手機(jī)外殼噴涂線自動(dòng)上夾具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

林東旭

摘要

目前，類似手機(jī)、照相機(jī)等產(chǎn)品的塑料外殼要經(jīng)過(guò)三涂三烤工藝來(lái)美化外殼，三涂三烤的完整生產(chǎn)線在市場(chǎng)上也廣泛應(yīng)用。這種噴涂生產(chǎn)線并不僅針對(duì)手機(jī)，也適合其他產(chǎn)品。由于噴涂的產(chǎn)品不固定，所以對(duì)于噴涂前的前處理工序，無(wú)法做出一個(gè)適合所有產(chǎn)品要求的自動(dòng)化設(shè)備或裝置，幾乎都是采用人工來(lái)完成裝配。

【關(guān)鍵詞】手機(jī)殼 手機(jī)殼夾具 噴涂

由于中國(guó)手機(jī)的產(chǎn)量巨大，2015年1-10月止累計(jì)中國(guó)移動(dòng)通信手持機(jī)（手機(jī)）產(chǎn)量1，398，317，876臺(tái)。而一部手機(jī)需要三個(gè)外殼需要噴漆，因此手機(jī)外殼噴涂業(yè)務(wù)也很龐大。隨著人工成本的增加，企業(yè)迫切需要一套專門針對(duì)手機(jī)外殼噴涂線上能進(jìn)行手機(jī)外殼與夾具自動(dòng)裝配的裝置。

手機(jī)外殼自動(dòng)噴涂工藝流程大致為：1來(lái)料檢驗(yàn)（檢驗(yàn)素材是否合格）;2清洗夾具、產(chǎn)品（一般夾具使用二次洗貨水，產(chǎn)品使用超聲波洗貨水清洗）;3.烘干并檢驗(yàn);4.除油（使用白電油除油）;5上夾具;6上掛具;7上線并除塵、除油;8.靜電除塵并預(yù)熱;9噴底漆;10.烘烤固化;11噴中漆（有些工藝只是兩涂則無(wú)此步驟）;12烘烤固化;13噴面漆;14烘烤固化;15下件;16拆夾具;17.檢查并包裝;18入庫(kù)。

為使手機(jī)外殼噴涂質(zhì)量和效率提高，目前較成熟的做法是，人工將手機(jī)外殼裝配到手機(jī)噴涂夾具上，然后再將這個(gè)噴涂夾具連同手機(jī)外殼一起送入噴涂線。將手機(jī)外殼裝配到夾具上的過(guò)程也稱為“上夾具”。由于手機(jī)型號(hào)更新率高，相應(yīng)的夾具也不停更換，目前沒有專門的自動(dòng)化裝置或設(shè)備來(lái)完成手機(jī)外殼上夾具的操作。本文針對(duì)手機(jī)外殼的噴涂前處理工序，設(shè)計(jì)一臺(tái)專門針對(duì)手機(jī)外殼與夾具裝配的自動(dòng)裝置。

本研究具有一定的開創(chuàng)性，可以填補(bǔ)手機(jī)外殼與夾具自動(dòng)裝配的空白，提高自動(dòng)化裝配水平及效率。

本課題的研究是設(shè)計(jì)一種工作裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)外殼與噴涂夾具的組合裝配。

主要包含：夾具輸送、裝配到工作裝置主機(jī)的設(shè)計(jì)，手機(jī)外殼零件的視覺識(shí)別、提取及放置定位，手機(jī)外殼零件與噴涂夾具的組合，噴涂夾具組合工位的四工位旋轉(zhuǎn)裝置，噴涂夾具組合體從工作裝置上分離下架裝置的設(shè)計(jì)。

1本項(xiàng)目的基本技術(shù)方案

工作裝置分三大部分：機(jī)器人裝夾部分、夾具控制部分和夾具裝夾部分。

1.1機(jī)器人裝夾部分

主要流程是，通過(guò)機(jī)器視覺識(shí)別輸送帶上的手機(jī)外殼，然后由機(jī)器人完成抓取手機(jī)外殼和上夾具兩個(gè)動(dòng)作。主要使用技術(shù)如下：

（1）機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)。識(shí)別在移動(dòng)輸送帶上的手機(jī)外殼類型，并將信息進(jìn)行預(yù)處理，獲得手機(jī)外殼的類型、位置、角度信息。主要技術(shù)難點(diǎn)及要求：視覺匹配的設(shè)定、視覺信息的動(dòng)態(tài)采集。

（2）同步跟蹤技術(shù)。視覺識(shí)別系統(tǒng)將匹配成功的手機(jī)外殼位置、角度信息經(jīng)過(guò)視覺控制器的現(xiàn)場(chǎng)總線傳遞給機(jī)器人的控制器，機(jī)器人控制器采用同步跟蹤技術(shù)，計(jì)算出機(jī)器人實(shí)施抓取的位置及擺放旋轉(zhuǎn)角度，并對(duì)機(jī)器人發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令。主要技術(shù)難點(diǎn)及要求：手機(jī)外殼、傳送帶、機(jī)器人三者之間運(yùn)動(dòng)位置的動(dòng)態(tài)同步跟蹤，確保機(jī)器人能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間和恰當(dāng)?shù)奈恢脤?duì)手機(jī)外殼實(shí)施抓取動(dòng)作。

（3）機(jī)器人從輸送帶上實(shí)施對(duì)手機(jī)外殼的快速抓取，在空中通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度校正手機(jī)殼的位置角度，將其轉(zhuǎn)移到夾具上方，完成一次“上夾具”動(dòng)作。主要技術(shù)難點(diǎn)及要求：手機(jī)外殼輕薄易變形，機(jī)器人抓取手機(jī)外殼時(shí)，要求快速穩(wěn)當(dāng);“上夾具”時(shí)，著力點(diǎn)及力度適當(dāng)巧妙，滿足柔性裝配的要求。這里是整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)。

1.2夾具控制部分

該部分由一個(gè)四工位旋轉(zhuǎn)裝置和夾具輸送裝置組成。

（1）夾具輸送裝置的作用。它的主要作用就是將四面型的四爪夾具輸送到夾具上架工位。同時(shí)它還能存儲(chǔ)一定數(shù)量的夾具，這樣就不必安排一個(gè)工人一直守在輸入口放入夾具。

可以節(jié)省人工。

（2）四工位旋轉(zhuǎn)裝置。該裝置有四個(gè)工位，但工作中使用三個(gè)工位，留一個(gè)作為備用。三個(gè)工作工位是：夾具上架工位、手機(jī)外殼裝夾上夾具工位、夾具下架工位，或簡(jiǎn)稱上架工位、上夾具工位、下架工位。四工位旋轉(zhuǎn)裝置可以旋轉(zhuǎn)，在夾具上架完成后，旋轉(zhuǎn)到上夾具工位;上夾具任務(wù)完成后，再旋轉(zhuǎn)到下架工位。本裝置的難點(diǎn)是上夾具工位的設(shè)計(jì)。它需要完成裝夾和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。其中裝夾動(dòng)作要與機(jī)器人配合，是難點(diǎn)和重點(diǎn)。

1.3夾具裝夾部分

夾具裝夾部分是本工作裝置的最主要部分，在裝配夾具工位，需要完成四個(gè)面的裝配任務(wù)，由于手機(jī)外殼與夾具的剛度不足，且裝配空間有限，因此是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

本項(xiàng)目的手機(jī)外殼及夾具體的圖形如圖

1、圖2所示。

本組合裝置主要包含以下幾個(gè)部分：夾具體輸送、裝配到工作裝置主機(jī)的裝置，手機(jī)外殼零件的輸送、放置定位裝置，手機(jī)外殼零件與夾具體的組裝裝置，夾具組合體四工位旋轉(zhuǎn)裝置，夾具組合體從工作裝置上分離下架的裝置。

1.機(jī)座2.夾具體供料輸送帶3.夾具體取料定位裝置4.手機(jī)殼供料裝置5.手機(jī)殼取料定位裝配裝置6.夾具組合體下架裝置7.夾具組合體裝配轉(zhuǎn)位支承裝置8夾具組合體輸出輸送帶

2各個(gè)功能裝置

2.1夾具體供料輸送帶

輸送帶上配置有三個(gè)定位氣缸，可以保證夾具體的定位要求，有序輸送。

2.2夾具體取料定位裝

夾具體供料輸送帶傳送過(guò)來(lái)的夾具體，由夾具體取料定位裝置上的四個(gè)氣缸配合，把夾具體抓取至夾具組合體裝配轉(zhuǎn)位支承裝置，與手機(jī)外殼進(jìn)行四工位的組合裝配。

2.3手機(jī)殼供料裝置

手機(jī)殼放置在料槽里面，由氣缸推送至手機(jī)殼取料位置，再由手機(jī)殼取料定位裝配裝置抓取至夾具組合體裝配轉(zhuǎn)位支承裝置位置與夾具體進(jìn)行裝配。

2.4手機(jī)殼取料定位裝配裝置

抓取由手機(jī)殼供料裝置輸送過(guò)來(lái)的手機(jī)殼，輸送至夾具組合體裝配轉(zhuǎn)位支承裝置位置與夾具體進(jìn)行四工位裝配。

2.5夾具組合體下架裝置

在夾具組合體裝配轉(zhuǎn)位支承裝置位置進(jìn)行夾具組合體四工位裝配以后，由夾具組合體下架裝置抓取，輸送至夾具組合體輸出輸送帶，完成夾具組合體裝配任務(wù)。

2.6夾具組合體裝配轉(zhuǎn)位支承裝置

此位置完成夾具體與手機(jī)殼的裝配，由伺服電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)位以完成四個(gè)工位的裝配。

2.7夾具組合體輸出輸送帶

在夾具組合體四工位裝配以后，由夾具組合體下架裝置抓取至夾具組合體輸出輸送帶，完成本道工序任務(wù)。

在設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要解決以下問(wèn)題：

（1）手機(jī)外殼及夾具體剛性不足，裝夾時(shí)可靠性差，因此首先解決夾具體定位、夾緊及手機(jī)外殼的夾取問(wèn)題。

（2）裝夾中需要精準(zhǔn)定位，否則可能造成裝夾不成功，因此需要解決定位問(wèn)題。

（3）裝配方式、裝配力的大小及方向需要調(diào)整好，否則不容易扣合。

（4）夾具體有4個(gè)裝配面，因此需要解決夾具體的間歇運(yùn)動(dòng)及定位問(wèn)題。

本項(xiàng)目的研究，解決了上述問(wèn)題。填補(bǔ)了手機(jī)外殼與夾具裝配的空白，提高自動(dòng)化裝配水平及效率。

參考文獻(xiàn)

[1]葉增良，劉軍輝.手機(jī)外殼噴涂治具注射模設(shè)計(jì)與模架的改進(jìn)[J].模具制造，2017，17 （02）：34-38.