手機外殼噴涂線自動上夾具系統的設計

林東旭

摘要

目前，類似手機、照相機等產品的塑料外殼要經過三涂三烤工藝來美化外殼，三涂三烤的完整生產線在市場上也廣泛應用。這種噴涂生產線并不僅針對手機，也適合其他產品。由于噴涂的產品不固定，所以對于噴涂前的前處理工序，無法做出一個適合所有產品要求的自動化設備或裝置，幾乎都是采用人工來完成裝配。

【關鍵詞】手機殼 手機殼夾具 噴涂

由于中國手機的產量巨大，2015年1-10月止累計中國移動通信手持機（手機）產量1，398，317，876臺。而一部手機需要三個外殼需要噴漆，因此手機外殼噴涂業務也很龐大。隨著人工成本的增加，企業迫切需要一套專門針對手機外殼噴涂線上能進行手機外殼與夾具自動裝配的裝置。

手機外殼自動噴涂工藝流程大致為：1來料檢驗（檢驗素材是否合格）;2清洗夾具、產品（一般夾具使用二次洗貨水，產品使用超聲波洗貨水清洗）;3.烘干并檢驗;4.除油（使用白電油除油）;5上夾具;6上掛具;7上線并除塵、除油;8.靜電除塵并預熱;9噴底漆;10.烘烤固化;11噴中漆（有些工藝只是兩涂則無此步驟）;12烘烤固化;13噴面漆;14烘烤固化;15下件;16拆夾具;17.檢查并包裝;18入庫。

為使手機外殼噴涂質量和效率提高，目前較成熟的做法是，人工將手機外殼裝配到手機噴涂夾具上，然后再將這個噴涂夾具連同手機外殼一起送入噴涂線。將手機外殼裝配到夾具上的過程也稱為“上夾具”。由于手機型號更新率高，相應的夾具也不停更換，目前沒有專門的自動化裝置或設備來完成手機外殼上夾具的操作。本文針對手機外殼的噴涂前處理工序，設計一臺專門針對手機外殼與夾具裝配的自動裝置。

本研究具有一定的開創性，可以填補手機外殼與夾具自動裝配的空白，提高自動化裝配水平及效率。

本課題的研究是設計一種工作裝置，能夠實現手機外殼與噴涂夾具的組合裝配。

主要包含：夾具輸送、裝配到工作裝置主機的設計，手機外殼零件的視覺識別、提取及放置定位，手機外殼零件與噴涂夾具的組合，噴涂夾具組合工位的四工位旋轉裝置，噴涂夾具組合體從工作裝置上分離下架裝置的設計。

1本項目的基本技術方案

工作裝置分三大部分：機器人裝夾部分、夾具控制部分和夾具裝夾部分。

1.1機器人裝夾部分

主要流程是，通過機器視覺識別輸送帶上的手機外殼，然后由機器人完成抓取手機外殼和上夾具兩個動作。主要使用技術如下：

（1）機器視覺識別技術。識別在移動輸送帶上的手機外殼類型，并將信息進行預處理，獲得手機外殼的類型、位置、角度信息。主要技術難點及要求：視覺匹配的設定、視覺信息的動態采集。

（2）同步跟蹤技術。視覺識別系統將匹配成功的手機外殼位置、角度信息經過視覺控制器的現場總線傳遞給機器人的控制器，機器人控制器采用同步跟蹤技術，計算出機器人實施抓取的位置及擺放旋轉角度，并對機器人發出相應的動作指令。主要技術難點及要求：手機外殼、傳送帶、機器人三者之間運動位置的動態同步跟蹤，確保機器人能在恰當的時間和恰當的位置對手機外殼實施抓取動作。

（3）機器人從輸送帶上實施對手機外殼的快速抓取，在空中通過旋轉角度校正手機殼的位置角度，將其轉移到夾具上方，完成一次“上夾具”動作。主要技術難點及要求：手機外殼輕薄易變形，機器人抓取手機外殼時，要求快速穩當;“上夾具”時，著力點及力度適當巧妙，滿足柔性裝配的要求。這里是整個系統的技術難點和重點。

1.2夾具控制部分

該部分由一個四工位旋轉裝置和夾具輸送裝置組成。

（1）夾具輸送裝置的作用。它的主要作用就是將四面型的四爪夾具輸送到夾具上架工位。同時它還能存儲一定數量的夾具，這樣就不必安排一個工人一直守在輸入口放入夾具。

可以節省人工。

（2）四工位旋轉裝置。該裝置有四個工位，但工作中使用三個工位，留一個作為備用。三個工作工位是：夾具上架工位、手機外殼裝夾上夾具工位、夾具下架工位，或簡稱上架工位、上夾具工位、下架工位。四工位旋轉裝置可以旋轉，在夾具上架完成后，旋轉到上夾具工位;上夾具任務完成后，再旋轉到下架工位。本裝置的難點是上夾具工位的設計。它需要完成裝夾和旋轉動作。其中裝夾動作要與機器人配合，是難點和重點。

1.3夾具裝夾部分

夾具裝夾部分是本工作裝置的最主要部分，在裝配夾具工位，需要完成四個面的裝配任務，由于手機外殼與夾具的剛度不足，且裝配空間有限，因此是本設計的關鍵。

本項目的手機外殼及夾具體的圖形如圖

1、圖2所示。

本組合裝置主要包含以下幾個部分：夾具體輸送、裝配到工作裝置主機的裝置，手機外殼零件的輸送、放置定位裝置，手機外殼零件與夾具體的組裝裝置，夾具組合體四工位旋轉裝置，夾具組合體從工作裝置上分離下架的裝置。

1.機座2.夾具體供料輸送帶3.夾具體取料定位裝置4.手機殼供料裝置5.手機殼取料定位裝配裝置6.夾具組合體下架裝置7.夾具組合體裝配轉位支承裝置8夾具組合體輸出輸送帶

2各個功能裝置

2.1夾具體供料輸送帶

輸送帶上配置有三個定位氣缸，可以保證夾具體的定位要求，有序輸送。

2.2夾具體取料定位裝

夾具體供料輸送帶傳送過來的夾具體，由夾具體取料定位裝置上的四個氣缸配合，把夾具體抓取至夾具組合體裝配轉位支承裝置，與手機外殼進行四工位的組合裝配。

2.3手機殼供料裝置

手機殼放置在料槽里面，由氣缸推送至手機殼取料位置，再由手機殼取料定位裝配裝置抓取至夾具組合體裝配轉位支承裝置位置與夾具體進行裝配。

2.4手機殼取料定位裝配裝置

抓取由手機殼供料裝置輸送過來的手機殼，輸送至夾具組合體裝配轉位支承裝置位置與夾具體進行四工位裝配。

2.5夾具組合體下架裝置

在夾具組合體裝配轉位支承裝置位置進行夾具組合體四工位裝配以后，由夾具組合體下架裝置抓取，輸送至夾具組合體輸出輸送帶，完成夾具組合體裝配任務。

2.6夾具組合體裝配轉位支承裝置

此位置完成夾具體與手機殼的裝配，由伺服電機進行轉位以完成四個工位的裝配。

2.7夾具組合體輸出輸送帶

在夾具組合體四工位裝配以后，由夾具組合體下架裝置抓取至夾具組合體輸出輸送帶，完成本道工序任務。

在設備設計過程中，需要解決以下問題：

（1）手機外殼及夾具體剛性不足，裝夾時可靠性差，因此首先解決夾具體定位、夾緊及手機外殼的夾取問題。

（2）裝夾中需要精準定位，否則可能造成裝夾不成功，因此需要解決定位問題。

（3）裝配方式、裝配力的大小及方向需要調整好，否則不容易扣合。

（4）夾具體有4個裝配面，因此需要解決夾具體的間歇運動及定位問題。

本項目的研究，解決了上述問題。填補了手機外殼與夾具裝配的空白，提高自動化裝配水平及效率。

參考文獻

[1]葉增良，劉軍輝.手機外殼噴涂治具注射模設計與模架的改進[J].模具制造，2017，17 （02）：34-38.