一種微型步進馬達定子組與FPC焊錫夾具機構(gòu)的設(shè)計

廖新明

摘要：微型步進馬達定子組與FPC焊錫作業(yè)基本靠手動作業(yè)，效率低下，同時因工人離職率較高導(dǎo)致新手作業(yè)情況多，從而造成產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定的問題多發(fā)。為此專門研究設(shè)計了微型步進馬達定子組與FPC焊錫設(shè)備專用夾具機構(gòu)，通過結(jié)合現(xiàn)階段的先進工業(yè)技術(shù)，采用精密氣缸驅(qū)動多機構(gòu)聯(lián)動的方式進行馬達定子組與FPC焊錫夾緊，并與三菱PLC及威綸人機界面觸摸屏的控制技術(shù)相結(jié)合，促使微型步進馬達定子組與FPC焊錫夾具機構(gòu)能高效完成部件裝夾?；谖⑿筒竭M馬達定子組與FPC焊錫夾具組裝設(shè)備的研究，通過自動夾具組裝提升了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，減少了企業(yè)人工投入成本，降低了工人的作業(yè)疲勞強度，提高了設(shè)備的自動化效率。

關(guān)鍵詞：微型步進馬達;定子組與FPC焊錫;快速定位;夾具機構(gòu)

中圖分類號：TP23

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-9492（ 2022）02-0155-03

0 引言

經(jīng)濟快速發(fā)展，科技不斷進步，機械自動化設(shè)備的發(fā)展也經(jīng)歷由簡單到復(fù)雜、由低級到高級的變化過程，這是工業(yè)行業(yè)發(fā)展的必然，對于企業(yè)而言，如何能高效地提高經(jīng)濟效益[1]、減少企業(yè)成本是一大課題。目前微型步進馬達定子組與FPC焊錫[2]組裝生產(chǎn)是以人工手動組入FPC再配合輔助定位治具為主的手工生產(chǎn)模式，故人力成本高、作業(yè)效果差異性高，且品質(zhì)穩(wěn)定性不足。通過工程技術(shù)人員在其先決條件下作出一定改進，現(xiàn)行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)某些通用型自動焊錫設(shè)備配套簡易夾緊治具，對于一般焊錫工藝要求不高的情況下相較人工手動焊錫有一定先進性，而由于微型步進馬達定子組與FPC焊錫工藝要求較高，市面上這些通用型自動焊錫設(shè)備已不能很好地滿足其作業(yè)品質(zhì)要求，在這些通用型自動焊錫[3]設(shè)備運行作業(yè)中常常因其簡易夾緊治具設(shè)計不足，經(jīng)常出現(xiàn)夾緊力過大而導(dǎo)致夾傷部件或夾緊力過小而夾固不穩(wěn)等不良狀態(tài)，故微型步進馬達定子組與FPC焊錫急需設(shè)計一套針對性較強、能改善FPC焊錫作業(yè)效果的專用夾具機構(gòu)。本文針對微型步進馬達定子組與FPC焊錫夾具機構(gòu)獨立設(shè)計，以減少公司人工勞動成本、提升產(chǎn)品良品率為目的，使用獨特的夾具機構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了微型步進馬達定子組與FPC穩(wěn)定固定，解決了行業(yè)中因定子組與FPC固定不穩(wěn)定導(dǎo)致焊錫不良多發(fā)的問題，徹底消除了瓶頸工程，提升了微型步進馬達定子組與FPC焊錫夾具機構(gòu)穩(wěn)定性，最終大大提升產(chǎn)品良品率。

1 微型步進馬達定子組與FPC焊錫夾具機構(gòu)

定位焊接治具[4]包括底板、定位塊、驅(qū)動裝置、推升裝置、升降裝置和夾持機構(gòu)。定位塊設(shè)置在底板上，其上設(shè)置有定位槽。推升裝置包括移動板和推升桿，移動板滑動設(shè)置在底板上，推升桿橫向設(shè)置在移動板上。驅(qū)動裝置設(shè)置在底板上，驅(qū)動端與移動板固定連接。升降裝置包括導(dǎo)桿、滑塊和升降板，導(dǎo)桿設(shè)置在底板上，滑塊滑動設(shè)置在導(dǎo)桿上，滑塊之間設(shè)置有支撐桿，升降板設(shè)置在支撐桿上，其上設(shè)置有推升導(dǎo)軌，推升桿滑動設(shè)置在推升導(dǎo)軌內(nèi)。夾持機構(gòu)包括夾持塊，夾持塊轉(zhuǎn)動設(shè)置在升降板和定位塊之間，其上設(shè)置有夾持條，夾持條對稱設(shè)置在定位槽的兩側(cè)。該機構(gòu)對于待焊接件的定位，不僅快速，而且準(zhǔn)確。

2 重要機構(gòu)及部件

2.1 定位焊接治具

如圖1所示，定位焊接治具包括底板1、定位塊2、驅(qū)動裝置3、推升裝置、升降裝置和夾持機構(gòu)[5]。定位塊2設(shè)置在底板1頂部的一側(cè)，其定位塊2上設(shè)置有定位槽21，定位塊2鎖固在定位板11上，定位板11鎖固在底板1上。推升裝置包括移動板41和推升桿42，移動板41滑動設(shè)置在底板1上，推升桿42橫向設(shè)置在移動板41上。驅(qū)動裝置3設(shè)置在底板1頂部的另一側(cè)。支撐桿53橫向設(shè)置在升降板54上，兩端由滑塊52限位，滑塊52設(shè)置在導(dǎo)桿51上，導(dǎo)桿51鎖固于底板1上。夾持塊61連接在升降板54前端，夾持條62安裝在夾持塊61上。

2.2 驅(qū)動裝置以及推升裝置

如圖2所示，驅(qū)動裝置[6]設(shè)置在底板1頂部的另一側(cè)。驅(qū)動裝置3的驅(qū)動端與推動板9相鎖定，推動板9設(shè)置于導(dǎo)塊8上并與移動板41固定連接，當(dāng)驅(qū)動裝置3往前推動時使導(dǎo)塊8及上述機構(gòu)沿著滑軌7往前移動。升降裝置包括兩組導(dǎo)桿51、兩塊滑塊52和一組升降架，兩組導(dǎo)桿51豎直對稱設(shè)置在底板1上，兩塊滑塊52分別滑動設(shè)置在兩組所述導(dǎo)桿51上，兩塊滑塊52之間設(shè)置有支撐桿53，一組升降架包括兩塊升降板54，兩塊升降板54對稱設(shè)置在支撐桿53上，并且兩塊升降板54位于定位塊2和驅(qū)動裝置3之間。任意一塊升降板54上設(shè)置有推升導(dǎo)軌55，推升導(dǎo)軌[7]55沿驅(qū)動裝置3至定位塊2方向逐漸向下傾斜，從而帶動夾緊塊與夾緊條機構(gòu)作收緊活動，起到夾緊部件的效果，若推升導(dǎo)軌55沿驅(qū)動裝置3反向移動則帶動夾緊塊與夾緊條機構(gòu)作展開活動。推升桿42滑動設(shè)置在推升導(dǎo)軌55內(nèi)。

2.3 夾持機構(gòu)

首先將待焊接件放置在定位槽[8]21內(nèi)，然后啟動驅(qū)動裝置3，驅(qū)動裝置3推動推動板9往前同時帶動移動板41前移，移動板41前移時帶動推升桿42前移，由于推升導(dǎo)軌55向前逐漸向下傾斜，而推升桿42保持平行不變，因此升降板54被推升桿42逐漸向上抬起，夾持塊61隨著升降板54的抬高而轉(zhuǎn)動，進而帶動夾持條62轉(zhuǎn)動，兩條夾持條62沿著待焊接件的外側(cè)轉(zhuǎn)動將待焊接件撥動擺正，并將待焊接件夾持穩(wěn)固，最后通過焊錫設(shè)備對待焊接件進行焊錫處理[9]。

2.4 升降板

升降板作為主要受力及傳動部件，其工作特性是頻繁活動，為保證其使用壽命，其工件表面必須有一定的硬度要求，同時考慮到便利于工件加工，可取用硬度較低的材料如S45C材料進行外形尺寸加工，待其加工完成后進行工件熱處理，使工件整體硬度提升上去以達到其硬度要求，升降板中的推升導(dǎo)軌尺寸對T件夾緊效果有著重要影響，故加工要求較高，考慮到推升導(dǎo)軌的外形特征，可優(yōu)先考慮取用慢走絲的放電加工[10]方式進行加工。

2.5 夾緊塊和夾緊條

夾緊塊和夾緊條是直接與部品接觸的工件，其工作特性是頻繁重復(fù)松開夾緊的活動動作，為保證其使用壽命，工件表面必須有一定的硬度要求，同時考慮到便利于工件加工，可取用硬度較低的材料進行外形尺寸加工，待其加工完成后進行工件熱處理，使工件整體硬度提升上去以達到其硬度要求。夾緊塊和夾緊條因與部品有直接接觸，故其接觸面要作拋光處理以防止刮傷部品。

2.6 定位塊

定位塊作為部品限位工件，其外形尺寸精度要求較高，定位塊上頻繁取放部品，為防止定位塊上的定位槽磨損，其工件表面必須有一定的硬度要求，同時考慮到便利于工件加工，可取用硬度較低的材料進行外形尺寸加工，待其加工完成后進行工件熱處理，使工件整體硬度提升上去以達到其硬度要求，定位塊上的定位槽尺寸對工件夾緊效果有著重要影響，故定位槽需要定時清潔及定期檢查。

3 定子組與FPC焊錫夾具機構(gòu)控制系統(tǒng)

FPC焊錫夾具控制系統(tǒng)[11]由基恩士PLC和威綸觸摸屏[12]以及相關(guān)位置感應(yīng)器件組成。系統(tǒng)操作分手動模式和自動模式，在手動模式下運用威綸觸摸屏對夾具機構(gòu)的驅(qū)動執(zhí)行元件進行單動的獨立控制，根據(jù)設(shè)備自動運行模式下的實際動作執(zhí)行時的流暢感，在手動模式下設(shè)備參數(shù)設(shè)置界面設(shè)置調(diào)整相關(guān)執(zhí)行元件的時間參數(shù)。調(diào)整OK后轉(zhuǎn)到自動模式便可實施生產(chǎn)，后續(xù)不需要再作調(diào)整。自動模式為設(shè)備的自動生產(chǎn)時所處的狀態(tài)。為確保生產(chǎn)運行安全，設(shè)備及夾具機構(gòu)的執(zhí)行元器件單動功能在自動模式下不可操作。

4 設(shè)計驗證和結(jié)果分析

4.1 夾具機構(gòu)設(shè)計方案及驗證數(shù)據(jù)

為了確保馬達定子組與FPC焊錫組裝工程品質(zhì)，減少不良品產(chǎn)出，研究設(shè)計了3種配套方案：（1）采用伺服電缸作為驅(qū)動件配合簡易夾具;（2）采用伺服電缸作為驅(qū)動件配合本文的專用夾具;（3）采用氣缸作為驅(qū)動件配合本文的專用夾具。通過使用同設(shè)備分別配套上述3種夾具機構(gòu)生產(chǎn)相同數(shù)量、相同機種產(chǎn)品以作驗證，如表1所示。

4.2 主要技術(shù)指標(biāo)

自動化裝配機主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

5 結(jié)束語

設(shè)計了一種定位快速精準(zhǔn)的自動焊接治具。設(shè)置有自動定位夾持待焊接件的夾持機構(gòu)，同時配置有用于驅(qū)動夾持機構(gòu)運行的驅(qū)動裝置、推升裝置和升降裝置，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置推升裝置移動，進而推動升降裝置上升，夾持機構(gòu)隨著推升裝置的上升而轉(zhuǎn)動，夾持機構(gòu)中的夾持條在轉(zhuǎn)動過程中撥動待焊接件，將待焊接件快速準(zhǔn)確定位好，并將待焊接件夾持住。在實施過程中主要解決了以下關(guān)鍵點。

（1）定位焊接治具移動板的底部設(shè)置有導(dǎo)塊;導(dǎo)塊滑動套設(shè)在所述滑軌的外側(cè)，移動板滑動設(shè)置在所述滑軌上，有效快速定位FPC與定子組。

（2）驅(qū)動裝置以及推升裝置，驅(qū)動雙輸出，提高本夾具機構(gòu)的使用率。

（3）獨特的夾持機構(gòu)通過升降板的一端和定位塊，利用對稱夾持條兩側(cè)的定位槽的快速自動校對。

通過解決以上關(guān)鍵點，大大提高了該設(shè)備的使用效率，同時降低因產(chǎn)品定位偏移造成的自動焊錫問題，使設(shè)備效率到達以前舊組裝工藝的數(shù)倍，效果明顯。

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