石 杰

（日本電產(chǎn)三協(xié)電子（東莞）有限公司，廣東東莞 523325）

0 引言

隨著各行各業(yè)的人工成本和生產(chǎn)成本的增加，自動化的應(yīng)用[1]也越來越普遍，企業(yè)為了提高自身的生存力和競爭力，不得不秉持機(jī)械換人的理念，把需要重復(fù)動作崗位交給機(jī)器，從而降低成本。其中光學(xué)防抖馬達(dá)的生產(chǎn)過程中對清洗后的ThB 部組料帶進(jìn)行檢測和裁切的工序也急需從人工檢測和手動裁切轉(zhuǎn)換成全機(jī)器自動檢測和自動裁切的方式來實(shí)現(xiàn)自動化，同時(shí)在實(shí)現(xiàn)自動化的過程中還要保證產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和良品率比人工作業(yè)更好，這樣可以在根本上提升公司在市場上的生存力和競爭力。所以本文優(yōu)先從減少公司人工成本、提升生產(chǎn)效率和良品率方向出發(fā)，設(shè)計(jì)研發(fā)出一種可實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動裁切的切割設(shè)備，里面的結(jié)構(gòu)包括機(jī)架以及設(shè)于機(jī)架的送料機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)。這臺設(shè)備的出現(xiàn)不僅提升了本行業(yè)光學(xué)防抖馬達(dá)ThB 部組料帶檢測和裁切的生產(chǎn)效率和良品率，還同時(shí)讓本行業(yè)逐步向智能制造業(yè)[2]邁進(jìn)。為此，本文從自動檢測和裁切方面探究新型光學(xué)防抖馬達(dá)制造技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果。

1 光學(xué)防抖馬達(dá)ThB自動檢測和裁切方案

光學(xué)防抖馬達(dá)ThB 自動檢測和裁切的切割設(shè)備始終以提升產(chǎn)品品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率和減少工人勞動量為目的，采用自動送料、CCD 自動檢測、自動切割和自動取放料為基本思路，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和良品率，減少公司運(yùn)營成本。

光學(xué)防抖馬達(dá)ThB 自動檢測和裁切的切割設(shè)備由六大機(jī)構(gòu)構(gòu)成：送料機(jī)構(gòu)、高度（鋼球）檢測機(jī)構(gòu)、焊點(diǎn)CCD 檢測機(jī)構(gòu)、不良品切除機(jī)構(gòu)、等分切割機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)。具體工藝流程是送料機(jī)構(gòu)驅(qū)動ThB 部組料帶依序進(jìn)過高度（鋼球）檢測機(jī)構(gòu)、焊點(diǎn)CCD 檢測機(jī)構(gòu)、不良品切除機(jī)構(gòu)、等分切割機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)，CCD 檢測機(jī)構(gòu)用于檢測ThB 部組料帶鋼球焊接狀態(tài)，不良品切除機(jī)構(gòu)主要是將鋼球焊接不良的ThB 部品從料帶上切除，防止不良品流到下一工程中，等分切割機(jī)構(gòu)主要是用于ThB部組料帶切成相同長度，下料機(jī)構(gòu)用于對切好的ThB 部組料帶進(jìn)行收集。

1.1 設(shè)備整體

光學(xué)防抖馬達(dá)ThB 自動檢測和裁切的切割設(shè)備主要由五大部分組成，分別是送料機(jī)構(gòu)、GT 高度檢測機(jī)構(gòu)、CCD檢測機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)。如圖1所示。

圖1 整體機(jī)構(gòu)

1.2 自動檢測和裁切工藝?yán)щy點(diǎn)

（1）由于加工產(chǎn)品是連接不間斷、又小又輕又薄的金屬帶狀材料，要達(dá)到精準(zhǔn)送料的目的，送料機(jī)構(gòu)的必須確保其動作精度及工作穩(wěn)定性。

（2）由于鋼球小，檢測機(jī)構(gòu)部件加工精度要求高，機(jī)構(gòu)安裝位置精度要求高，通過高度檢測判斷鋼球是否脫落或是否組裝到位。

（3）要檢測的焊點(diǎn)小，且激光焊接[3]容易受到外部環(huán)境影響，故焊接不良、焊點(diǎn)偏移等不良情況多發(fā)，要保證不良品不被流到下工程，設(shè)備檢出能量及運(yùn)行穩(wěn)定性要求高。

（4）不良切除機(jī)構(gòu)要保證將不良品切掉的同時(shí)也要確保料帶不起毛邊。

（5）等分切割機(jī)構(gòu)要保證將ThB 部組切割成一定的相同長度的同時(shí)也要確保料帶不起毛邊。

2 自動檢測和裁切的切割機(jī)重要機(jī)構(gòu)

2.1 送料機(jī)構(gòu)

送料機(jī)構(gòu)主要由2 個(gè)動力送料電機(jī)、電機(jī)定位塊、位移氣缸、送料軌道、齒輪盤組成。送料軌道和2 個(gè)電機(jī)定位塊鎖固于基板上，位移氣缸鎖固在電機(jī)定位塊上，動力送料電機(jī)鎖固在氣缸活塞桿前端上受氣缸上下帶動，送料電機(jī)軸端配有齒輪盤，齒輪盤邊緣均勻分布有齒牙可與料帶中心等距孔匹配，當(dāng)齒輪盤轉(zhuǎn)動時(shí)可帶動料帶移動。使用兩個(gè)放置有一定間隔的電機(jī)做動力輸出來帶動料帶的輸送可以有效實(shí)現(xiàn)送料的目的。同時(shí)前后2 個(gè)動力送料電機(jī)轉(zhuǎn)速做到相同且同步，這樣可以避免由于兩電機(jī)送料速度不一致的原因而造成料帶損壞和影響其他機(jī)構(gòu)的正常作業(yè)的問題。圖2所示為送料機(jī)構(gòu)。

圖2 送料機(jī)構(gòu)

2.2 檢測機(jī)構(gòu)

檢測機(jī)構(gòu)分GT 高度（鋼球）檢測組件和CCD 攝像頭[4]焊點(diǎn)檢測組件兩部分。設(shè)備檢測時(shí)先經(jīng)GT 高度（鋼球）檢測組件機(jī)構(gòu)檢測鋼球是否脫落或組裝焊接高度不良，然后經(jīng)CCD 攝像頭焊點(diǎn)檢測組件機(jī)構(gòu)進(jìn)行焊點(diǎn)焊接狀態(tài)及其位置是否正確檢測。GT高度感應(yīng)器鎖固在可調(diào)滑塊上，可調(diào)滑塊鎖固于基板上定位，通過可調(diào)滑塊可調(diào)整校正GT 位置。兩個(gè)CCD 鏡頭鎖固在固定板上調(diào)整到鏡頭正對著送料軌道上方，固定板鎖固在機(jī)架鋁型材上使兩鏡頭基本在同一高度。由于它們需要檢測的部位位于兩個(gè)對立的面，所以CCD 攝像頭設(shè)于所述送料軌道上方，GT高度檢測設(shè)于所述送料軌道下方；因彈片位于料帶對稱的兩邊，所以為了檢測的準(zhǔn)確度，每部分的檢測機(jī)構(gòu)都是兩份。圖3所示為檢測機(jī)構(gòu)。

圖3 檢測機(jī)構(gòu)

2.3 切割機(jī)構(gòu)

切割機(jī)構(gòu)如圖4 所示，包括等分切割模塊和不良切除模塊，不良切除模塊在前，等分切割模塊在后。

圖4 切割機(jī)構(gòu)

（1）不良品切除模塊包括切割動力氣缸、不良切除模具、模具固定機(jī)架。切刀鎖固在動力氣缸軸芯前端受氣缸帶動，動力氣缸鎖固于對應(yīng)的固定機(jī)架上方，不良切除模具鎖固于對應(yīng)固定機(jī)架的下方，切刀穿插在切除模具中受動力氣缸帶動作上下切除動作，下模具有開放孔，同時(shí)固定機(jī)架的下方放有不良品收集盒，當(dāng)作不良切除時(shí)，不良品將掉落在下方的不良品收集盒內(nèi)。

（2）等分切割機(jī)構(gòu)包括等分切割動力氣缸、等分切割模具、對應(yīng)固定機(jī)架。等分切割動力氣缸鎖固于固定機(jī)架上方，等分切割模具鎖固在固定機(jī)架平臺上，等分切割模具分上、下模，動力氣缸活塞桿[5]前端與等分切割上模具固定連接受氣缸帶動作上下移動切割動作。

為了達(dá)到它們的功能，設(shè)置有一個(gè)氣缸控制系統(tǒng)[6]，來實(shí)現(xiàn)料帶位置追蹤的信號接收并動作執(zhí)行信號。

2.4 下料機(jī)構(gòu)

下料機(jī)構(gòu)如圖5所示，由取料工作頭和下料組件。

圖5 下料機(jī)構(gòu)

（1）取料工作頭組件包括2 個(gè)取料吸塊和2 個(gè)取料氣缸，每個(gè)取料吸塊配上一個(gè)取料氣缸，以實(shí)現(xiàn)相同的功能。其中取料吸塊與料帶接觸的那個(gè)端面開有很多小孔，取料時(shí)會通過這些小孔產(chǎn)生吸力來吸住料帶，直到等到收到放料信號時(shí)吸力才會消失，最終實(shí)現(xiàn)取放料動作。機(jī)架設(shè)有一延伸至下料組件的支架，所述支架設(shè)有取料驅(qū)動件，取料驅(qū)動件與取料氣缸傳動連接并驅(qū)動取料氣缸沿支架延伸方向進(jìn)行前后移動，取料氣缸設(shè)于所述送料板上方，取料吸塊與取料氣缸的活塞桿端固定連接，取料氣缸驅(qū)動取料吸塊向送料軌道上方移動。

（2）下料組件包括下料盤、下料架和下料電機(jī)，所述機(jī)架中部設(shè)有放料口，機(jī)架下部設(shè)有下料口，下料電機(jī)驅(qū)動下料架由放料口向下料口方向移動，下料盤設(shè)于放料口，下料盤設(shè)于下料架上。其中為了更好實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的整齊擺放，每排只能放一條料帶和每排放料位置都設(shè)有兩個(gè)定位銷（每排位置相同）來定位料帶。

3 控制系統(tǒng)

設(shè)備具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由三菱PLC FX3G[7]和威綸觸摸屏[8]組成。設(shè)備操作分手動調(diào)整模式和自動模式，運(yùn)用威綸觸摸屏在手動模式下對各動作點(diǎn)獨(dú)立控制和相關(guān)作業(yè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。手動調(diào)整模式是為料帶更換或設(shè)備故障調(diào)機(jī)及設(shè)備初始調(diào)整使用。設(shè)備自動運(yùn)行時(shí)實(shí)施監(jiān)控料帶自動送料機(jī)構(gòu)、料帶自動檢測機(jī)構(gòu)、料帶不良切除機(jī)構(gòu)、料帶切割機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況，控制系統(tǒng)具有自動報(bào)警提示功能，及生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，系統(tǒng)與前工程設(shè)備信息共享。

4 設(shè)備測試及解決的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 設(shè)備運(yùn)行測試

自動檢測和裁切的實(shí)際測試步驟：（1）接通機(jī)器的電，并設(shè)置好檢測系統(tǒng)；（2）通過觸摸面板系統(tǒng)設(shè)置確認(rèn)相應(yīng)參數(shù)；（3）送料機(jī)構(gòu)開始工作，其他機(jī)構(gòu)依次正常運(yùn)行；（4）切割一定數(shù)量，關(guān)閉設(shè)備，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 該機(jī)實(shí)測結(jié)果表

4.2 解決的關(guān)鍵技術(shù)

在實(shí)施過程中主要解決了以下關(guān)鍵點(diǎn)：（1）送料電機(jī)的電機(jī)軸端與送料齒輪傳動[9]連接，送料齒輪設(shè)于送料板上方，送料齒輪表面周設(shè)有齒釘，送料板上表面設(shè)有與齒釘對應(yīng)的齒槽，齒釘位于齒槽內(nèi)，達(dá)到送料的穩(wěn)定和精確；（2）通過高度檢測來對ThB 部組料帶進(jìn)行判斷鋼球是否脫落，有效地提高良品率；（3）通過CCD 攝像頭對ThB 部組料帶進(jìn)行外觀和焊點(diǎn)檢測，在機(jī)架上設(shè)有與CCD 攝像頭連接的顯示屏，通過內(nèi)置程序?qū)hB 部組料帶進(jìn)行焊點(diǎn)比對，并將比對結(jié)果顯示在顯示屏上，從而大大提高良品率；（4）通過故障切割氣缸驅(qū)動故障切刀豎直向下移動，并最終與故障切塊接觸，故障切塊設(shè)有與故障切刀對應(yīng)的切孔，焊點(diǎn)不合格的ThB 部組由切孔掉落，以便于快速對ThB 部組料帶整體進(jìn)行故障切除；（5）通過等分切割氣缸驅(qū)動等分切刀豎直向等分切塊移動，進(jìn)而將ThB部組料帶切割成一定的相同長度，以便于對ThB部組料帶進(jìn)行收集；（6）由取料氣缸驅(qū)動取料吸塊對切成等分的ThB部組料帶進(jìn)行吸取，再由取料驅(qū)動件驅(qū)動取料氣缸移動至下料盤上方，進(jìn)而將ThB部組料帶移動至下料盤處，再由下料電機(jī)帶動下料架進(jìn)而帶動下料盤移動至下料口，進(jìn)而便于操作人員對下料盤內(nèi)的ThB 部組料帶進(jìn)行收集。圖7所示為下料后的產(chǎn)品實(shí)物照片。

圖6 下料后的產(chǎn)品實(shí)物

5 結(jié)束語

本文進(jìn)行了送料機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了ThB 自動檢測和裁切的切割，目前市場上有眾多ThB 自動檢測和裁切的切割設(shè)備，適用于專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備還需深入研究，各行業(yè)自主研發(fā)設(shè)備推動著電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精密生產(chǎn)和批量生產(chǎn)。最重要的方面可以有效地緩解勞動力短缺，改善工人的工作環(huán)境，同時(shí)ThB 自動檢測和裁切的切割的研發(fā)促使高技能人才不斷地成長，全自動化（無人）切割設(shè)備的全面產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用指日可待[10]。