王鹏鹏，席思南，苗 岱

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西 太原 030024)

管座自动上料设备的研制

王鹏鹏，席思南，苗 岱

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西 太原 030024)

通过分析光器件行业管座上料的现状，提出了自动上料设备研制的必要性，介绍了管座自动上料设备的工艺流程、技术参数和结构设计；阐述了设备的关键技术。

管座；上料；研制

随着光通信行业的迅速，蓬勃发展，管座自动上料机作为光器件行业管座搬运的专用设备，其应用也会越来越多[1]。目前，国内该行业管座的上料主要依靠人力完成，没有专业的设备。人工上料的产品还存在很多缺陷，例如：手工对位精度不够准确；管座磨损比较严重等。本文介绍一种管座自动上料设备，该设备针对某种型号管座上料工序设计，有效解决了人工上料的诸多缺点，同时对其他型号管座上料机的研制有借鉴意义。

1 设备的工艺流程和技术参数

1.1 工艺流程

管座自动上料设备用于将管座快速从塑料盒装入专用金属盒以供下一工序使用。其中工作要素包括管座，塑料盒和金属盒，如图1所示。

图1 工作三要素

设备的工艺流程：(附图2：工艺流程图)

1) 将左右两侧托盘移动到上料位。

2) 将塑料盒和金属盒放置在左右两侧的托盘上，分别夹紧固定后将托盘移动到工作位。

3) 机器人启动，带动吸嘴将管座从左侧塑料盒中依此取出。

4) 吸嘴带动管座移动到夹爪位置，进行管脚归拢。

5) 吸嘴带动管座移动拍照位进行视觉采集。

6) 吸嘴将管座放置到左侧金属盒。

7) 如果左侧金属盒没有放满，则吸嘴重复3)～6)的动作，直到金属盒放满。当左侧金属盒放满管座，则左侧托盘移动到上料位等待操作者更换新的料盒；同时如果此时右侧托盘已经完成料盒上料，则吸嘴执行3)～7的动作。至此设备启动，左右托盘不停工作。

图2 工艺流程图

1.2 技术参数

1) 损坏率：≤0.01%；

2) 上料效率：≤720件/小时；

3) 工位数：2工位；

4) 电源：220 V±10% 50 Hz；

5) 压缩空气：(0.3～0.7) MPa。

2 设备的结构设计

设备由机械结构和电气控制部分组成。机械结构主要包括：上料平台、金属盒定位组件、塑料盒定位组件、水平多关节机器人、视觉系统、管脚归拢组件等[2]，如图3设备结构图。

2.1 机械结构部分

1) 金属盒定位组件：采用斜托板将金属盒工作面调整至水平，使用两个带导杆气缸对金属盒进行双边夹紧，夹紧力由弹簧调整。

2) 塑料盒定位：对塑料盒六个自由度限定，采用开关门式结构方便上料人员操作。

3) 上料平台：选择电缸作为驱动组件，实现传输的高精度，将机器人操作位与人工上料位分离，保证人员安全。

4) 管脚归拢组件：将管座引脚收拢，保证管座可以平稳插入金属盒中。

5) 视觉系统：采用视觉系统校正管座的位置和角度偏差，保证管座插入的准确性，避免划伤管座。

6) 水平多关节机器人：采用雅马哈高精度水平多关节机器人，保证上料的精度与速度。

图3 结构布局图

2.2 电气控制部分

本设备控制系统以工控机为控制核心，控制4轴机器人、上料平台和视觉系统协调工作，实现管座搬运。采用工控机作为人机交换界面，用于输入搬运参数，实现2种料盒之间的搬运，当管座搬运完成后，声光报警，提示更换料盒。控制系统框图如图4。

图4 电气控制系统框图

设备硬件组成有工控机系统、气路系统等组成。工控机系统：以工控机系统为控制核心，控制相应的执行部件使整机协调运转，实现设备的功能。气路系统：由工控机控制电磁阀及真空电磁阀的通断，实现气缸的顺序动作，完成部件功能。软件控制流程图如图5。

图5 软件控制流程图

3 设备的关键技术

3.1 管座位置的校正

由于塑料盒的加工精度低，管座在塑料盒中的位置偏差相对较大，机器人吸取管座后，管座圆形底盘不能与吸嘴同轴，需要通过视觉系统计算管座位移和角度的偏差，以管座圆形底盘的位置为基准放入金属盒中。

3.2 管座引脚的收拢

为保证管座可以平稳插入金属盒中，需将管座引脚归拢。采用“漏斗”状夹具进行管脚的归拢，吸嘴吸起管座插入合并的夹具中，到位后，夹具分离，管座向上运动，搬运至拍照区。

3.3 管座从塑料盒中的吸取

除了管座在塑料盒中位置偏差大，再者每批次塑料盒尺寸统一性差，增加了管座吸取的难度。解决办法：保证塑料盒的定位精度，对塑料盒X轴与Y轴同时进行定位；控制机器人多次吸取管座，分别在设定位置的X轴与Y轴正负方向0.5 mm位置吸取。由于塑料盒材质软，吸嘴设计了柔性结构，避免吸取过程中管座的反弹。吸嘴柔性机构如图6。

图6 吸嘴柔性机构

3.4 吸嘴的设计

根据塑料盒沉孔的孔径和管座底盘的直径设计吸嘴的外径及内径。吸嘴的外径和内径设计一定的角度，便于吸嘴进入塑料盒沉孔和管座的吸取。其角度由试验所得，附图7：吸嘴。

4 结束语

本文介绍的管座自动上料设备，运行稳定，操作界面简单明了，降低了人工上料强度，提高了产品质量。该设备对其他型号管座上料设备的研制有重要的借鉴意义。随着光器件加工行业的自动化水平的不断提高，预期该类设备会有广阔的应用前景。

图7 吸嘴关键尺寸

[1] 陈谷红.光通信光电子器件的技术发展及市场前景[A].光纤光缆及光器件产品技术研讨会，2011：46-50.

[2] 吴宗泽.机械设计师手册(上册)[M].第2版.北京：机械工业出版社，2008.

[3] 龚利红，刘晓军.常用机械设计公式及应用实例[M].北京：化学工业出版社,2011.

Developing of Tube Socket Automatic Loading Equipment

Wang Pengpeng，Xi Sinan，Miao Dai

(The2ndResearchInstituteofCETC,TaiyuanShanxi030024,China)

This thesis expounds the necessity of the automatic loading equipment though analyzing the tube socket loading mode in optical device industry. It introduces the process, technical parameters and equipment’s structure and expatiates the key technology of the equipment.

tube socket; loading; develop

2017-04-18

王鹏鹏(1987- )，男，山西曲沃人,硕士研究生，主要从事电子专用设备的研发。

1674- 4578(2017)03- 0085- 03

TM921

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