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1、全自動送料式螺釘鎖付技術及應用研究 摘要：本文主要研究并探討了全自動送料式螺釘鎖付技術及其各種應用，分析了適用于此 方法的螺釘所需滿足的條件，詳細介紹了全自動送料螺絲機基本構成及其工作原理，介紹 并分析了各種上料方式及其優(yōu)缺點，著重探討了各種基于全自動送料螺絲機的螺釘鎖付方 式，最后分析了各種鎖付方式的優(yōu)缺點及其適用場合。 主題詞：全自動送料螺絲機 螺釘 鎖付方式 1引言 螺釘鎖付工序廣泛出現在各種需要將兩件及兩件以上零件連接起來的場合，例如，筆 記本電腦后蓋組裝工序，空調外殼組裝工序，以及各種連接器生產工序等 ［1,2］。傳統(tǒng)螺釘鎖 付手段需要操作者一只手握住電動（或氣動）螺絲批

2、，另外一只手拾取一顆螺釘，同時將 螺釘與螺紋孔、螺絲批與螺釘對準，然后啟動螺絲批將螺釘鎖入產品，該方法效率低，如 果螺釘較小，則不利于操作者手動拾??；螺釘整列機的出現，在一定程度上提高了螺釘鎖 付效率［3］，其工作原理是，將螺釘放入螺釘整列機，螺釘經螺釘整列機整列排序后整齊地 由料道流出，操作者一只手握住螺絲批，利用安裝在螺絲批上的磁性起子頭（或真空起子 頭）吸取一顆螺釘，然后將螺釘鎖入產品，雖然該方法與上述方法相比效率有所提升，但 對于無磁性并且質量較大的螺釘，使用起來不穩(wěn)定；本文主要研究的鎖釘鎖付技術基于全 自動送料裝置，此技術吸取了上述兩種鎖付方式的優(yōu)點，整個鎖付過程無需操作者手工拾 取

3、螺釘，鎖完一顆螺釘后，送料裝置會自動輸送下一顆螺釘，該方法在保證鎖付工作連續(xù) 性的前提下，能夠進一步縮短鎖付時間，提高鎖付效率。 2工作原理 2.1工作條件 首先，被鎖螺釘必須滿足一定條件，才能使用全自動送料螺絲機。螺釘的長徑比必須 滿足以下公式： —-1.2 （ 1） D 式中，L為螺釘總長，D為螺釘最大外徑，如圖 1所示。只有長徑比大于等于 1.2， 螺釘才能穩(wěn)定地在氣管中運動，而不會在運動中改變方向。對于長徑比小于 1.2的螺釘， 不推薦使用此種方法，因為，為確保螺釘能夠在氣管中流暢運動，氣管內壁直徑必須大于 螺釘最大直徑D,如果螺釘長度L小于最大直徑 D,那么螺釘很

4、容易改變在氣管中的方 向，如果螺釘“頭下腳上”，則無法將螺釘鎖入產品中。 螺釘 2.2工作原理 圖2送料部分結構圖 起 圖4爪頭部分結構圖 氣管 圖1螺釘需滿足的條件 全自動送料螺絲機主要由四部分構成：整列送料機構，錯料機構，吹料機構和鎖付機 構。整列機構可由三種不同方式實現，分別是振動盤（圓振 +直振）整列送料方式，渦輪式 整列送料方式，以及升降式整列送料方式。三種方式各有優(yōu)缺點，振動盤上料穩(wěn)定可靠， 能夠容納的螺釘數量較多，但是成本比較高，噪聲大。渦輪式結構緊湊，成本低，但是可 容納的螺釘數量較少，升降式結構簡單，單上料不穩(wěn)定，容易卡死，成本低。螺釘經整

5、列 機排序整列后整齊地排列在平振料道上，錯料機構將平振上最外面的一顆螺釘錯至吹料機 構中，將吹料機構氣管通氣，螺釘即被吹至螺絲批抓頭部分，對準產品螺紋孔，啟動螺絲 批并下壓即可完成鎖付工作，圖 2 為全自動送料式鎖螺絲送機料部分結構圖，圖 3 為螺釘 鎖付部分結構圖，圖 4 為爪頭部分結構圖，爪頭部分為浮動結構，螺釘經氣管落入爪片中 時，螺釘會保持在爪片中，當螺釘被螺絲刀壓下時，兩個爪片自動張開，從而將螺釘鎖入 產品中。 3 螺釘鎖付技術應用 為滿足不同產品、不同批量、不同類型的螺釘鎖付要求，可采用不同的鎖付方式進 行螺釘的組裝工作。按全自動上料螺絲機使用方不同，可分為機器鎖付方式和手持鎖

6、付方 式，后者簡稱手持式；按一次操作可鎖付螺釘個數不同，可分為單軸鎖付方式和多軸鎖付 方式；按產品進給方式不同，可分為平移式和轉盤式，其中平移式又可分為雙軸式和三軸 式。 3.1 手持鎖付方式 手持式自動送鎖螺絲機一般都是單軸的，是一手握著電批進行鎖付的。傳統(tǒng)的鎖螺絲 方式是一手拿電批一手拿螺絲，用螺絲批對準螺絲進行鎖付；手持式自動鎖螺絲機相對更 高效，它只需一只手對準螺絲孔位就可以了，當鎖完一顆螺絲之后只需要提起螺絲批對準 下一個螺絲孔鎖螺絲就行了，機器會自動在提起螺絲刀的時候將一個螺絲輸送到電批嘴 下，等待鎖下一粒螺絲，如此重復。 其優(yōu)點是比傳統(tǒng)鎖螺絲速度快，省人力。而其缺點是，由于鎖

7、嘴比起子頭要大，對于 部分工件鎖付時可能會影響視線妨礙對位；在爪片張開時，可能會對產品表面劃傷；在一 定條件下，較傳統(tǒng)方式費力。其適用的場合是，產品較大，不易放在機器上進行鎖付的場 合；產品批量較??；螺釘鎖緊力較小。 3.2 機器鎖付方式 在手持式自動送鎖螺絲機自動送料基礎上又添加了機械手或者流水線、工作臺、自動 控制定位等功能，是螺釘鎖付的更高效化的手段。機器鎖付方式可根據特定要求實行無人 監(jiān)控，即節(jié)約人工成本又提高組裝效率。機器鎖付方式可根據產品進給方式的不同而分為 多種形式，常用的有平移進給鎖付方式，轉動進給鎖付方式，以及多軸鎖付方式，每種方 式都有其適用場合，要根據實際情況選用。

8、3.2.1 平移進給鎖付方式 平移進給鎖付方式，顧名思義，產品的進給方向是沿一條或兩條直線方向的，圖 5為 擁有一個方向的進給方式，圖 6為擁有兩個方向的進給方式，圖中的 Z軸方向負責螺絲批 升降，以實現螺釘鎖付任務， X （或Y）軸方向負責產品自動進給。 這兩種鎖付方式工作原理類似，首先由工人將產品擺放到相應治具中，再將擺滿產品 的治具固定到進給機構上，啟動機器工作，當螺釘鎖付完畢后，機器提示工人卸下產品， 重新放入擺滿產品的治具。 圖6雙進給方向送料 該類方法的優(yōu)點是即能提高螺釘鎖付效率，又能減輕工人勞動強度，對于螺釘擰緊力 大的場合尤為明顯。其缺點是，效率提

9、高不明顯。 322轉動進給鎖付方式 另一種雙軸機器如圖 7所示，其中一條軸為Z軸，負責螺絲批升降，而另外一軸為旋 轉軸，通常情況下，旋轉軸一般利用凸輪分割器實現，由安裝在凸輪分割器上的轉盤實現 產品的自動進給。 此類型鎖付方式要求工人動作節(jié)拍與轉盤節(jié)拍一致，即轉盤每轉一次，工人需擺放好 一只待鎖產品，卸料可由機械手實現。 該類方法的優(yōu)點是連續(xù)性好，在機器能夠可靠運行的前提下，能夠確保產量穩(wěn)定，保 證產品交付。缺點是工人勞動強度增加，壓力增大。 圖7轉動式進給送料 333多軸鎖付方式 多軸鎖付方式，即將以上所介紹的各種方法中的螺絲刀由一把變?yōu)槎喟眩@樣就可在 一次鎖付動

10、作下完成多個螺釘的鎖付工作，可大大提高螺釘的鎖付效率。 4分析 經過上述各種應用方式討論，可根據需要選用不同的形式。每種方式各有優(yōu)缺點，應 根據實際情況選擇合適的方式。表 1為各種螺釘鎖付方式分析對比。 表1各種螺釘鎖付方式分析對比 鎖付方式 效率 勞動強度 成本 適用場合 手持式 低 高 低 產品過大、螺紋孔分布不均勻，產品不易定位 平移進給式 中 中 中 螺紋孔分布均勻，產品大小適中，產品易于定位 轉動進給式 中 中 中 同上 多軸式 高 低 高 螺紋孔在冋一平面且分布均勻，大批量生產 5總結 通過對全自動送料螺絲機技術及其應

11、用的研究及分析，該方法可在靈活的應用在多種 需要鎖付螺釘的場合，可根據不同場合和需要選用合適的鎖付手段，并能夠在一定程度上 提高工作效率、降低工作強度。全自動送料螺絲機技術的成功應用，不僅能夠在螺釘鎖付 工作上發(fā)揮重要作用，還將在螺釘適配、檢測等方面提供有力支持，具有良好的技術和經 濟效益。 參考文獻 [1] 裝配自動化與產品設計（原書第 2版），杰弗里 .布思羅伊德， 2009.3 ，機械工業(yè)出版 社 [2] 自動化機構圖例，第十設計研究院， 1982.6 ，國防工業(yè)出版社 [3] 1200 例實用自動化機械與機構技術咨詢圖冊（第一冊），湖北省技協微機工業(yè)技術交 流中心， 1989 ，湖北省技協微機工業(yè)技術交流中心