手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)及相配套機(jī)芯的研發(fā)

引 言

2008年世界金融風(fēng)暴以來，全球各地、各行業(yè)都受到了重大的波及和影響，日益與世界經(jīng)濟(jì)接軌的中國也受到了不可避免的沖擊。其影響的一個(gè)顯著的方面就是使得中國制造行業(yè)的用工凸顯緊張。自08年底以來，國內(nèi)大部分生產(chǎn)型企業(yè)面臨的一個(gè)共同問題就是用工短缺。國內(nèi)的手表機(jī)芯生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)方式仍以手工生產(chǎn)為主，因而用工的短缺就給這些企業(yè)的發(fā)展造成了很大的阻礙。今年國內(nèi)鐘表市場機(jī)芯供應(yīng)的普遍短缺就是這一影響的具體表現(xiàn)。

就國際水平而言，不可否認(rèn)中國國內(nèi)機(jī)芯的質(zhì)量水平與日本等發(fā)達(dá)國家的機(jī)芯質(zhì)量忍讓存在著相當(dāng)?shù)牟罹?。究其原因，機(jī)芯的存手工生產(chǎn)是制約其質(zhì)量提升的重要因素。國內(nèi)的機(jī)芯生產(chǎn)仍然屬于勞動密集型生產(chǎn)，這就在精準(zhǔn)度、生產(chǎn)效率、工藝水平等方面大大的制約了國內(nèi)機(jī)芯質(zhì)量水平的提升。

手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)的應(yīng)用能夠從根本上解決以上嚴(yán)重制約機(jī)芯生產(chǎn)的質(zhì)量和效率的問題。一方面，手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)能夠大大提高機(jī)芯的人均產(chǎn)量，從根本上為企業(yè)勞動力短缺提供解決之道。另一方面，手表機(jī)芯的自動化裝配能夠大大避免存手工操作存在的誤差和損耗的問題，為企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)約成本，并將大幅度提高手表機(jī)芯生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量。

1、手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)及相配套機(jī)芯的研發(fā)背曩

雖然我國鐘表產(chǎn)量已占壘球的80%，但銷售額卻不到10%，在中國市場，從銷售量來看，國產(chǎn)表占了80%的市場份額，但從銷售額來講。進(jìn)口表卻占了近80%的市場份額。

應(yīng)當(dāng)說中國鐘表制造企業(yè)發(fā)展很快，正在逐步崛起，但跟世界著名的瑞士、日本鐘表制造企業(yè)相比，差距依然很大，不僅在品牌上存在著很大的差距，而且在技術(shù)上也存在一定的差距。在日本，石英手表機(jī)芯產(chǎn)品的廢品率只有0.3%，而我們國內(nèi)大多數(shù)機(jī)芯制造企業(yè)的廢品率卻高達(dá)5%;在日本，機(jī)芯的準(zhǔn)高配實(shí)現(xiàn)自動化，安裝一個(gè)機(jī)芯零件的平均時(shí)間不到2秒，一條生產(chǎn)線只需1-2人管理，一天課生產(chǎn)80000萬只，生產(chǎn)效率很高。但在我國還有不少企業(yè)壘靠人海戰(zhàn)術(shù)，一個(gè)工人負(fù)責(zé)一個(gè)零件的安裝。一條線需要68人，每天工作10個(gè)小時(shí)，生產(chǎn)16000只，上產(chǎn)效率低，勞動成本高。

精密手表機(jī)芯裝配工藝由近30道工序組成。有齒輪與軸之間的裝配、構(gòu)件與夾板之間的裝配、齒輪與齒輪之間的裝配、線圈焊接裝配、壓裝連接裝配等等，研究這些零件、構(gòu)件、組件等等裝配方法、工藝路線和裝配技術(shù)對自動化轉(zhuǎn)配系統(tǒng)的研究開發(fā)具有重要作用。

現(xiàn)有的指針式電子手表，采用離含桿轉(zhuǎn)動，帶動其上的過輪下軸移動，過輪成傾斜狀態(tài)與分輪齒脫開。由于結(jié)構(gòu)的原因，過輪不能傾斜過大，因而容易出現(xiàn)撥針不順的情況;過輪上軸及傳動輪下軸均細(xì)長，存在注塑時(shí)容易變形的問題，而且過輪及傳動輪在裝配過程中容易歪倒，增加了裝配的難度;正極片于主夾板采用熱鉚和，不僅拆裝麻煩，不利于實(shí)現(xiàn)裝配自動化，而且容易順壞零件。為了克服上述的缺陷，特別研究開發(fā)一種撥針順暢，裝配簡捷的手表機(jī)芯。

2、手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)及相配套機(jī)芯產(chǎn)的概述

手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)是根據(jù)手表精密機(jī)芯的特點(diǎn)，首先從單個(gè)微細(xì)零件的分選、抓取、輸送、定位、操作等方祛開展實(shí)驗(yàn)研究，以此為基礎(chǔ)，對單個(gè)微細(xì)零件的分選、抓取，輸送、定位、操作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，并根據(jù)精密機(jī)芯的裝配工藝進(jìn)行精密機(jī)芯關(guān)鍵零部件自動化裝配單元的設(shè)計(jì)，制造、裝配、調(diào)試和試運(yùn)行，最后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的裝配和聯(lián)機(jī)調(diào)試。

同時(shí)為配合手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)的運(yùn)作，特別設(shè)計(jì)研發(fā)一種新型手表機(jī)芯。其主要特點(diǎn)是采用離合彈簧撥動滑塊運(yùn)動，使得滑塊沿分輪孔與過輪孔連線方向做直線移動，克服了傳統(tǒng)的采用離合桿轉(zhuǎn)動。帶動其上的過輪下軸移動，讓過輪傾斜來實(shí)現(xiàn)過輪齒與分輪齒脫離這種結(jié)構(gòu)存在的弊端，解決了撥針不順的問題，保證里撥針的順暢。

3、手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)及相配套機(jī)芯的關(guān)鍵技術(shù)概述

3.1 手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)的核心技術(shù)介紹手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)主要解決的核心技術(shù)有:

①、基于機(jī)器視覺的微細(xì)零件分選與抓取技術(shù)微細(xì)零件的正確定向是零件抓取的必要條件，主要擬采用一種自裝配技術(shù)。通過振動激勵(lì)和零件形狀相配合，設(shè)計(jì)一種振動送料器，送料器的振動產(chǎn)生隨機(jī)運(yùn)動，該運(yùn)動與零件自身的重力一起產(chǎn)生零件定向和傳輸所需的驅(qū)動力。零件在抓取前的定位可以通過機(jī)械定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。

A、手爪的定位:保證手爪能正確定位到細(xì)微零件的抓取位置。

B、消除零件表面粘滯力的影響，

c、控制抓取力，避免在操作過程中使零件變形或損壞零件的表面。

②基于機(jī)器視覺和力觸覺的微細(xì)零件精確裝配裝置技術(shù)

采用的關(guān)鍵技術(shù):運(yùn)用視覺功能模塊在接收到監(jiān)控程序的命令后，通過對數(shù)字圖像幀進(jìn)行處理，計(jì)算出目標(biāo)物體的位置、角度等參數(shù)，然后通過監(jiān)控程序發(fā)送給裝配控制模塊以實(shí)現(xiàn)裝配操作。裝配控制模塊則包含了機(jī)器人和微動裝配平臺的控制算法，驅(qū)動裝配現(xiàn)場中的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)微器件的組裝;

③研究開發(fā)技術(shù)路線圖:

3.2 新型手表機(jī)芯的核心技術(shù)介紹

本新型手表機(jī)芯的特征在于:它包括離合彈簧、滑塊、柄軸、主夾板，過輪及分輪，分輪通過設(shè)于主夾板上的分輪孔安裝在主甲板上，過輪通過設(shè)于滑塊上的過輪孔安裝在滑塊上，柄軸于離合彈簧配合滿足:當(dāng)柄軸做推拉運(yùn)動時(shí)，離合彈簧發(fā)生彈性形變，使得滑塊沿分輪孔與過輪孔的連線方向移動，過輪和分輪處于齒合或脫離狀態(tài)。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示的新型手表機(jī)芯，包括離合彈簧1、滑塊2、柄軸3，過輪4、分輪5、傳動輪6及主夾板7，分輪4通過設(shè)干主夾板7上的分輪孔B3安裝在主夾板7上，過輪5通過設(shè)于滑塊2上的過輪孔B4安裝在滑塊2上，過輪4的下齒面設(shè)有無齒軸和有齒軸，上齒面的中心位置設(shè)有一個(gè)限位凸點(diǎn)，作為過輪軸向限位用，當(dāng)柄軸3向里推動時(shí)，離合彈簧1發(fā)生彈性形變，使得滑塊2沿過輪孔的中心點(diǎn)B4與分輪孔的中心點(diǎn)B3的連線R并朝B3方向移動，實(shí)現(xiàn)過輪4和分輪5齒合，當(dāng)柄軸3向外拉動時(shí)，離合彈簧l發(fā)生彈性形變，使得滑塊2沿分輪孔的中心點(diǎn)B3與過輪孔的中心點(diǎn)B4的連線R并朝B4方向移動，實(shí)現(xiàn)過輪4和分輪5脫離。它還包括一個(gè)傳動輪6，其下齒面設(shè)有一個(gè)盲孔，主夾板7設(shè)有一個(gè)與傳動輪6盲孔相匹配的軸。舍得孔與軸剛好形成動配合。

如圖5所示，它還包括一個(gè)正極片8，正極片8設(shè)有6個(gè)貸槽孔的彈臂9，主夾板7設(shè)有6個(gè)與彈臂的槽孔相匹配的凸臺10，使得彈臂9的槽孔剛好扣住主夾板7的凸臺10，并形成緊扣合。當(dāng)正極片彈臂扣住主夾板凸臺時(shí)，正極片的底面也通過墊塊緊緊壓住線圈鐵芯11和定子片的磁路導(dǎo)通，保證馬達(dá)可靠工作。

如圖6、圖7所示，它還包括一個(gè)線圈鐵芯1I、電路板12，線圈鐵芯11的兩端設(shè)有鐵芯鐵塊13和電路板墊塊14。電路板墊塊14位于線圈鐵芯11靠電路板12的一側(cè)，鐵芯墊塊13位干線圈鐵芯11的另一側(cè)。電路板12上設(shè)有連個(gè)定位孔121、122，電路板墊塊14設(shè)有與連個(gè)定位孔121、122相匹配的兩個(gè)定位柱141、142，電路板12與電路板墊塊14配合滿足;使得線圈鐵芯1l通過電路板墊塊14與電路板12連接組合成一體。

4、產(chǎn)品市場化

該新產(chǎn)品主要依托香港生產(chǎn)力促進(jìn)局的技術(shù)力量，研發(fā)設(shè)計(jì)國內(nèi)首條首套的國產(chǎn)化先進(jìn)設(shè)備，已通過省科學(xué)技術(shù)成果鑒定，具有視覺、力覺的精密機(jī)芯中微細(xì)零件抓取、定位、裝配關(guān)鍵新技術(shù)和新裝置，可以達(dá)到精密手表機(jī)芯無人化和自動化裝配生產(chǎn)，從而解決了鐘表行業(yè)技術(shù)瓶頸問題，提高了產(chǎn)品的精準(zhǔn)率和機(jī)芯的品質(zhì)，降低原材料消耗，提高與日本鐘表抗衡能力，替代進(jìn)口，對我省鐘表業(yè)乃至我國鐘表產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。

該新產(chǎn)品的研制與開發(fā)使每條生產(chǎn)線需要的人員從原來的60名減少到6名，生產(chǎn)能力、成品的精準(zhǔn)率和完好率大大提高，精準(zhǔn)率和完好率從原來的90%提高到98%，實(shí)現(xiàn)了高精密度的手表機(jī)芯質(zhì)量與檔次的提高，降低損耗，成本從原來的3元/只下降到1.8元/只。該新產(chǎn)品投入使用后，使產(chǎn)品質(zhì)量能夠持續(xù)穩(wěn)定，漳州生產(chǎn)石英表機(jī)芯企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量提高近一倍。提高與日本鐘表抗衡能力，打破了原來我國鐘表機(jī)芯由日本龔斷的局面，對福建省鐘表業(yè)乃至我國鐘表業(yè)發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。

5、結(jié)束語

國內(nèi)鐘表機(jī)芯生產(chǎn)企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的大步提升，為企業(yè)自身創(chuàng)造更多的價(jià)值，使國內(nèi)機(jī)芯產(chǎn)品能夠和日本等國家的機(jī)芯一較高下，只有依靠科技進(jìn)步，大膽采用高新技術(shù)，研發(fā)新產(chǎn)品，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)，才能帶動產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升和產(chǎn)業(yè)鏈延伸。手表機(jī)芯自動化生產(chǎn)裝配系統(tǒng)的應(yīng)用正是在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)下因運(yùn)而生，我們也深切的期望手表機(jī)芯自動化裝配系統(tǒng)的應(yīng)用能夠成為國內(nèi)鐘表行業(yè)騰飛的開端。