單向器自動裝配機優化設計

田振路 張新聚 韓剛

摘要：針對現有的自動裝配機中的單向器裝配機在彈簧和滾柱裝配裝配安裝效率方面進行改進，減少彈簧和滾柱安裝的工藝動作。通過增加PLC裝置，連接步進電機和星輪夾具，設定程序，實現星輪夾具的定角度旋轉;同樣借助PLC和步進電機，給彈簧和滾珠上料裝置增加滑塊和圓弧導軌裝置，使之和星輪夾具實現位置的對應，進而減少該工位的工藝動作，最終節省了彈簧和滾柱安裝的工藝時間，實現對單向器在裝配效率的改進。

Abstract： In view of the existing automatic assembly machine in the unidirectional assembly machine in the spring and roller assembly efficiency to improve， reduce the spring and roller installation process action. By adding PLC device， connecting stepper motor and star wheel fixture， setting program， the star wheel fixture can rotate at a fixed angle; similarly， with the help of PLC and stepper motor， the spring and ball feeding device is added with slider and arc guide rail device， so as to realize the corresponding position with the star wheel fixture， thus reducing the process action of the station， and finally saving the process time of spring and roller installation To improve the assembly efficiency of the commutator.

關鍵詞：單向器自動裝配機;彈簧和滾柱;PLC

Key words： unidirectional automatic assembly machine;spring and roller;PLC

中圖分類號：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0096-02

0 ?引言

自動裝配機在現有的發展狀況還有著很大的進步空間，并且它的發展還有很多的不足。現對現有的自動裝配機中的單向器自動裝配機裝配效率方面進行改進，現有的單向器在彈簧和滾柱裝配步驟存在裝配工藝動作多的問題，進而影響單向器整體裝配的效率。對該工位進行分解，轉變成三個工位實現對星輪上彈簧和滾柱的裝配，提高單向器的整體裝配的效率。

1 ?總裝配的流程

裝配總流程包括星輪的上料、星輪的第一個槽彈簧和滾柱的安裝、第二個槽的安裝、第三個槽的安裝、墊片和塑料套的上料和安裝，最后裝配好的單向器完成落料，再進行下次裝配循環。現對圖1進行方案設計和改進，改進彈簧和滾珠工位工藝動作繁多的缺點，進而提高裝配效率[1]。

2 ?彈簧和滾柱工位設計方案

對彈簧和滾柱的上料和安裝減少工藝的動作的方案，第一種是把彈簧和滾柱的安裝分為三個工位，對每個工位設置一個彈簧和滾柱上料機構，這樣在裝配效率上能有很快的提高，占用空間較大，對已設計好的單向器裝配機構不太理想;第二種是對彈簧和滾柱的下料的手爪氣缸用機械手代替，實現彈簧和滾柱的安裝，這種方案比增加轉位機構的裝配方案在效率上也有提高，但價格方面就有些昂貴，經濟性方面不劃算;第三種是對放置星輪的夾具單獨設置，增加一個步進電機，使其控制其星輪夾具的角度，從而實現星輪的圓槽和要裝配的彈簧和滾柱的位置對應。在上料裝置下面添加滑塊設備，再增加一個轉盤輪廓相同方向的圓弧導軌，利用電機驅動上料裝置，并且按設定的路線在圓弧導軌上運動，最終實現星輪三個槽內的彈簧和滾柱安裝過程。比較這三種方案，第三種方案對原有的裝置改動較小，經濟性也較好，并且工藝動作減少，進而該工位裝配工位的時間效率有了很大提升，所以這種方案比較合理。而與現有工藝動作多的裝配方案相比，在裝配效率上有了一定的提升。

3 ?星輪夾具設計方案

通過上料機構進行運輸星輪到指定位置，彈簧通過彈簧分料機構進行分料，彈簧吸料氣缸將矩形彈簧吸附后運輸到彈簧校正座將彈簧方向進行再次校正進入送料板的矩形彈簧軌道，滾柱是通過振動盤進行自動上料，通過導料管靠自身重量落入軌道中，彈簧送料氣缸將彈簧推送至滾柱處實現彈簧和滾柱成組出現在送料板彈簧滾柱軌道里[2]。在完成第一組彈簧和滾柱的裝配安裝之后。通過PLC對星輪的夾具座進行編程控制，控制的過程如圖2。PLC直接控制步進電機驅動器，而驅動步進電機與星輪夾具相連，使星輪夾具按照設定的角度轉動，實現星輪按規定的角度的旋轉。等星輪夾具完成第二個槽的位置旋轉完成后，再進行彈簧和滾柱的安裝時，可以直接從下料管對彈簧和滾柱及進行安裝。下一工位同樣通過PLC控制步進電機帶動星輪夾具座進行旋轉，轉到固定的位置時，彈簧和滾柱直接進行裝配安裝，三組彈簧和滾柱安裝完成后，根據原有的單向器落料裝置進行單向器成品的收集[3]。

步進電機與星輪夾具座通過連桿連接，使之星輪夾具座和步進電機建立連接，進而與PLC實現關聯，通過控制PLC的程序設置，實現星輪在該工位進行規定角度的旋轉。PLC根據PLC編程軟件中的“運動控制向導”組態分配[4]，確定Q0.0輸出脈沖信號，Q0.2輸出方向信號，Q0.4輸出使能信號。根據機構的運動速度和轉矩，計算選擇步進電機的型號。再根據實際工作中轉盤需要轉動30°，那么其旋轉角度采集編碼器也應轉動相同的角度[4-5]。對于脈沖旋轉比例為1000P/R的旋轉編碼器來說得輸出（30/360）×1000=84個脈沖，將編碼器輸出的脈沖數記住SPn（給定脈沖數）。PLC共需要通過脈沖發生器輸出84脈沖至驅動器，才可以控制步進電機拖動轉盤轉相應的角度。完成后進行下一角度的計算150°的脈沖數，設置PLC的數值，使之夾具座能帶動星輪再設定的間隔120°的位置旋轉，達到預期的要求。

4 ?彈簧和滾柱上料機構的改進

該裝置的改進方案，同樣的需要PLC和步進電機進行相對應的連接，但是還需要添加一個回程運動，增設導軌和滑塊機構。增設的導軌和滑塊裝置用連桿連接步進電機，就是對圖3裝置底部添加滑塊，添加一段圓弧形的導軌，而導軌的寬度和滑塊的寬度相等，導軌的長度是2個工位之間的距離。控制PLC的程序設置，使步進電機的轉動通過連桿帶動滑塊裝置在圓弧導軌實現1個工位的圓弧長度的移動，在這個工位上安裝好一組彈簧和滾柱后，再繼續移動一個工位，使其彈簧和滾柱上料裝置移動到圓弧導軌的末端，完成三組彈簧和滾柱安裝后，進行回程運動，直至運動到圓弧導軌的起點。

5 ?結語

對現有的單向器自動裝配機裝置研究，分析了單向器組件裝配的效率，彈簧和滾柱工位安裝操作工藝太多，現在把這個工位拆分開來，拆成3個工位，減少其工位裝配的工藝動作，進而節省安裝的時間，裝配效率有了提高，并且增加滑塊和導軌機構，彌補現有裝置的不足，這種理論方案可行的的話，會提高該設備零件的生產率。并且在制造單向器零件裝配方面就會有技術方面的提供，同時也會對企業的經濟效益有很大的幫助和提升。

參考文獻：

[1]張新聚，牛虎利，李亞男，等.單向器自動裝配機機械結構設計[J].機械設計與制造，2018（7）：158-160，164.

[2]張新聚，李亞男.摩托車單向器自動裝配機氣動系統設計[J].河北工業科技，2018，35（3）：204-209.

[3]宋立.基于PLC的步進電機閉環控制系統[J].中國高新科技，2019（24）：86-88.

[4]隋吉超.起動機單向器自動裝配設備氣動和控制系統設計[J].建筑工程技術與設計，2020（6）：4211.

[5]趙銳鋒.步進電動機驅動電路及環形脈沖分配器設計[J].經濟技術協作信息，2011（3）：106-107.