自動安裝交換機網口堵頭設備設計

蒙貴添

摘 要：文章設計一種交換機網口自動安裝堵頭的設備，該設備可應用于多種系列的交換機產品生產。設備通過XYZ定位、移動產品，配合堵頭安裝機構安裝不同位置的堵頭。堵頭采用振動盤進行供料，根據堵頭種類需求設計多款振動盤獨立供料，并配備視覺檢測堵頭供料的方向。該設備能夠解決人工安裝堵頭作業難度大、效率低的問題。該設備適用于交換機種類樣式多、網口數量多、網口種類多的場合，在生產線上得到了廣泛應用。

關鍵詞：交換機 網口 堵頭 自動化

1 引言

在如今這個互聯網社會，交換機與我們的日常生活息息相關，并發揮著重要的作用。交換機的生產過程并不簡單，而且在生產完成后還需要給每一個網口安裝堵頭。堵頭主要起到防塵和防撞的作用。一直以來人工安裝堵頭是一個瓶頸的工站，網口種類多、數量多，堵頭安裝方向難以分辨、堵頭難以安裝等問題，都是人工安裝經常出現的問題點。如何降低人力成本，高效率的安裝堵頭成為了需要攻克的一道難關。

文章將設計一款自動安裝堵頭設備，該設備能適配多種不同大小的產品，設備根據產品型號自動調取對應的生產程序安裝堵頭，堵頭由振動盤分揀排列不斷提供。設備只需人工掃描產品條碼，將產品放到定位機構內，設備即可進入自動作業。振動盤缺少堵頭時，作業員可以在設備運行狀態下，通過設備外部的漏斗管道進行補充。該設備滿足交換機的堵頭安裝需求，減輕人工作業的負擔，優化了瓶頸工站，提高了生產效率。

2 手動安裝堵頭作業流程

當前堵頭物料有三種類型（如圖1所示），作業員要將不同的堵頭分類完成（如圖2所示），根據產品的需求將對應的堵頭安裝到網口上（如圖3所示），并檢查安裝的堵頭有無缺漏、凸起、方向錯誤等問題（如圖4所示）。

3 堵頭自動安裝方案

由于人工安裝堵頭需要逐個確認網口的安裝種類、辨別堵頭的安裝方向、逐一按壓安裝以及安裝完成后的檢查，如此繁瑣的工序使得人們的工作難度大、效率低、容易產生疲勞。為了解決以上問題，文章設計一種自動化設備來替代人工作業。設計方案動作流程如下：

（1）作業員掃描產品條碼、上料，設備自動調出該產品的程序進行生產；

（2）產品定位模組能根據不同的產品大小自動夾緊定位產品，設備根據調出的程序將產品自動定位并通過XYZ滑臺將產品帶到工作區域內；

（3）產品進入工作區域后，通過XYZ帶動產品移動的方式定位到每個堵頭的安裝位置，并且有視覺相機拍照，補償XYZ的偏差值以達到更高的精度；

（4）當前堵頭有三款，需要三款振動盤供料機供料，三款堵頭分別設計三組分料、夾取、安裝組件；

（5）堵頭安裝完成后視覺相機檢查堵頭是否均已安裝且安裝到位；

（6）作業完成，產品回到出/入料區，人工將產品取出設備；

設備所需工時，見表1。

4 結構設計

4.1 整體結構

設備整體結構設計（如圖5所示）：設備下層的機架1選擇用方通焊接，保證設備穩定，自動化作業時不出現搖晃現象；設備上層采用鋁型材支架2，方便安裝，成本低；安裝平臺采用鋼板材質，用于安裝各類結構模組，保證安裝精度；XYZ軸滑臺定位模組3用于定位產品和移動產品，定位組件由絲桿滑臺模組、定位氣缸和定位滾輪組成，能對產品精確定位，定位夾緊模組配有彈簧結構能有效控制按壓產品力度；三款振動盤模組4提供堵頭，有供料的漏斗可以將堵頭從設備外部直接進行供料，無需停止設備即可完成堵頭供應；三個堵頭安裝模組5分別對應三款振動盤4，能將三款振動盤供應的堵頭分別安裝到產品上；設備內部有相機和光源等視覺硬件6，拍照確定堵頭安裝位置，并在安裝完成后檢查安裝是否達到生產要求。電控箱7內放置電氣元件，通過拖鏈模組8將線和氣管接入到設備內的組件。

4.2 主要結構組件和動作

XYZ軸滑臺定位模組有移載產品（如圖6所示）和定位產品（如圖7所示）兩個部分。移載部分的X軸作為帶動最多結構的軸需要選擇相對較大的伺服滑臺9并配合滑軌10使用，Y軸的伺服滑臺11配合滑軌12帶動整個定位模組和產品進行移動，Z軸需要承載的重量比較大，選擇大功率的伺服電機13加減速器14配合一左一右兩條滑軌15使用。作業員將產品掃碼完成后放到入料位置，設備開始運行，定位模組的伺服滑臺16和側定位氣缸17帶動定位組件定位產品，定位時底部滾輪18和側面滾輪19可以避免損傷產品。定位完成后由移載部分將產品輸送到視覺硬件拍照的位置準備開始組裝作業。

組裝作業（如圖8所示）開始前產品會移載到視覺硬件6處，進行拍照進一步確認產品坐標進行補償，達到更高精度作業。入料的同時振動盤模組4（如圖9所示）開始供應堵頭，相機檢測20檢測堵頭在振動盤出來時的朝向，供應的堵頭通過軌道21將堵頭整列排開送到供料位置22，配備一個感應器23檢測是否有堵頭到指定的供料位置。堵頭安裝模組5來取料時，配備一個供料氣缸24可以單獨一顆堵頭送到指定位置讓給堵頭安裝模組5取料，堵頭安裝模組（如圖10所示）由3個氣缸組成，其中伸縮氣缸25伸出旋轉夾爪氣缸26將堵頭夾起，因為是垂直方向取堵頭，但是安裝堵頭的方向為水平方向，所以需要借助一個旋轉氣缸27將堵頭調轉90°，旋轉后伸縮氣缸25伸出，旋轉夾爪氣缸26根據堵頭的安裝角度旋轉將堵頭安裝到產品內。三款振動盤和三個安裝堵頭模組同時作業，依次循環安裝動作，直到全部堵頭都安裝完畢。

最后再由XYZ軸滑臺定位模組配合相機模組對安裝好的堵頭進行拍照，確認堵頭安裝是否達標。檢測完成后將產品送回入料處，松開產品的定位組件，提示作業員作業完成，可以將產品取走。

5 設計總結

本設備針對人工手動安裝堵頭工作效率較低，并且安裝時間長后容易產生疲勞，進一步降低生產效率這一問題，設計了一臺能夠自動供應堵頭并且自動安裝的自動化設備。該設備設計結構簡單合理、作業員操作方便，能夠同時安裝多種不同種類的堵頭，安裝效率非常高能夠廣泛用于自動化技術領域。

參考文獻：

[1]葉偉昌.機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊）[M].北京：機械工業出版社，2001.

[2]宰守剛，王智，孫優賢.交換機在工業以太網中的應用探討[J].化工自動化及儀表2003.

[3]吳宗擇.機械設計師手冊（下冊）[M].北京：機械工業出版社，2005.

[4]張福潤，徐鴻本，劉延林.機械制造技術基礎（第二版）[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[5]邱映輝.機械設計[M].北京：清華大學出版社，2004.

[6]陳鐵鳴.新編機械設計課程設計圖冊[M].北京：高等教育出版社，2003.

[7]岑軍健.非標準機械設計手冊[M].北京：國防工業出版社，2008.