2024年9月3日发(作者：扶痴柏)
一种光学防抖马达CASE自动组装设备
发布时间：2022-01-10T02:18:15.346Z 来源：《科学与技术》2021年28期 作者： 凌斌 王永亮
[导读] 针对市场光学防抖马达CASE组装工艺基本以人工手动放入部品
凌斌 王永亮
日本电产三协电子（东莞）有限公司 广东 东莞 523325
摘要：针对市场光学防抖马达CASE组装工艺基本以人工手动放入部品放置治具为主，因其效率低下，人员浪费，产品品质不稳定的问
题，故设计了光学防抖马达CASE自动组装设备。通过结合现阶段工业技术，采用一定的机架的送料机构、夹料机构和组装台，研究光学防
抖马达CASE自动组装的方法。通过该设备解决了光学防抖马达组自动定位精度、受台移动时其位置精度，独特的夹料机构及专用CASE放
置治具的设计，实现了光学防抖马达CASE自动组装，达到减少企业成本，提升光学防抖马达的品质。
关键词：光学防抖；自动组装；送料机构；夹料机构；组装台
引言
随着市场竞争的日趋激烈，企业生产劳动力成本的增加，国内各工业企业争相开展设备革新，各行各业秉持机械换人，从而降低企业
成本并间接提升效率，其中光学防抖马达CASE组装工序也急需从人工手动放入部品放置治具中不断改进，转化为机器作业，本文从减少企
业人力成本、提升企业自动化程度的方向出发，设计研发光学防抖马达CASE自动组装自动化设备，研发过程中，针对如何夹取、组装及运
送机构之间相互配合等问题，进行深入的探讨，在经过一系列的讨论与改善后，其独特的夹料机构、专用CASE放置治具的设计及智能化的
上料机构，不仅提升了本工序光学防抖马达CASE组装的生产效率，还提升了部品良品率，为逐步实现智能制造打下基础。
为此，本论文从光学防抖马达CASE自动化组装出发，探究光学防抖马达CASE自动组装工序的创新成果。
1 光学防抖马达CASE自动组装方案
光学防抖马达CASE自动组装始终以提升产品品质、减少安全隐患、提高生产效率和减少工人劳动强度为目标。在上料机构上，采用伺
服电机、丝杆、导杆、气缸、电缸等动力源驱动料盘升降治具移动，利用光感原件等感应器监控限制其移动范围，达到自动上料的目的；
在取料机构上，采用可调节行程的电缸、专用夹料治具以及机械手的配合，精准且无损的夹取部品，完成取料动作；在定位、组装机构
上，利用特定治具配合气缸进行限位，再组装到部品放置受台中，实现部品定位及组装的动作为基本思路，同时考虑设备故障时，如何快
速维修调整，尽可能减少故障维修时间为中心，最终在设计优化、通力协作、有序运行的前提下，实现设备每天高效率生产，减少公司运
营成本。
1.1 设备整体
光学防抖马达CASE自动烘烤组装设备主要由JANOME机械手、送料机构、夹料机构、机架、操控系统（触摸屏、PLC、电磁阀）、机
加工零件、光感元件、市购品标准件、气动元件、电子元件等部分组成。如下图1所示
1.2 CASE自动组装工艺困难点
（1）机械手、送料机构与运送平台均需使用精密电机及气缸，确保其能到达指定位置且误差＜0.03mm，才能确保各个机构之间无误差配
合；否则，移送精度不足时，夹料机构中的夹具驱动组件就无法准确夹取料盘中的部品；且也无法准确组装到部品放置受台伤，并会撞击
料盘/部品造成料盘中部品散落、划伤、形变等现象，且浪费人员、时间进行整理，所以设备移送精度为首要考虑要素。
（2）为了让部品便捷快速地放入料盘中，料盘定位槽公差偏大，即料盘与部品之间配合松动，从而导致了料盘中每个部品位置偏差较大，
如夹料机构中的夹具设计及寸法与部品凹槽寸法相近，则在夹具夹取过程中，极易与料盘/部品发生碰撞，导致料盘中部品全部散落，耗费
不必要的人力物力进行整理，所以夹具的寸法及公差如何设计也是重要考虑要素。
（3）部品被夹具驱动组件夹持过程中，部品属于散乱、未被定位状态，在这种状态下无法直接进行组装，如直接组装到部品放置治具中，
会引起部品未装好、划伤、翘起等不良多发；所以在部品组装前，定位机构的如何设计也很重要。
（4）料盘为分体设计，分为胶盒和PET盒。因为批量操作，需方便快捷，所以PET盒设计厚度较薄，经反复清洗后，易出现中心变形，向
上凸起，导致所放置部品高度不一，中间偏高，在夹取机构运行过程中，极易造成夹取机构撞击PET盒，部品散落、损坏等不良发生。
2 光学防抖马达CASE自动组装设备重要机构说明
2.1 夹料机构
夹料机构由夹具和夹具驱动组件组成。如下图2所示
2.1.1夹具、夹具驱动组件及料盘
光学防抖马达CASE自动组装设备经过初期试做运行，发现夹具与部品接触面的设计及部品放置受台的定位PIN对夹料机构能否准确组装
CASE有重要影响。所设计的夹具与部品放置受台配合不良时，会出现夹具撞击受台PIN、部品组装不到位、翘起、表面划伤等不良。故夹
具的设计及部品放置受台的定位PIN相关寸法经过多次检讨、改善及研究设计，最终在满足光学防抖马达CASE自动组装设备使用的情况
下，达到高品质、高产能需求。
2.1.2夹具驱动组件
为了确保夹具可满足部品被准确夹取的需求。本设备采用JANOME 4轴精密机械手带动夹料机构在组装台上移动，同时为了保证部品被准
确夹取的情况下不被损坏，在多次使用气缸进行调整测试都没有达到理想效果后，决定采用行程可调节更加精密的电缸作为夹具驱动组
件。
2.1.3夹具
为了实现部品从料盘中自动组装到部品放置受台上，夹具、部品放置受台及料盘的设计需两两对应，其中夹具作为料盘和部品放置受台之
间的运送部分，其设计不仅要避开部品放置受台PIN的位置，而且与部品接触面寸法相互配合，还要在部品接触面设计高度限位槽；再考虑
到部品所属材料为塑料，硬度较低，极易被外物所划伤，所以为了避免夹具对部品造成损坏，故该夹具采用POM材料，如下图3所示：
2.1.4料盘
PET盒的形变对夹取机构能否准确夹持部品而不撞击部品有重要影响。厚度较薄的PET盒经反复洗净后容易出现中间凸起形变，从而影
响夹取机构在夹取中间部品过程中撞击PET盒，引起PET盒弹性形变，导致部品散落等不良现象。通过更改材料以及厚度等多次综合测试
后，得出更换抗形变系数高的材料及增加厚度可有效预防PET盒形变，从而大概率避免了夹取机构撞击PET盒/部品的不良现象，故而PET盒
质量、抗形变能力对机台效率十分重要，必须严格把控并定期检测，保证机台可持续稳定的运行。
2.2送料机构
送料机构由伺服电机、升降丝杆、导杆、料盘定位气缸、料盘横向移动气缸、料盘移动治具、料盘升降治具、光感元件及气动元件组
成，主要作用在于与外部人员对接，由感应器传达需上料信号，蜂鸣器显示黄灯来提示相关人员进行料盘供给。料盘供给完成后，通过伺
服电机驱动同步带轮，导杆限制运动轨迹，同步带轮带动丝杆转动，从而使左侧料盘升降治具稳步上升，待料盘上升到设定位置，光感元
件触发后，由料盘定位气缸前后夹持料盘完成限位，待右侧料盘升降治具下降到指定位置后，由料盘移动气缸将料盘送至右侧，完成送料
动作。
其中为了避免料盘没有放到指定位置，而直接开始运行，在设定位置处安装了光感元件来监控料盘位置；为了避免料盘横向移动过程
中，左右横向阻力过大，导致料盘移动治具出现前后出现脱节、不平行、不同步的现象发生，在料盘移动前后两端增加两个滑轨，降低横
向阻力，使气缸带动其横向运动时，由滑轨来确保其运动轨迹相对平行，如下图4所示：
2.3 定位机构
定位机构由两个气缸及定位治具组成，其主要作用在于改变部品被夹取时散乱的状态，在料盘中简易夹取后，再到定位机构处由气缸、限
位治具和限位受台共同作用下，进行位置矫正、定位，再组装到部品放置受台中。如下图五所示：
3 解决的关键技术
本项目在实施过程中主要解决了以下关键点：
①精密电机、气缸、丝杆、机械手及光感元件配合运用使机台精确性得到保障，通过精密电机、气缸、丝杆、机械手、光感元件及控制系
统的结合，在整个运行过程中，不但可以确保设备的稳定运行，而且可以高效、准确、便捷的完成整个自动组装工作。
②夹具与料盘寸法相互配合的设计、夹具材料和夹具驱动组件电缸的选择运用、料盘的分体设计、以及PET盒的改善；使夹料机构可以“快
准狠”的夹取部品，而对部品不造成损坏，这些设计大大不但降低了夹料机构划伤部品的不良率，还提高机台持续稳定作业的效率。
③定位机构的设计，在有限的空间内，通过气缸及限位治具，在组装前完成部品定位，改变其散乱的状态，从而降低组装不良引起机台报
警不良率，并提高了作业衔接性和工作效率。
④料盘的分体设计，极大程度上减少定期洗净的工作量，以及增加了自动线上胶盒的通用性；PET盒的材料选择及与夹具相互配合的设
计，在实际运行中避免了因操作失误而引发大量部品散落的不良现象，在某种程度上提升了工作效率和减少资源浪费，为机台稳定运行提
供了保障。
⑤送料机构的便捷性以及智能化，持续不断的优化，提升资源利用率。在各部件稳定运行和制约下，利用电机、气缸和光感元件的相互配
合及限制作用，替代需要人工进行送料的复杂动作，实现送料自动化。
4 结束语
通过本设备设计开发，解决了光学防抖马达CASE手动组装生产效率瓶颈问题，实现了光学防抖马达CASE组装自动化，为目前市场上
有众多组装上料工艺的设备提供一类创新的参考，同时也为以后更专业的相关设备研究开发做铺垫。设备后续的改善推进也将有力地推动
着制造产业的迅速发展，为我国智能制造添砖加瓦。
参考文献
[1]唐顺,肖剑兰,周峰.基于plc的自动送料线控制系统设计[J].轻工科技,2019(07):93-94.
[2]张淑侠.基于plc自动送料机控制系统的设计与实现[J].电声技术,2019(08):49-52.
[3]曹嘉佳.基于FX3U系列PLC和伺服电缸的定位控制系统设计[J].山东工业技术,2018(23):91-92.
[4] 蒋莉莉.可编程控制器在电气控制中的应用分析[J].科技风,2019(26):76.
[5]张小多,张强,武进虎,吴志超,唐剑.电缸在工业自动化的应用与选型简述[J].长江大学,2020(01):43-46
[6]乐涵潇.自动化生产线Proface触屏界面的可用性研究[J].华东理工大学,2018,11:84.
2024年9月3日发(作者：扶痴柏)
一种光学防抖马达CASE自动组装设备
发布时间：2022-01-10T02:18:15.346Z 来源：《科学与技术》2021年28期 作者： 凌斌 王永亮
[导读] 针对市场光学防抖马达CASE组装工艺基本以人工手动放入部品
凌斌 王永亮
日本电产三协电子（东莞）有限公司 广东 东莞 523325
摘要：针对市场光学防抖马达CASE组装工艺基本以人工手动放入部品放置治具为主，因其效率低下，人员浪费，产品品质不稳定的问
题，故设计了光学防抖马达CASE自动组装设备。通过结合现阶段工业技术，采用一定的机架的送料机构、夹料机构和组装台，研究光学防
抖马达CASE自动组装的方法。通过该设备解决了光学防抖马达组自动定位精度、受台移动时其位置精度，独特的夹料机构及专用CASE放
置治具的设计，实现了光学防抖马达CASE自动组装，达到减少企业成本，提升光学防抖马达的品质。
关键词：光学防抖；自动组装；送料机构；夹料机构；组装台
引言
随着市场竞争的日趋激烈，企业生产劳动力成本的增加，国内各工业企业争相开展设备革新，各行各业秉持机械换人，从而降低企业
成本并间接提升效率，其中光学防抖马达CASE组装工序也急需从人工手动放入部品放置治具中不断改进，转化为机器作业，本文从减少企
业人力成本、提升企业自动化程度的方向出发，设计研发光学防抖马达CASE自动组装自动化设备，研发过程中，针对如何夹取、组装及运
送机构之间相互配合等问题，进行深入的探讨，在经过一系列的讨论与改善后，其独特的夹料机构、专用CASE放置治具的设计及智能化的
上料机构，不仅提升了本工序光学防抖马达CASE组装的生产效率，还提升了部品良品率，为逐步实现智能制造打下基础。
为此，本论文从光学防抖马达CASE自动化组装出发，探究光学防抖马达CASE自动组装工序的创新成果。
1 光学防抖马达CASE自动组装方案
光学防抖马达CASE自动组装始终以提升产品品质、减少安全隐患、提高生产效率和减少工人劳动强度为目标。在上料机构上，采用伺
服电机、丝杆、导杆、气缸、电缸等动力源驱动料盘升降治具移动，利用光感原件等感应器监控限制其移动范围，达到自动上料的目的；
在取料机构上，采用可调节行程的电缸、专用夹料治具以及机械手的配合，精准且无损的夹取部品，完成取料动作；在定位、组装机构
上，利用特定治具配合气缸进行限位，再组装到部品放置受台中，实现部品定位及组装的动作为基本思路，同时考虑设备故障时，如何快
速维修调整，尽可能减少故障维修时间为中心，最终在设计优化、通力协作、有序运行的前提下，实现设备每天高效率生产，减少公司运
营成本。
1.1 设备整体
光学防抖马达CASE自动烘烤组装设备主要由JANOME机械手、送料机构、夹料机构、机架、操控系统（触摸屏、PLC、电磁阀）、机
加工零件、光感元件、市购品标准件、气动元件、电子元件等部分组成。如下图1所示
1.2 CASE自动组装工艺困难点
（1）机械手、送料机构与运送平台均需使用精密电机及气缸，确保其能到达指定位置且误差＜0.03mm，才能确保各个机构之间无误差配
合；否则，移送精度不足时，夹料机构中的夹具驱动组件就无法准确夹取料盘中的部品；且也无法准确组装到部品放置受台伤，并会撞击
料盘/部品造成料盘中部品散落、划伤、形变等现象，且浪费人员、时间进行整理，所以设备移送精度为首要考虑要素。
（2）为了让部品便捷快速地放入料盘中，料盘定位槽公差偏大，即料盘与部品之间配合松动，从而导致了料盘中每个部品位置偏差较大，
如夹料机构中的夹具设计及寸法与部品凹槽寸法相近，则在夹具夹取过程中，极易与料盘/部品发生碰撞，导致料盘中部品全部散落，耗费
不必要的人力物力进行整理，所以夹具的寸法及公差如何设计也是重要考虑要素。
（3）部品被夹具驱动组件夹持过程中，部品属于散乱、未被定位状态，在这种状态下无法直接进行组装，如直接组装到部品放置治具中，
会引起部品未装好、划伤、翘起等不良多发；所以在部品组装前，定位机构的如何设计也很重要。
（4）料盘为分体设计，分为胶盒和PET盒。因为批量操作，需方便快捷，所以PET盒设计厚度较薄，经反复清洗后，易出现中心变形，向
上凸起，导致所放置部品高度不一，中间偏高，在夹取机构运行过程中，极易造成夹取机构撞击PET盒，部品散落、损坏等不良发生。
2 光学防抖马达CASE自动组装设备重要机构说明
2.1 夹料机构
夹料机构由夹具和夹具驱动组件组成。如下图2所示
2.1.1夹具、夹具驱动组件及料盘
光学防抖马达CASE自动组装设备经过初期试做运行，发现夹具与部品接触面的设计及部品放置受台的定位PIN对夹料机构能否准确组装
CASE有重要影响。所设计的夹具与部品放置受台配合不良时，会出现夹具撞击受台PIN、部品组装不到位、翘起、表面划伤等不良。故夹
具的设计及部品放置受台的定位PIN相关寸法经过多次检讨、改善及研究设计，最终在满足光学防抖马达CASE自动组装设备使用的情况
下，达到高品质、高产能需求。
2.1.2夹具驱动组件
为了确保夹具可满足部品被准确夹取的需求。本设备采用JANOME 4轴精密机械手带动夹料机构在组装台上移动，同时为了保证部品被准
确夹取的情况下不被损坏，在多次使用气缸进行调整测试都没有达到理想效果后，决定采用行程可调节更加精密的电缸作为夹具驱动组
件。
2.1.3夹具
为了实现部品从料盘中自动组装到部品放置受台上，夹具、部品放置受台及料盘的设计需两两对应，其中夹具作为料盘和部品放置受台之
间的运送部分，其设计不仅要避开部品放置受台PIN的位置，而且与部品接触面寸法相互配合，还要在部品接触面设计高度限位槽；再考虑
到部品所属材料为塑料，硬度较低，极易被外物所划伤，所以为了避免夹具对部品造成损坏，故该夹具采用POM材料，如下图3所示：
2.1.4料盘
PET盒的形变对夹取机构能否准确夹持部品而不撞击部品有重要影响。厚度较薄的PET盒经反复洗净后容易出现中间凸起形变，从而影
响夹取机构在夹取中间部品过程中撞击PET盒，引起PET盒弹性形变，导致部品散落等不良现象。通过更改材料以及厚度等多次综合测试
后，得出更换抗形变系数高的材料及增加厚度可有效预防PET盒形变，从而大概率避免了夹取机构撞击PET盒/部品的不良现象，故而PET盒
质量、抗形变能力对机台效率十分重要，必须严格把控并定期检测，保证机台可持续稳定的运行。
2.2送料机构
送料机构由伺服电机、升降丝杆、导杆、料盘定位气缸、料盘横向移动气缸、料盘移动治具、料盘升降治具、光感元件及气动元件组
成，主要作用在于与外部人员对接，由感应器传达需上料信号，蜂鸣器显示黄灯来提示相关人员进行料盘供给。料盘供给完成后，通过伺
服电机驱动同步带轮，导杆限制运动轨迹，同步带轮带动丝杆转动，从而使左侧料盘升降治具稳步上升，待料盘上升到设定位置，光感元
件触发后，由料盘定位气缸前后夹持料盘完成限位，待右侧料盘升降治具下降到指定位置后，由料盘移动气缸将料盘送至右侧，完成送料
动作。
其中为了避免料盘没有放到指定位置，而直接开始运行，在设定位置处安装了光感元件来监控料盘位置；为了避免料盘横向移动过程
中，左右横向阻力过大，导致料盘移动治具出现前后出现脱节、不平行、不同步的现象发生，在料盘移动前后两端增加两个滑轨，降低横
向阻力，使气缸带动其横向运动时，由滑轨来确保其运动轨迹相对平行，如下图4所示：
2.3 定位机构
定位机构由两个气缸及定位治具组成，其主要作用在于改变部品被夹取时散乱的状态，在料盘中简易夹取后，再到定位机构处由气缸、限
位治具和限位受台共同作用下，进行位置矫正、定位，再组装到部品放置受台中。如下图五所示：
3 解决的关键技术
本项目在实施过程中主要解决了以下关键点：
①精密电机、气缸、丝杆、机械手及光感元件配合运用使机台精确性得到保障，通过精密电机、气缸、丝杆、机械手、光感元件及控制系
统的结合，在整个运行过程中，不但可以确保设备的稳定运行，而且可以高效、准确、便捷的完成整个自动组装工作。
②夹具与料盘寸法相互配合的设计、夹具材料和夹具驱动组件电缸的选择运用、料盘的分体设计、以及PET盒的改善；使夹料机构可以“快
准狠”的夹取部品，而对部品不造成损坏，这些设计大大不但降低了夹料机构划伤部品的不良率，还提高机台持续稳定作业的效率。
③定位机构的设计，在有限的空间内，通过气缸及限位治具，在组装前完成部品定位，改变其散乱的状态，从而降低组装不良引起机台报
警不良率，并提高了作业衔接性和工作效率。
④料盘的分体设计，极大程度上减少定期洗净的工作量，以及增加了自动线上胶盒的通用性；PET盒的材料选择及与夹具相互配合的设
计，在实际运行中避免了因操作失误而引发大量部品散落的不良现象，在某种程度上提升了工作效率和减少资源浪费，为机台稳定运行提
供了保障。
⑤送料机构的便捷性以及智能化，持续不断的优化，提升资源利用率。在各部件稳定运行和制约下，利用电机、气缸和光感元件的相互配
合及限制作用，替代需要人工进行送料的复杂动作，实现送料自动化。
4 结束语
通过本设备设计开发，解决了光学防抖马达CASE手动组装生产效率瓶颈问题，实现了光学防抖马达CASE组装自动化，为目前市场上
有众多组装上料工艺的设备提供一类创新的参考，同时也为以后更专业的相关设备研究开发做铺垫。设备后续的改善推进也将有力地推动
着制造产业的迅速发展，为我国智能制造添砖加瓦。
参考文献
[1]唐顺,肖剑兰,周峰.基于plc的自动送料线控制系统设计[J].轻工科技,2019(07):93-94.
[2]张淑侠.基于plc自动送料机控制系统的设计与实现[J].电声技术,2019(08):49-52.
[3]曹嘉佳.基于FX3U系列PLC和伺服电缸的定位控制系统设计[J].山东工业技术,2018(23):91-92.
[4] 蒋莉莉.可编程控制器在电气控制中的应用分析[J].科技风,2019(26):76.
[5]张小多,张强,武进虎,吴志超,唐剑.电缸在工业自动化的应用与选型简述[J].长江大学,2020(01):43-46
[6]乐涵潇.自动化生产线Proface触屏界面的可用性研究[J].华东理工大学,2018,11:84.