座上料工序設(shè)計(jì)，有效解決了人工上料的諸多缺點(diǎn)，同時(shí)對(duì)其他型號(hào)管座上料機(jī)的研制有借鑒意義。

1 設(shè)備的工藝流程和技術(shù)參數(shù)

1.1 工藝流程

管座自動(dòng)上料設(shè)備用于將管座快速?gòu)乃芰虾醒b入專用金屬盒以供下一工序使用。其中工作要素包括管座，塑料盒和金屬盒，如圖1所示。

圖1 工作三要素

設(shè)備的工藝流程：(附圖2：工藝流程圖)

1) 將左右兩側(cè)托盤移動(dòng)到上料位。

2) 將塑料盒和金屬盒放置在左右兩側(cè)的托盤上，分別夾緊固定后將托盤移動(dòng)到工作位。

3) 機(jī)器人啟動(dòng)，帶動(dòng)吸嘴將管座從左側(cè)塑料盒中依此取出。

4) 吸嘴帶動(dòng)管座移動(dòng)到夾爪位置，進(jìn)行管腳歸攏。

5) 吸嘴帶動(dòng)管座移動(dòng)拍照位進(jìn)行視覺(jué)采集。

6) 吸嘴將管座放置到左側(cè)金屬盒。

7) 如果左側(cè)金屬盒沒(méi)有放滿，則吸嘴重復(fù)3)～6)的動(dòng)作，直到金屬盒放滿。當(dāng)左側(cè)金屬盒放滿管座，則左側(cè)托盤移動(dòng)到上料位等待操作者更換新的料盒；同時(shí)如果此時(shí)右側(cè)托盤已經(jīng)完成料盒上料，則吸嘴執(zhí)行3)～7的動(dòng)作。至此設(shè)備啟動(dòng)，左右托盤不停工作。

圖2 工藝流程圖

1.2 技術(shù)參數(shù)

1) 損壞率：≤0.01%；

2) 上料效率：≤720件/小時(shí)；

3) 工位數(shù)：2工位；

4) 電源：220 V±10% 50 Hz；

5) 壓縮空氣：(0.3～0.7) MPa。

2 設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)備由機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制部分組成。機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：上料平臺(tái)、金屬盒定位組件、塑料盒定位組件、水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人、視覺(jué)系統(tǒng)、管腳歸攏組件等[2]，如圖3設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分

1) 金屬盒定位組件：采用斜托板將金屬盒工作面調(diào)整至水平，使用兩個(gè)帶導(dǎo)桿氣缸對(duì)金屬盒進(jìn)行雙邊夾緊，夾緊力由彈簧調(diào)整。

2) 塑料盒定位：對(duì)塑料盒六個(gè)自由度限定，采用開(kāi)關(guān)門式結(jié)構(gòu)方便上料人員操作。

3) 上料平臺(tái)：選擇電缸作為驅(qū)動(dòng)組件，實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)母呔龋瑢C(jī)器人操作位與人工上料位分離，保證人員安全。

4) 管腳歸攏組件：將管座引腳收攏，保證管座可以平穩(wěn)插入金屬盒中。

5) 視覺(jué)系統(tǒng)：采用視覺(jué)系統(tǒng)校正管座的位置和角度偏差，保證管座插入的準(zhǔn)確性，避免劃傷管座。

6) 水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人：采用雅馬哈高精度水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人，保證上料的精度與速度。

圖3 結(jié)構(gòu)布局圖

2.2 電氣控制部分

本設(shè)備控制系統(tǒng)以工控機(jī)為控制核心，控制4軸機(jī)器人、上料平臺(tái)和視覺(jué)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)管座搬運(yùn)。采用工控機(jī)作為人機(jī)交換界面，用于輸入搬運(yùn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)2種料盒之間的搬運(yùn)，當(dāng)管座搬運(yùn)完成后，聲光報(bào)警，提示更換料盒。控制系統(tǒng)框圖如圖4。

圖4 電氣控制系統(tǒng)框圖

設(shè)備硬件組成有工控機(jī)系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)等組成。工控機(jī)系統(tǒng)：以工控機(jī)系統(tǒng)為控制核心，控制相應(yīng)的執(zhí)行部件使整機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能。氣路系統(tǒng)：由工控機(jī)控制電磁閥及真空電磁閥的通斷，實(shí)現(xiàn)氣缸的順序動(dòng)作，完成部件功能。軟件控制流程圖如圖5。

圖5 軟件控制流程圖

3 設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 管座位置的校正

由于塑料盒的加工精度低，管座在塑料盒中的位置偏差相對(duì)較大，機(jī)器人吸取管座后，管座圓形底盤不能與吸嘴同軸，需要通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)計(jì)算管座位移和角度的偏差，以管座圓形底盤的位置為基準(zhǔn)放入金屬盒中。

3.2 管座引腳的收攏

為保證管座可以平穩(wěn)插入金屬盒中，需將管座引腳歸攏。采用“漏斗”狀?yuàn)A具進(jìn)行管腳的歸攏，吸嘴吸起管座插入合并的夾具中，到位后，夾具分離，管座向上運(yùn)動(dòng)，搬運(yùn)至拍照區(qū)。

3.3 管座從塑料盒中的吸取

除了管座在塑料盒中位置偏差大，再者每批次塑料盒尺寸統(tǒng)一性差，增加了管座吸取的難度。解決辦法：保證塑料盒的定位精度，對(duì)塑料盒X軸與Y軸同時(shí)進(jìn)行定位；控制機(jī)器人多次吸取管座，分別在設(shè)定位置的X軸與Y軸正負(fù)方向0.5 mm位置吸取。由于塑料盒材質(zhì)軟，吸嘴設(shè)計(jì)了柔性結(jié)構(gòu)，避免吸取過(guò)程中管座的反彈。吸嘴柔性機(jī)構(gòu)如圖6。

圖6 吸嘴柔性機(jī)構(gòu)

3.4 吸嘴的設(shè)計(jì)

根據(jù)塑料盒沉孔的孔徑和管座底盤的直徑設(shè)計(jì)吸嘴的外徑及內(nèi)徑。吸嘴的外徑和內(nèi)徑設(shè)計(jì)一定的角度，便于吸嘴進(jìn)入塑料盒沉孔和管座的吸取。其角度由試驗(yàn)所得，附圖7：吸嘴。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的管座自動(dòng)上料設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定，操作界面簡(jiǎn)單明了，降低了人工上料強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。該設(shè)備對(duì)其他型號(hào)管座上料設(shè)備的研制有重要的借鑒意義。隨著光器件加工行業(yè)的自動(dòng)化水平的不斷提高，預(yù)期該類設(shè)備會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

圖7 吸嘴關(guān)鍵尺寸

[1] 陳谷紅.光通信光電子器件的技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)前景[A].光纖光纜及光器件產(chǎn)品技術(shù)研討會(huì)，2011：46-50.

[2] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)(上冊(cè))[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3] 龔利紅，劉曉軍.常用機(jī)械設(shè)計(jì)公式及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

Developing of Tube Socket Automatic Loading Equipment

Wang Pengpeng，Xi Sinan，Miao Dai

(The2ndResearchInstituteofCETC,TaiyuanShanxi030024,China)

This thesis expounds the necessity of the automatic loading equipment though analyzing the tube socket loading mode in optical device industry. It introduces the process, technical parameters and equipment’s structure and expatiates the key technology of the equipment.

tube socket; loading; develop

2017-04-18

王鵬鵬(1987- )，男，山西曲沃人,碩士研究生，主要從事電子專用設(shè)備的研發(fā)。

1674- 4578(2017)03- 0085- 03

TM921

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