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基于SolidWorks 的膠條自動分料包裝裝置設計

2022-09-06 03:39韋月萍寧輝旺嚴景琳廖維偉沈乃瑞
裝備制造技術 2022年5期
關鍵詞:料器封蓋膠條

韋月萍,寧輝旺,嚴景琳,姜 唯,廖維偉,沈乃瑞,劉 飛*

(桂林電子科技大學 機電工程學院,廣西 桂林 541000)

導電膠條俗稱為斑馬條,由導電硅膠和絕緣硅膠交替分層疊加后硫化成型。導電橡膠連接器性能穩(wěn)定可靠,生產(chǎn)裝配簡便高效。導電膠條廣泛應用于游戲機、電話、電子表、計算器、儀表等產(chǎn)品的液晶顯示器與電路板的連接,以及設備主體與蓋板之間的密封。目前,導電膠條的生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大,廠家在實際生產(chǎn)過程中,需對導電膠條質(zhì)量進行檢測,經(jīng)檢測篩選后的導電膠條為雜亂無章的狀態(tài)。該狀態(tài)下,若采用人工裝袋的方式勢必造成工作量大,效率低,成本高,且不能對產(chǎn)品包裝質(zhì)量和裝袋數(shù)量進行管控。為了解決以上問題,在大量生產(chǎn)實踐及理論分析的基礎上,應企業(yè)委托,基于SolidWorks 軟件[1,2],對導電膠條自動分料包裝裝置進行了設計,所設計結(jié)構(gòu)的整體三維裝配圖如圖2 所示。

1 膠條包裝現(xiàn)存的問題

導電膠條是由絕緣層、導電層交替疊加而成的橡膠產(chǎn)品,四面均可形成特殊的導電特性,可以滿足PCB 與LCD 之間的四個方向連接要求。因為電極間距可以做得很小,所以適合驅(qū)動路數(shù)多的產(chǎn)品,可幫助減低成本;且膠條柔軟及富彈性、對位方便容易,主要用于LCD 與PCB 板之間信號連接,具有良好的導電性和穩(wěn)定性。其經(jīng)裁切處理后,得到的尺寸為長4~6 cm,寬0.8 ~ 1.2 cm,高0.2 ~ 0.5 cm 這樣細長的條狀物,本身體積小質(zhì)量輕、摩擦力大、粘結(jié)力強、數(shù)量多,若使用常規(guī)、通用的包裝機進行整理包裝,會出現(xiàn)膠條堆疊、下料難、“卡口”等現(xiàn)象,不僅不能完成包裝功能,甚至會影響機器的正常運作,以至于損壞膠條,降低生產(chǎn)效率。因此,需要設計一種針對膠條自身特性的自動分料包裝裝置。

2 裝置整體三維設計

自動分料包裝裝置,包括承載平臺、分料裝置、運輸裝置、送料組件、檢測裝置、上料機械手[3]、上料區(qū)、第一放置區(qū)、下料機械手[3]、第二放置區(qū)、固定支架等部分,如圖1 所示。該裝置的整體工作原理為:散亂的導電膠條經(jīng)過分料裝置中的振動盤進行調(diào)整姿態(tài)分流后,通過第一傳輸通道進入包裝盒,然后由運輸裝置接駁到下一個封蓋裝置,并把蓋體封蓋于包裝盒上,最后下卸裝置中的機械手將成品下線;運輸裝置將繼續(xù)通過上料機器手上料,重復進行以上動作,循環(huán)往復完成自動化分料包裝;其中分料裝置具有兩條第一傳輸通道,能夠同時輸送與第一傳輸通道數(shù)量相同的導電膠條,一次可完成6 條膠條的運輸,搭配氣孔上外接的氣閥,可實現(xiàn)1 s 噴氣兩次,每分鐘可完成膠條包裝720 條次,即每分鐘可包裝膠條20 盒,相比于人工,極大地提高了膠條分料包裝效率。

圖1 自動分料包裝裝置三維視圖

3 裝置主要組成部分

3.1 分料裝置

分料裝置由振盤組件、輸送通道及導料器組成[4],如圖2 所示。分料裝置設置于承載平臺上,振盤組件包括兩個振盤,散亂無章的導電膠條被放置在振盤,通過振盤震動,將膠條有序地上料并排列在各個通道中,通過輸送通道運輸?shù)綄Я掀骼铮陂g會有整料欄控制膠條數(shù)量和輸送速度,一旦達到數(shù)量,則輸料口關閉,確保膠條到達導料器時姿態(tài)和數(shù)量達到要求;導料器的出料口呈角度45°,斜上方設計有氣孔外接氣閥,當有膠條落料時,氣流撥動組件噴出氣體以驅(qū)動通道內(nèi)的導電膠條快速落料至下方的盒子,防止膠條卡口和不下料;導料器出料口面設有攝像頭對準發(fā)射器,便于對準輸送裝置,確保膠條精準落料至盒子中。

圖2 分料裝置結(jié)構(gòu)圖

3.2 輸送裝置

輸送裝置由安裝座、導軌、滑塊、放置部件及盒子卡座組成,如圖3 所示。安裝座的造型呈三角形,可以在工作臺上滑動;放置部件與安裝座之間通過滑軌和滑塊滑動連接,放置組件具有用于承載盒子卡座,用于固定盒子,獨特設計為三面圍卡,留出上方空間便于裝卸盒子,并與承載平臺呈預設角度45°設置,以使包裝盒的開口與導料器通道口對接;放置部件設有對準接收器,便于接受對準信號,以確保導電膠條能夠順利從第一傳輸通道進入盒子格子內(nèi)。該自動分料包裝設備能夠一次性輸送六條導電膠條,多個格子容置腔呈六行六列分布于包裝盒子上,一個腔用于放置一個導電膠條。其原因有以下三點:一是是獨立包裝,干凈,沒有灰塵;第二是方便一次取一根安裝;第三是本申請的導電膠條應用場合較為高級,故此需包裝精美并獨立包裝。

圖3 輸送裝置結(jié)構(gòu)圖

3.3 封蓋裝置

封蓋裝置由封裝頭、放置腔、對準發(fā)射器、裝置支架等部分組成,封蓋裝置蓋體安裝于放置腔內(nèi),動力組件用于將蓋體通過第二傳輸通道的封裝頭伸出以封蓋包裝盒,如圖4 所示;第二傳輸通道與承載平臺呈預設角度45°設置,蓋子出料口也設有攝像頭對準發(fā)射器。第二傳輸通道上下呈45°移動,直至攝像頭對準信號傳到輸送裝置上的接收器上,以便完成對準動作,確保盒子精準裝配至盒子中,放置腔用于放置封蓋,起到給裝有膠條的盒子上封蓋子的作用。以上對于膠條自動分料包裝機構(gòu)主要組成部分:分料裝置、輸送裝置、檢測裝置、封蓋裝置的結(jié)構(gòu)設計與原理闡述,基本可以實現(xiàn)導電膠條的自動包裝。

圖4 封蓋裝置構(gòu)結(jié)圖

4 裝置運動仿真及干涉檢查

4.1 裝置運動仿真

針對本裝置是由多個模塊組合運作的特點,采用SolidWorks 中的Motion 仿真分析模塊,模擬裝置運動情況。自動包裝膠條主要有五個流程:上料、輸送、調(diào)整姿態(tài)、落料、成品下料。其中膠條的輸送和落料是裝置自動包裝的重要階段。下面通過仿真分析這兩個膠條重要的運動階段,驗證裝置是否能實現(xiàn)預想的功能。

在分料裝置上,賦予振盤以持續(xù)的馬達力和整料欄重力等參數(shù),裝配好輸送通道上各個零件的配合關系,如圖5 中(a)和(b)所示,觀察膠條運動,可發(fā)現(xiàn)膠條勻速向前運動直至達到導料器出料口處,證明分料裝置可完成預想的上料和調(diào)整膠條姿態(tài)功能。在導料器上,賦予膠條自身重力和氣孔噴出氣體時的反作用力等參數(shù),設置其與輸送裝置相配合,調(diào)整相關參數(shù),如圖5(c)和(d)所示(其中導料器模型已做透視處理),觀察到膠條可順利下落至盒子,證明導料器可完成預想的輸送和下料功能。

圖5 裝置關鍵階段仿真示意圖

4.2 裝置干涉檢查

裝置在運動中如果受到干涉,通常代表著碰撞和磨損。在實際設計中,盡量去避免的,因此進行干涉檢查是必要的。通過SolidWorks 進行仿真干涉檢查,裝置各部分零件設計合理,零件之間的裝配符合實際情況,包裝仿真過程中膠條銜接順暢,都未發(fā)生干涉問題。

5 結(jié)語

基于人工包裝動作和現(xiàn)有通用包裝設備原理,結(jié)合目前膠條整理包裝存在問題,本文設計了一種膠條自動分料包裝裝置,該設計可用于市面上絕大部分條形膠條的自動包裝,不僅極大地降低工人的勞動強度,而且有利于提高分料包裝的效率、節(jié)約生產(chǎn)成本,填補了導電膠條自動包裝技術的空缺,該裝置的設計思路還可運用于如汽車發(fā)動起關鍵零配件的生產(chǎn)與裝配,對自動包裝產(chǎn)品的開發(fā)具有一定的指導與參考價值。

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