王 錦，陳國(guó)強(qiáng)，高 明，郭志華，溫永高

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海 519070）

0 引言

對(duì)于環(huán)境電器風(fēng)扇類的產(chǎn)品配件，如軸流風(fēng)葉、貫流風(fēng)輪，風(fēng)葉或風(fēng)輪軸孔長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變形及開裂現(xiàn)象，會(huì)降低其使用壽命。其中，對(duì)于PP 及AS 材質(zhì)風(fēng)葉的中心位置均會(huì)鑲嵌耐熱性的PC料軸套。

風(fēng)葉或風(fēng)輪整體注塑成型過(guò)程：首先，人工將軸套裝入模腔，關(guān)閉注塑機(jī)門，待注塑完成后再由人工取出風(fēng)葉并去除水口；風(fēng)葉成品的注塑過(guò)程，離不開人工安裝軸套以及開關(guān)注塑機(jī)門的一系列動(dòng)作，使得員工一直在做高重復(fù)性的工作。員工不僅容易疲勞，影響工作效率，而且公司的用工成本居高不下。為此，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，專門設(shè)計(jì)開發(fā)了一款可替代人工作業(yè)的全自動(dòng)風(fēng)葉軸套上料設(shè)備。

1 軸套上料設(shè)備的工藝需求及軸套結(jié)構(gòu)

風(fēng)葉軸套結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。軸套上料設(shè)備的工藝需求如下。

（1）當(dāng)前風(fēng)葉軸套由機(jī)械手取料后，設(shè)備通過(guò)光纖自動(dòng)檢測(cè)，并再供給一件軸套，以此循環(huán)。

（2）振動(dòng)盤儲(chǔ)料至少1 000件，供料節(jié)拍大5件/s。

（3）軸套供料處保證至少3/4露出，方便機(jī)械手夾具取料。

（4）每個(gè)軸套供料的循環(huán)時(shí)間不應(yīng)大于風(fēng)葉的注塑周期35 s。

（5）機(jī)械手夾取軸套位置距離地面高度為1.4 m。

圖1 軸套結(jié)構(gòu)圖

2 軸套上料設(shè)備

2.1 工作原理

圖2所示為軸套上料機(jī)構(gòu)圖，設(shè)備的工作原理[1-2]分析如下。2.1.1 機(jī)構(gòu)的初始位置

（1）圓振器軌道上的光纖S1S1′檢測(cè)到軸套，圓振器處于工作狀態(tài)；

（2）直震器軌道內(nèi)的光纖檢測(cè)到軸套，直震器處于工作狀態(tài)；

2011年底的時(shí)候，有一天鮑老師告訴我，2012年她要到國(guó)外做一年訪問(wèn)學(xué)者，交談中還不忘叮囑我，如果有什么學(xué)習(xí)方面的問(wèn)題，可以給她發(fā)郵件或找她的助教幫助解決。對(duì)此，我表達(dá)了自己的感激之情，并預(yù)祝她在新的一年事業(yè)順利，在國(guó)外生活得愉快。對(duì)于北大平民學(xué)校，我們都堅(jiān)信它會(huì)一直辦下去，并堅(jiān)信我們都會(huì)迎來(lái)更加美好的未來(lái)。

（3）分料機(jī)構(gòu)處于圖2 所示位置，分料機(jī)構(gòu)的氣缸處于伸出狀態(tài)；

（4）上、下移載機(jī)構(gòu)處于上升非工作狀態(tài)；

（5）取料機(jī)構(gòu)的手指氣缸夾緊軸套，處于工作狀態(tài)（高于供料機(jī)構(gòu)面）；

（6）右移載機(jī)構(gòu)處于圖2所示非工作狀態(tài)；

（7）步進(jìn)馬達(dá)處于非工作狀態(tài)狀態(tài)；

（8）D型軸導(dǎo)向臺(tái)上有軸套，處于等待機(jī)械手取料狀態(tài)。

圖2 軸套上料機(jī)構(gòu)

2.1.2 機(jī)構(gòu)的工作原理

軸套的供料過(guò)程共分為3個(gè)階段，具體分析如下。

（1）圓振器將軸套傳送至直震器軌道。當(dāng)光纖S1S1′檢測(cè)無(wú)產(chǎn)品信號(hào)時(shí)，通過(guò)圓振器振動(dòng)將軸套有序排列（D 型孔朝上），再傳送至直振器軌道，直振器將軸套整齊排列于直振器軌道。

（2）軸套傳送至分料氣缸待機(jī)位置。當(dāng)光纖S2S2′檢測(cè)到直振軌道的軸套時(shí)，則分料機(jī)構(gòu)的氣缸將當(dāng)前軸套推出，等待取料機(jī)構(gòu)夾取。

（3）軸套完成最終D 型孔定位。取料機(jī)構(gòu)的手指氣缸夾取軸套，移載機(jī)構(gòu)移動(dòng)將軸套移動(dòng)至D 型軸導(dǎo)向平臺(tái)上方。上、下移載機(jī)構(gòu)下降，同時(shí)，步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，軸套隨之旋轉(zhuǎn)，最后，軸套實(shí)現(xiàn)最終定位。機(jī)械手夾取軸套后，取料機(jī)構(gòu)再次夾取軸套至D 型軸導(dǎo)向平臺(tái)。至此完成一個(gè)上料取軸套的循環(huán)周期。

2.2 動(dòng)作流程

風(fēng)葉軸套自動(dòng)上料的動(dòng)作流程，共分為以下幾道工序，如圖3所示。

2.3 動(dòng)作時(shí)序

風(fēng)葉軸套自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)序分析如圖4 所示，經(jīng)分析可知，每個(gè)軸套上料循環(huán)時(shí)間為11 s，遠(yuǎn)小于產(chǎn)品注塑周期35 s。

2.4 技術(shù)可行性

（1）實(shí)現(xiàn)軸套的持續(xù)上料。震動(dòng)盤容量可裝至少1 000件軸套，振動(dòng)盤持續(xù)振動(dòng)將軸套傳送至螺旋軌道，軌道中上部增加缺口及勾位進(jìn)行篩選，D 型孔朝下的軸套由缺口重新掉落至圓振器內(nèi)，D型孔朝上的軸套則順利進(jìn)入直振軌道。

（2）實(shí)現(xiàn)軸套豎直且D 型孔朝同一方向供料。取料機(jī)構(gòu)抓取軸套，移動(dòng)至D 型軸導(dǎo)向平臺(tái)上方，步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)取料機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)下壓，實(shí)現(xiàn)D型軸的完全定位。

圖3 軸套上料機(jī)構(gòu)動(dòng)作流程圖

圖4 軸套上料機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)序分析圖

（3）實(shí)現(xiàn)治具在模腔內(nèi)吸取風(fēng)葉再將軸套裝入模腔。注塑機(jī)機(jī)械手的治具，為一端帶吸盤可吸取風(fēng)葉，另一端裝有一個(gè)氣動(dòng)手指，其兩個(gè)夾頭上各裝有一個(gè)半圓形的電木夾具，用于夾取軸套。

（4）判斷粉料機(jī)構(gòu)是否有軸套推出。通過(guò)在滑塊位置開孔增加光纖，分料氣缸縮回推動(dòng)軸套過(guò)程中，可通過(guò)光纖感應(yīng)判斷軸套是否歪倒或斷料。當(dāng)檢測(cè)無(wú)軸套時(shí)，光纖開關(guān)信號(hào)反饋至PLC[3-4]，程序控制設(shè)備暫停并通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，由人工處理后再將機(jī)器復(fù)位。

3 軸套自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)

風(fēng)葉軸套自動(dòng)上料設(shè)備[5-10]主要由電箱組件、圓振器、直振器、分料機(jī)構(gòu)、取料機(jī)構(gòu)及左右移載機(jī)構(gòu)構(gòu)成，圖5所示為軸套上料機(jī)構(gòu)的整體效果圖。圖6所示為設(shè)備在車間的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)圓振器、直振器，將產(chǎn)品傳送至設(shè)定位置。對(duì)于取料機(jī)構(gòu)及左、右移載機(jī)構(gòu)均采用氣缸作動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)將軸套傳送至指定位置。旋轉(zhuǎn)定位則使用步進(jìn)馬達(dá)作動(dòng)力，完成對(duì)軸套D型孔的最終定位。

圖5 軸套上料機(jī)構(gòu)整體效果圖

圖6 軸套上料設(shè)備實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景

4 結(jié)束語(yǔ)

基于目前家電行業(yè)存在的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，越來(lái)越多的注塑件需增加嵌件二次成型工序，本文提出了軸套自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論及機(jī)械原理等方法，通過(guò)自主研發(fā)設(shè)計(jì)、繪制三維圖、出工程圖、零件委外加工，及后期組裝調(diào)試，最后研制出了一款實(shí)用型的軸套上料設(shè)備。該設(shè)備的應(yīng)用替代了傳統(tǒng)人工裝軸套的作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)了公司的降本增效的目的。