全自动送料螺丝机技术 - 副本

全自动送料式螺钉锁付技术及应用研究

摘要：本文主要研究并探讨了全自动送料式螺钉锁付技术及其各种应用，分析了适用于此方法的螺钉所需满足的条件，详细介绍了全自动送料螺丝机基本构成及其工作原理，介绍并分析了各种上料方式及其优缺点，着重探讨了各种基于全自动送料螺丝机的螺钉锁付方式，最后分析了各种锁付方式的优缺点及其适用场合。

主题词：全自动送料螺丝机 螺钉 锁付方式

1 引言

螺钉锁付工序广泛出现在各种需要将两件及两件以上零件连接起来的场合，例如，笔记本电脑后盖组装工序，空调外壳组装工序，以及各种连接器生产工序等[1,2]。传统螺钉锁付手段需要操作者一只手握住电动（或气动）螺丝批，另外一只手拾取一颗螺钉，同时将螺钉与螺纹孔、螺丝批与螺钉对准，然后启动螺丝批将螺钉锁入产品，该方法效率低，如果螺钉较小，则不利于操作者手动拾取；螺钉整列机的出现，在一定程度上提高了螺钉锁付效率[3]

，其工作原理是，将螺钉放入螺钉整列机，螺钉经螺钉整列机整列排序后整齐地由料道流出，操作者一只手握住螺丝批，利用安装在螺丝批上的磁性起子头（或真空起子头）吸取一颗螺钉，然后将螺钉锁入产品，虽然该方法与上述方法相比效率有所提升，但对于无磁性并且质量较大的螺钉，使用起来不稳定；本文主要研究的锁钉锁付技术基于全自动送料装置，此技术吸取了上述两种锁付方式的优点，整个锁付过程无需操作者手工拾取螺钉，锁完一颗螺钉后，送料装置会自动输送下一颗螺钉，该方法在保证锁付工作连续性的前提下，能够进一步缩短锁付时间，提高锁付效率。 2 工作原理

2.1工作条件

首先，被锁螺钉必须满足一定条件，才能使用全自动送料螺丝机。螺钉的长径比必须满足以下公式：

1.2L D

（1） 式中，L 为螺钉总长，D 为螺钉最大外径，如图1所示。只有长径比大于等于1.2，螺钉才能稳定地在气管中运动，而不会在运动中改变方向。对于长径比小于1.2的螺钉，不推荐使用此种方法，因为，为确保螺钉能够在气管中流畅运动，气管内壁直径必须大于

螺钉最大直径D ，如果螺钉长度L 小于最大直径D ，那么螺钉很容易改变在气管中的方向，如果螺钉“头下脚上”，则无法将螺钉锁入产品中。

图1 螺钉需满足的条件

2.2工作原理

图2 送料部分结构图 图3 锁付部分结构图

图4 爪头部分结构图 进料管 起子头 螺钉 夹爪头 刀杆轴

气管

进料管

起子头

全自动送料螺丝机主要由四部分构成：整列送料机构，错料机构，吹料机构和锁付机构。整列机构可由三种不同方式实现，分别是振动盘（圆振+直振）整列送料方式，涡轮式整列送料方式，以及升降式整列送料方式。三种方式各有优缺点，振动盘上料稳定可靠，能够容纳的螺钉数量较多，但是成本比较高，噪声大。涡轮式结构紧凑，成本低，但是可容纳的螺钉数量较少，升降式结构简单，单上料不稳定，容易卡死，成本低。螺钉经整列机排序整列后整齐地排列在平振料道上，错料机构将平振上最外面的一颗螺钉错至吹料机构中，将吹料机构气管通气，螺钉即被吹至螺丝批抓头部分，对准产品螺纹孔，启动螺丝批并下压即可完成锁付工作，图2为全自动送料式锁螺丝送机料部分结构图，图3为螺钉锁付部分结构图，图4为爪头部分结构图，爪头部分为浮动结构，螺钉经气管落入爪片中时，螺钉会保持在爪片中，当螺钉被螺丝刀压下时，两个爪片自动张开，从而将螺钉锁入产品中。

3 螺钉锁付技术应用

为满足不同产品、不同批量、不同类型的螺钉锁付要求，可采用不同的锁付方式进行螺钉的组装工作。按全自动上料螺丝机使用方不同，可分为机器锁付方式和手持锁付方式，后者简称手持式；按一次操作可锁付螺钉个数不同，可分为单轴锁付方式和多轴锁付方式；按产品进给方式不同，可分为平移式和转盘式，其中平移式又可分为双轴式和三轴式。

3.1手持锁付方式

手持式自动送锁螺丝机一般都是单轴的，是一手握着电批进行锁付的。传统的锁螺丝方式是一手拿电批一手拿螺丝，用螺丝批对准螺丝进行锁付；手持式自动锁螺丝机相对更高效，它只需一只手对准螺丝孔位就可以了，当锁完一颗螺丝之后只需要提起螺丝批对准下一个螺丝孔锁螺丝就行了，机器会自动在提起螺丝刀的时候将一个螺丝输送到电批嘴下，等待锁下一粒螺丝，如此重复。

其优点是比传统锁螺丝速度快，省人力。而其缺点是，由于锁嘴比起子头要大，对于部分工件锁付时可能会影响视线妨碍对位；在爪片张开时，可能会对产品表面划伤；在一定条件下，较传统方式费力。其适用的场合是，产品较大，不易放在机器上进行锁付的场合；产品批量较小；螺钉锁紧力较小。

3.2机器锁付方式

在手持式自动送锁螺丝机自动送料基础上又添加了机械手或者流水线、工作台、自动控制定位等功能，是螺钉锁付的更高效化的手段。机器锁付方式可根据特定要求实行无人监控，即节约人工成本又提高组装效率。机器锁付方式可根据产品进给方式的不同而分为多种形式，常用的有平移进给锁付方式，转动进给锁付方式，以及多轴锁付方式，每种方式都有其适用场合，要根据实际情况选用。

3.2.1平移进给锁付方式

平移进给锁付方式，顾名思义，产品的进给方向是沿一条或两条直线方向的，图5为拥有一个方向的进给方式，图6为拥有两个方向的进给方式，图中的Z轴方向负责螺丝批升降，以实现螺钉锁付任务，X（或Y）轴方向负责产品自动进给。

这两种锁付方式工作原理类似，首先由工人将产品摆放到相应治具中，再将摆满产品的治具固定到进给机构上，启动机器工作，当螺钉锁付完毕后，机器提示工人卸下产品，重新放入摆满产品的治具。

图5 单进给方向送料

图6 双进给方向送料

该类方法的优点是即能提高螺钉锁付效率，又能减轻工人劳动强度，对于螺钉拧紧力大的场合尤为明显。其缺点是，效率提高不明显。

3.2.2 转动进给锁付方式

另一种双轴机器如图7所示，其中一条轴为Z轴，负责螺丝批升降，而另外一轴为旋转轴，通常情况下，旋转轴一般利用凸轮分割器实现，由安装在凸轮分割器上的转盘实现产品的自动进给。