一種光學防抖馬達自動烘烤設備設計

凌斌 廖新明 陳鈞懷

摘要：目前光學防抖馬達組裝點膠后的烘烤工藝基本以人工手動放入烤箱為主，故其效率低下，產品質量不穩定，并存在一定的安全隱患。針對此問題，設計了光學防抖馬達自動烘烤設備。結合先進工業技術，采用一定的機架機構、部品運送機構和電氣設備，研究光學防抖馬達自動進入烤箱烘烤的方法。解決了光學防抖馬達組自動定位精度、受臺移動時其位置精度等問題，設計了獨特的夾取機構及專用馬達放置治具，實現了光學防抖馬達自動烘烤，降低了企業生產成本，提升了光學防抖馬達的品質。

關鍵詞：光學防抖;自動烘烤;烤箱溫度;部品運送機構;夾持組件

中圖分類號：TP23文獻標志碼：A文章編號：1009-9492（2021）12-0254-04

Design of Automatic Baking Equipment for Optical Anti Shake Motor

Ling Bin，Liao Xinming，Chen Junhuai

（ Nidec Sankyo Electronics （ Dongguan） Co. ，Ltd. ，Dongguan，Guangdong 523325，China ）

Abstract：At present，the baking process of optical anti shake motor after assembly and dispensing is basically manual putting into the oven，therefore，ithaslowefficiency，unstableproductqualityandcertainpotentialsafetyhazards. Tosolvethisproblem，theautomaticbakingequipment ofopticalantishakemotorwasdesigned. Combinedwithadvancedindustrialtechnology，acertainframemechanism，parttransportation mechanism and electrical equipment were used to study the method of automatic entry of optical anti shake motor into the oven forbaking. The problems such as the automatic positioning accuracy of the optical anti shake motor group and the position accuracy when the receiver moves were solved. A unique clamping mechanism and a special motor placement fixture were designed. The automatic baking of the optical anti shake motor was realized，the production cost of the enterprise was reduced，and the quality of the optical anti shake motor was improved.

Key words：optical anti shake;automatic baking;oven temperature;parts delivery mechanism;clamping assembly

0 引言

在光學防抖馬達的生產過程中，需要對某些特定部品進行烘烤，現有部品的烘烤一般采用人工放取的方式來進行烘烤作業，此作業方式工作效率低，工作強度大，人工成本高，并且人工作業難以保證烘烤時間的精準，同時也存在手足燙傷隱患，因此有必要予以改進。市場競爭日趨激烈，企業生產勞動力成本的增加，國內各工業企業爭相開展設備革新，各行各業秉持機械換人，從而降低企業成本。其中光學防抖馬達在點膠后的烘烤工序也急需從人工手動不斷改進轉化，針對現有技術存在的不足，實現對部品自動進行烘烤作業，確保烘烤時間的精準，保護技術人員。為了達到上述目的，本文設計了一種自動烘烤設備，包括機架以及設于機架上的烤箱和部品運送機構，烤箱設有烤層，部品運送機構包括部品夾持組件以及夾持驅動組件，夾持驅動組件驅動部品夾持件移動至烤層內。本文從減少企業人力成本、提升企業自動化程度的方向出發，設計研發光學防抖馬達自動烘烤自動化設備，在研發過程中，著重處理如何同時夾取馬達放置受臺、如何精確到達烤層、烤層如何打開和關閉以及烤箱溫度如何保持均勻等問題，對此進行深入探討，在經過一些列的討論與改善后，運用其獨特的夾取機構和專用馬達放置受臺相互配合的設計、烤箱兩側設通風口以及推拉治具的設計，不僅提升了本工序光學防抖馬達烘烤的生產效率以及良品率，還提升了部品良品率，為逐步實現智能制造打下基礎。

1 光學防抖馬達自動烘烤方案

光學防抖馬達自動烘烤[1]始終以提升產品質、減少安全隱患、降低成本、提高生產效率和減少工人勞動強度為目標。在送料組件中，采用氣缸、電池閥以及輔助作用的滑軌，來限制其運動軌跡，從而達到送料以及排出的效果;在部品運送機構中，采用氣缸、導桿、伺服電機、皮帶以及同步帶輪的共同作用下，確保其能準確到達指定位置，夾取馬達放置受臺，并通過氣缸帶動皮帶，驅動同步帶輪，實現烤層推拉組件同步運行，完成烤層拉開及關閉的動作;在烤箱中，通過兩側設有加熱模塊及出風口，來確保烤箱內部溫度相對均勻的基本思路，同時考慮設備故障時，如何快速維修調整，盡可能減少故障維修時間為中心，最終在設計優化、通力協作、有序運行的前提下，實現設備每天高效率生產，減少公司運營成本。

1. 1 設備整體

光學防抖馬達自動烘烤包括機架以及設于機架上的烤箱和部品運送機構，烤箱設有烤層，部品運送機構包括部品夾持組件以及夾持驅動組件，夾持驅動組件驅動部品夾持件移動至烤層內;通過烤箱自動對部品烘烤時間進行規劃，確保烘烤時間的精準，通過部品夾持組件對部品進行夾持，并通過夾持驅動組件驅動部品夾持組件移動，將部品運送至烤箱內烘烤或將部品由烤箱內移除，此設備主要由部品運送機構、送料組件、烤箱、機架、操控系統[2]（觸摸屏、PLC、電磁閥）、機加工零件、光感元件、溫度感應元件、市購品標準件、氣動元件等部分組成。如圖1所示。

1. 2 馬達自動烘烤工藝困難點

（1）部品運送機構、送料組件與上下運送組件均需使用精密電機及氣缸，確保其能到達指定位置且誤差小于0. 1 mm，才能確保各個機構之間無誤差配合;否則，移送精度不足時，部品運送機構中的夾持驅動組件就無法準確夾取送料板上的馬達放置受臺，且也無法準確將其放入到烤層定位孔中，并會撞擊馬達放置受臺造成受臺中馬達散落、劃傷等現象，且浪費人員、時間進行整理，所以設備移送精度為首要考慮要素。

（2）傳統烤箱溫度傳遞[3]有差異，其自下而上的溫度傳遞會導致烤層與烤層之間存在溫差，內部溫度不一致，即存在一種“下熱上冷”的現象;影響到中上層可能存在溫度低于標準值，從而導致馬達膠水未凝固，接著強度達不到標準，降低馬達品質等問題，所以烤箱內部溫度保持一致性也是重要考慮要素。

（3）馬達放置受臺定位孔和每一層烤層中的定位

PIN 設計不合理，會造成部品放置受臺未放到位、夾取過程中撞擊導致部品掉落、夾持組件未準確夾取受臺而報警等眾多問題多發。

（4）烤層推拉組件中的推拉治具與烤層相配合的定位孔需設計間隙配合，預留較充裕的位置，否則會出現烤層未關緊報警問題多發。

2 光學防抖馬達自動烘烤設備重要機構說明

2. 1 部品運送機構

部品運送機構由部品夾持組件、夾持驅動組件、上下運送組件以及烤層推拉組件組成。如圖2所示。

2. 1. 1 夾持驅動、部品夾持組件及送料板

（1）光學防抖馬達自動烘烤設備經過初期試做運行，發現送料板定位銷（兩邊）的外形結構及馬達放置受臺外形對夾持組件能否準確夾取受臺有重要影響，在馬達放置受臺外形設計不合理時，會造成夾持組件撞擊受臺、受臺卡死（一高一低）、夾持組件未夾到位而報警等現象，所以送料板定位銷（兩邊）的外形結構及夾持治具卡槽的相關寸法經過多次檢討、改善及研究設計，最終在滿足光學防抖馬達自動烘烤設備使用的情況下，達到高品質、高產能需求。如圖3所示。

（2）馬達放置受臺與夾持組件治具的結構配合的可行性研究，為了確保馬達放置受臺準確被夾持并且進入烤箱，降低機臺故障報警率，同時延長夾持治具與馬達放置受臺的使用壽命，故而使用與受臺相同材質的治具，對圖4所示的兩種治具配套方案進行了實驗研究，結果表明方案①在夾持過程中出現受臺傾斜情況較多，高度不一致，限位困難;方案②較為適合，夾持治具卡槽與受臺配合良好，受臺被夾持高度基本一致，移動過程中較為穩定，滿足馬達穩定進入烤箱需求。

2. 1. 2 上下運送組件

為了確保上下運送組件滿足烤箱行程及準確到達烤層位置。本設備采用伺服電機[4]帶動同步輪，進而帶動精密絲桿，使部品運送機構可以平穩地上下移動，同時為了保證部品運送機構運行中的平行度和同軸度，在其兩側增加導向軸及滾珠襯套來限制其上下移動的活動軌跡。

2. 1. 3 烤層推拉組件

為了實現推拉烤層，本設備采用氣缸作為驅動元件，帶輪為傳動，帶動兩個推拉治具同時前后運動，達到推拉烤層的目的，且為了保持兩推拉治具運動過程中不發生偏移，在其運動軌跡上增加精密級滑軌，限制其運動方向及位置。如圖5所示。

2. 2 送料組件

送料組件由兩個滑軌、氣缸、送料板組成，主要作用在于與外部搬送裝置對接，通過氣缸驅動，滑軌限制運動軌跡，保證其位移平行度，帶動送料板完成送料與排出動作。其中為了避免馬達放置受臺反置，在兩端定位銷分別采用圓形銷和菱形銷，其受臺對應的孔位也設計相應的形狀，以此作為防呆裝置。

2. 3烤箱溫度存在溫差對部品質的影響

烤箱溫度對部品質存在決定性作用，在光學防抖馬達中，烤箱溫度設定的標準值為85±8℃。若烤箱中溫度低于設定值，則接著劑未達到凝固溫度，從而導致部品接著強度不達標;若溫度高于設定值，則會破壞接著劑內部特性。故而烤箱溫度對部品質十分重要，必須嚴格把控。

考慮到烤箱溫度是否平穩對于部品質起到決定性作用，應避免溫度經過長距離的傳遞，在傳遞過程中損失大量熱能，導致每層溫度之間存在較大差異，形成“下熱上冷”的現象，故而在烤箱左右兩側裝有加熱模塊，并且每層中設有出風口，取代至下而上的烘烤模式，盡量降低熱能損失，使得每層烤層溫度[5] 更加均勻;且為了方便監控每層烤層的溫度，在烤箱內部每層之間都設有溫度傳感器[6]，連接外部PLC，再通過控制面板實時顯示每層溫度，以便對未達到設定值的溫度進行調整，進而達到烤層溫度保持在設定值范圍內的目的，從而保證了部品的品質。

3 控制系統

控制系統由三菱PLC FX 和Proface 控制面板[7]組成。設備操作分為手動操作模式和自動運行模式，在控制面板中按下一時停止后，輸入相應的操作密碼，通過控制面板對設備各氣動執行元件進行單動的獨立控制，根據實際單動位移進行執行元器件的位置補正，以達到設備生產時的精度要求。執行元器件的位置補正調整OK 后便可生產，后續不需要再作調整。手動模式是為治具更換或設備故障調機及設備初始調整使用。自動模式為設備的自動生產時所處的狀態。為了確保生產運行安全，設備的執行元器件單動功能在自動模式下不可操作。

4 解決的關鍵技術

本項目在實施過程中主要解決了以下關鍵點。

（1）精密電機、氣缸、絲桿以及帶輪的相互配合運用使精確性得到保障，通過精密電機[8]、氣缸、絲桿、帶輪及控制系統的結合，在整個運行過程中，不但可以確保設備的穩定運行，而且可以高效、準確、便捷地完成整個自動烘烤工作。

（2）夾持治具卡槽與馬達放置受臺相互配合的設計，使夾持組件可以“快準狠”地夾持和限位馬達放置受臺，使其基本保持在同一高度上，并持續穩定的完成后續放入烤箱的動作，此項設計大降低了夾持組件夾持馬達放置受臺時的不良率，提升機臺作業時的穩定性及工作效率。

（3）推拉組件的設計，在部品運送機構中其有限的空間內，通過氣缸作為驅動，帶動皮帶傳動，進而帶動同步輪，實現兩個推拉治具同步移動到達指定位置，同時為了保證其平行度，在其運動軌跡上增加滑軌來輔助移動，完成空間及資源最大化利用并提高了作業銜接性和工作效率。

（4）烤箱兩側增加熱模塊及出風口設計，極大程度上避免了層與層之間存在較大的溫差，保證了烤箱內溫度分布均勻，從而提升設備穩定性和良品率;在每層之間設溫度傳感器，能實時地傳輸實際溫度到控制面板中，方便外部人員進行監控調節，實現了烤層溫度保持在設定值范圍內，從而節省了設備故障排除時間，提升了工作效率。

5 結束語

本文設計了一種自動烘烤設備，包括機架以及設于機架上的烤箱和部品運送機構，烤箱設有烤層，部品運送機構包括部品夾持組件以及夾持驅動組件，夾持驅動組件驅動部品夾持件移動至烤層內;通過烤箱自動對部品烘烤時間進行規劃，確保烘烤時間的精準，通過部品夾持組件對部品進行夾持，并通過夾持驅動組件驅動部品夾持組件移動，將部品運送至烤箱內烘烤或將部品由烤箱內移除，保護技術人員避免被燙傷。該設備解決了光學防抖馬達點膠后手動烘烤生產效率瓶頸問題，實現了光學防抖馬達烘烤自動化，為目前市場上有眾多烘烤工藝設備提供一類創新的參考，同時也為以后更專業的相關設備研究開發做鋪墊。

參考文獻：

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[8]蔣莉. 可編程控制器在電氣控制中的應用分析[J]. 科技風，2019（26）：76.

第一作者簡介：凌斌（1979-），男，大學專科，工程師，研究領域為IE 及自動化項目的研發及應用。

（編輯：王智圣）