工廠車間螺釘收集器的設計

趙亞平　邢浩然　宋奇奇　張　琴　張　宏　武璁瑫　秦明明

（蘇州農業職業技術學院，蘇州215008）

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工廠車間螺釘收集器的設計

趙亞平邢浩然宋奇奇張琴張宏武璁瑫秦明明

（蘇州農業職業技術學院，蘇州215008）

摘要：為了滿足工廠車間等場所金屬小部件的有效收集，本文設計了一款小型收集器，該收集器設計成滾筒結構，利用永磁鐵來吸附金屬小部件，并設計一個一鍵式卸荷結構，使得金屬部件自動脫落，避免手工剝落。試驗表明，該收集器結構簡單、操作方便、成本低廉，具有較大的市場需求和推廣應用價值。

關鍵詞：螺釘收集器金屬小部件一鍵式卸荷應用延伸

引言

工廠的生產車間是體現工廠內在形象，是工廠產品生產加工，實現增值的場所，是工廠的真正實現利潤的中心。現代化工廠一定非常注重生產車間管理，它是工廠整個生產管理的重要內容之一。生產車間管理對提升產品質量、降低產品不良成本、提高生產效率等方面有著重要的作用，是工廠實現內部科學、系統、有效管理的重要環節。

工廠車間的裝配工作臺和地面通常會散落許多細小的金屬小部件，甚至鐵屑，例如：螺釘、螺母等。這些小部件如果不及時收集，會嚴重影響生產的環境，甚至導致小部件被不小心混入到設備中，造成嚴重的安全事故。此外，這些小部件若不及時回收，也是一筆不小的浪費。據調查，目前工廠通常是采用人工打掃或磁鐵吸附，然后手工清理的方法，這樣收集起來非常不方便，而且費時費力［1］。因此為了大大的提高工廠生產車間的有效整理、資源充分利用、提升效率，增加收益，設計出一種能滿足金屬小部件收集的工具是非常必要的。

1 收集器的設計要求

根據收集器的工作環境、收集物品的特點等進行了調研，確定了收集器的設計要求如下：

（1）收集器需操作省力、省時，能提高收集效率。

（2）收集器機構簡單、制造成本低、質量輕且易于操作使用。

（3）收集器的結構能實現“一鍵式”卸荷，收集后不需要將螺釘或鐵屑等一顆一顆取下。

（4）收集器結構靈活，可以進行應用延伸，可以通過增加累積組數，使得收集寬度加大，磁鐵體積、強度加大，可以收集體積規格更大的螺釘或鐵件。

（5）收集器可以采用永久磁鐵，也可以采用電磁鐵的方式提供磁力。

2 收集器的總體結構和工作原理

基于以上的設計要求，本文設計的螺釘收集器結構示意圖如圖1所示，主要由手柄、滾軸、左端蓋、磁體座、磁鐵、滾筒、旋鈕、彈簧和軸承夾組成。當手握收集器手柄并向前推動時，收集器中左端蓋、磁體座、磁鐵、滾筒和旋鈕共同組成一個整體繞滾軸轉動。此時磁鐵磁極外露，當遇到螺釘或鐵屑時，會迅速吸附在磁鐵和滾筒構成的槽形空間內。當槽形空間被螺釘等占滿時，吸附困難，滾動開始吃力。這時需要將螺釘和鐵屑卸下來，以便再次實現收集，此收集器能能實現“一鍵式”卸荷，而不需要將螺釘一顆一顆取下，這時只要將外圈滾筒固定，順時針或逆時針旋動旋鈕7角度45°，直到無法旋動為止，磁極隱藏，使得螺釘等脫離磁極，即可輕松將螺釘等收集在容器內。

圖1 螺釘收集器的結構示意圖

3 螺釘收集器關鍵部件的設計

收集器中設計了4個磁體座，通過自身銷釘連接，其結構如圖2所示，軸向累積互鎖連接。收集器中設計了4個滾筒，滾筒也是通過自身銷釘連接，滾筒的組裝示意圖如圖3所示，滾筒采用軸向累積互鎖連接。其中左端蓋和磁體座，磁體座和旋鈕通過銷釘互聯，左端蓋和磁鐵，滾筒和旋鈕之間有腰形滑槽結構，滾筒與旋鈕的組裝示意圖如圖4所示，當施加扭力時可以實現相對運動。磁鐵壓入磁體座，彈簧提供軸向預緊力實現軸向消隙，軸承夾與滾軸在端部鉚死，起到軸向限位的作用。

4 應用延伸

該收集器設計了一鍵式卸荷結構，簡化了操作，同時也可以將永磁鐵改成電磁鐵的方式提供

圖2 磁體座的結構示意圖

圖3 滾筒的組裝示意圖

圖4 滾筒與旋鈕的組裝示意圖

圖5 螺釘收集器的吸附原理示意圖

圖6 螺釘收集器的卸荷原理示意圖

磁力，當其為電磁鐵時，只需增加一個開關，用以啟動或關閉其磁性即可實現收集的作用，因其結構簡單，所以未以圖詳細表示。本收集器不限于本文中所述的手持式小型工作臺的螺釘收集，還可以進行應用延伸，此時可以將該收集器的手柄部分延長，滾筒和磁體座部分軸向延長，增加累積組數，使得收集寬度加大，滾筒和磁體座的直徑加大，磁鐵體積和強度也加大，即可以收集體積規格更大的螺釘或鐵件，此時可以用于車庫或小型停車場內的螺釘，鐵屑收集，有效避免汽車輪胎的損壞，減輕了保潔人員的勞動量，提高了保潔效率。

5 小結

本文所創新設計的螺釘收集器已獲得國家專利授權，其結構簡單、操作方便、工作可靠，目前已在某公司進行樣機制作，單機成本僅需100元左右，具有很強的實用性，經試驗表明，收集器可以收集螺釘等工廠車間的小部件，達到既定的設計要求，并將進行批量生產，具有廣闊的市場前景。

參考文獻

［1］趙亞平，時忠明，李文飛.螺釘收集器：中國，ZL201320574847. 1［P］. 2014-05-21.

［2］聞邦椿,張義民等.機械設計手冊第5版第三卷機械零部件設計［M］.北京：機械工業出版社，2010：15-190.

［3］李小爽，梁友宏.現代化工廠的管控一體化［J］.科技創新與應用,2013，1.

［4］劉立民.6S管理在生產企業中的應用研究［D］.首都經濟貿易大學,2008.

［5］趙洪志.械設計基礎［M］.北京：高等教育出版社，2008.

Screw Collector Design in Factory Workshop

ZHAO Yaping,XING Haoran,SONG Qiqi,ZHANG Qin,ZHANG Hong,WU Congtao,QIN Mingming
（Suzhou Vocational and Technical College of Agriculture, Suzhou 215008）

Abstract:In order to meet effective collection of small metal parts in factory workshop and other places, the paper designed a small collector, which is designed to roller structure. The design used permanent magnets to absorb small metal parts, and design a one-button relief structure that make metal parts fall off, avoid manual peeling. Tests showed that the collector structure is simple with easy operation, low cost, has a large market demand and application value.

Key words:screw collector, small metal parts, unloading a button, extend the application

基金項目：江蘇省高等學校大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號：201512808003Y。