全自動插件機中特定異型元件的自動傳送裝置研究與應用

曹志宏

（蘇州高等職業(yè)技術學校,215104）

全自動插件機中特定異型元件的自動傳送裝置研究與應用

曹志宏

（蘇州高等職業(yè)技術學校,215104）

本文主要闡述在全自動插件機中特定異型元件的自動傳動裝置的設計，從而實現(xiàn)特定異型元件在傳送過程中的振動、排序及極性辨別等功能，達到對特定異型元件的全自動傳送，對異型插件設備的發(fā)展有較大的推動作用。本文主要從異型元件全自動傳送裝置的振動盤、送料軌道、夾料傳送供料裝置和極性辨別換向裝置四個方面的設計做論述。

全自動插件機;特定異型元件;自動傳送裝置;設計

隨著科技發(fā)展，人們對電子元件裝配行業(yè)要求越來越高，人工手插裝配必將被自動化裝配所替代。目前，大部分標準電子元件裝配已達到很高的自動化裝配程度，但非標準的、異型電子元件仍以手工插裝為主，自動化裝配率很低。因此在吸取市場上一些異型插件機技術的基礎上，設計可插裝特定異型元件的新型設備勢必具有實用性，能為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值。

1 特定異型元件生產(chǎn)狀況及設備需求

在家電行業(yè)中大量使用特定異型元件如輕觸開關和食人魚LED，但這些特定異型元件的裝配依然以人工插裝為主。而人工插裝存在諸多不足，如插錯方向、傾斜或掉落、插裝高度不一致等，造成產(chǎn)品報廢、返工、修理、退貨等附加成本。此外，由于人口紅利的消退，產(chǎn)品生產(chǎn)成本大幅提高，產(chǎn)品競爭力下降。因此，更多客戶迫切需要使用自動化裝備來取代人力，降低制造成本，提高競爭力。國外雖然也有此類特定異型元件的裝備，但價格昂貴，使用回報時間長。因此，廣大中小型電子民營企業(yè)迫切需要價廉物美的特定異型元件插裝設備。

2 特定異型元件全自動插件機的設計

特定異型元件全自動插件機設計要求可自動將特定異型電子元件按經(jīng)過振動盤排序通過一套檢測裝置及送料裝置輸送到頭部的正下方，供頭部吸料、按編定的程序以8000點/小時的速度準確地插入到PCB板上。該全自動插裝裝備主要由以下三大部分構成：機械系統(tǒng)部分、控制系統(tǒng)部分、機器視覺系統(tǒng)部分。其中自動傳送機械系統(tǒng)部分自動傳送裝置包含散裝供料系統(tǒng)、極性檢測系統(tǒng)和元件傳送機構。

3 特定異型元件自動傳送裝置的設計

3.1 散裝供料系統(tǒng)

異型元件自動傳送裝置采用散裝送料，用振動盤來實現(xiàn)。目前，國內(nèi)市場上可根據(jù)異型元件的形狀制作相應的振動盤，振動盤通過脈沖電磁鐵，使物料盤內(nèi)的散裝料螺旋排列到出料口。整理后的異型元件排列在軌道上傾斜一定角度前行，在振動盤出口處230mm處，根據(jù)異型物料兩腳間的跨距在方形軌道上豎直滑行至直線軌道。本設備要求傳送裝置的供料速率為200 pcs/min，而國內(nèi)異型元件振動盤供料速率在250pcs/min～400 pcs/ min，考慮到送料軌道需要極性辨別、極性轉換等工序，因此本設備采用雙軌道傳送，使用雙軌道振動盤同時供料給兩個插件頭，滿足傳送裝置供料速率，提升插件速度。

3.2 元件傳送機構

3.2.1 送料軌道的結構設計

通過調(diào)整圖1.1所示的振動盤托板的固定螺絲，使振動盤的料出口與接料軌道的銜接口保持在同一個平面上，使振動盤的料出口與送料軌道的入口的距離保持在0.5mm左右．并使元件順利通過。直線振動器（11）是把振動盤出來的元件繼續(xù)振動前行，振動導軌（2）可根據(jù)元件的寬窄調(diào)整料軌蓋（1）使元件有序的排列到送料軌（9）中間的方形槽中，由擋料鉤（7）擋住元件以待夾料傳送裝置檢測。如果因前面元件卡料或振動盤卡料沒有及時送料，感應開關（5）在感應到?jīng)]元件時及時報警。

圖1.1 送料軌道的結構設計

3.2.2 夾料傳送供料裝置的設計

夾料傳送供料裝置設計如圖1.2所示，該裝置設計包括底座1、沿著X向設置的過料導軌2以及沿著過料導軌2依次設置的方向檢測裝置3、轉向裝置4、廢料檢測裝置5和棄料裝置6，所示安裝底座1裝設有可沿著X向移動和可沿著Y向移動的進位叉片7，該進位叉片7開設有只能容納一個電子元件的送料缺口71，當進位叉片7沿著Y向移動至前方時，該送料缺口71位于過料導軌2的正上方，安裝底座1裝設有定位彈簧81及可沿Y向移動的定位叉片8，定位彈簧81的一端與安裝底座1固定連接，定位彈簧81的另一端與定位叉片8連接，該進位叉片7開設有只能容納一個電子元件的定位缺口82，定位彈簧81未壓縮時，該定位缺口82位于過料導軌2的正上方。如圖1.2所示電子元件由振動盤運送至過料導軌2上，在過料導軌2的運送過程中，電子元件騎跨在過料導軌2的上沿，電子元件的引腳分布在過料導軌2的上沿的兩側，在進位叉片7的作用下，電子元件在過料導軌2的上沿滑動。

當電子元件停留在過料導軌2的左端時，所述進位叉片7沿著Y方向向前移動，直至當前的電子元件位于所述進位叉片7的送料缺口內(nèi)，進位叉片7向前移動的同時推抵定位叉片8向后移動，使定位缺口遠離過料導軌2；隨后，所述進位叉片7沿著X方向向右移動，以使電子元件沿著過料導軌2的上沿向右移動，當進位叉片7沿著X方向向右移動至極限位置之后，所述進位叉片7在沿著Y方向向后移動，該電子元件停留在過料導軌2的上沿的當前位置，進位叉片7向后移動時，所述定位叉片8在定位彈簧81的作用下同步向前移動，直至電子元件位于定位缺口內(nèi)，由于定位叉片8不能在X方向左右移動，從而有效防止了該電子元件偏離其規(guī)定位置，穩(wěn)定性較高。

圖1.2 夾料傳送供料裝置的設計

3.3 極性檢測系統(tǒng)

3.3.1 極性辨別換向裝置結構設計

特定異型元件的極性檢測是將經(jīng)過振動盤排序后的元件逐個經(jīng)過檢測再送入送料導軌的一個重要部件。此部件較為復雜，由檢測結構、傳送結構、夾料結構、換向結構及棄料結構五個小結構組成。其中，檢測器1(定向1)的檢測動作設計如下：當元件方向檢測11檢測時會亮，就可順利的通過到方向檢測12；如果在方向檢測11檢測是不亮，那么在換向結構上就會進行換向動作，然后再送入第二套方向檢測12進行檢測，如果第二次檢測會亮，就可直接通過（見下圖1.3）。檢測器2(定向2)的檢測動作設計如下：當元件在方向檢測21檢測時會亮，那么在換向結構上就會進行換向動作，然后再送入方向檢測22進行檢測；如果在方向檢測21檢測是不亮，就可順利的通過到方向檢測21（見下圖1.4）。

圖1.3 檢測器1檢測定向

圖1.4 檢測器2檢測定向

不管是檢測器1檢測方向還是檢測器2檢測方向在第二次檢測時不亮，系統(tǒng)都會默認為這個元件已損壞，棄料氣缸就會將其棄料。棄料出來的元件會直接掉入棄料口下面安裝的棄料盒里面。檢測1和檢測2旁邊的直線振動器上安裝了一個缺料感應器，當這個感應器感應到缺料時，所對應的檢測器會停止工作，直到有料檢測器才會自動繼續(xù)工作。另外，當檢測器連續(xù)拋料次數(shù)達到3次時，所對應的檢測器也會停止工作。

檢測器極性識別功能電路設計如下：

圖1.5 極性辨別電路圖

4 特定異型元件自動傳送裝置設計總結

該項目設計開發(fā)出完全有自己知識產(chǎn)權的裝備，打破國外壟斷，制約，提高國產(chǎn)產(chǎn)品的市場競爭力，幫助客戶提升了電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造水平，使用該項目產(chǎn)品能夠有效地改善現(xiàn)有電子產(chǎn)品制造水平，應用此類裝備，能夠有效提高產(chǎn)品的合格率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)槍占市場奠定設備基礎。全自動異型元件插裝設備設計成功后可替代15--20個人的勞動，由于自主開發(fā)生產(chǎn)，設備的投資回報可以在12--18個月內(nèi)實現(xiàn)，對類似的異型插裝設備的回報標準是3-5年。而且此設備是全自動送板、檢測方法，具有提升產(chǎn)品品質(zhì)，提高產(chǎn)品直通率。易損少，維修保養(yǎng)費用相當?shù)停浅＿m合中國的中小型電子生產(chǎn)企業(yè)。

通過對項目的研發(fā)，能夠提升我國異型元件插裝設備的關鍵技術上掌握自主知識產(chǎn)權，同時也有利于提高國內(nèi)此類產(chǎn)品的市場競爭。帶動機械配件加工制造、直線運動產(chǎn)品、伺服器產(chǎn)品、氣動產(chǎn)品等配套行業(yè)的技術進步，促進行業(yè)的發(fā)展。

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曹志宏（1960.3），男，漢族，蘇州高等職業(yè)技術學校校長、黨委書記、副教授，畢業(yè)于東南大學無線電專業(yè)，本科，現(xiàn)主要研究職業(yè)教育管理和電子專業(yè)教學方向。主編、主審論著、教材近10余本，省級以上發(fā)表論文10余篇，主持承擔國家級、省級科研課題10余項。

Research and application of automatic transfer device specific sh aped element automatic plug-in machine.

Cao Zhihong
(Suzhou higher occupation technical school,215104)

This paper mainly describes the design of automatic transmission device specific shaped elements inautomatic plug-in machine,in order to achieve specific shaped element vibration,in the transmission process ofsorting and polarity discrimination and other functions,to achieve the automatic transfer of specific shaped element,a greater role in promoting the development of special pieces of equipment inserted.This paper mainly discussed from the vibration plate,profiled element automatic transfe r device feeding track,designs four aspects to clamp conveyingfeeding device and polarity discrimination of reversing device.

device design of automatic transmission automatic plug-in machine special shaped components