微动开关自动装配设备是将微动开关自动安装到电路板上的一种自动化设备，设计的核心部分为微动开关振动分料装置以及抓持机械手，解决了微小元件人工安装效率低下精度不足的问题。
主要介绍其机械结构以及分料、抓持、安装的原理，同时也对控制部分加以说明。

　　关键词：微动开关 自动化 分料 抓持 安装
　　中图分类号：TN42 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-043-03
　　1引言
　　在集成电气元件的设计中，微动开关以其触点间距小、动作行程短、按动力小、通断迅速的优点，被广泛的应用于家用电器、军用产品当中。
但与此同时，由于微动开关体积小重量轻，结构多变而复杂，目前，在国内微动开关的安装主要是依靠手工安装，因而大批量安装效果并不理想，难以保证精度，工作效率低，劳动强度大，因此实现微动开关的自动化装配是一项十分重要的实用化工程，关系到电子电气产品的成本和质量。

　　微动开关自动化装配线是通过振动分料使微动开关姿态统一，并由后续传动装置将其送至安装平台，由机械手对其进行抓持并最终安装到电路板上。
其为可循环使用的设备，完全取代了人力完成的所有工序。
由此可见，此装配系统应有机械本体，驱动传动系统，信号采集传递和控制系统组成，其中振动分料的效率，抓持机械手的精度以及控制系统的稳定性是此装配线设计的核心部分。
目前，国内对于微小元件安装的研究并不是很广泛，只有少数的论文提及，并没有完整的可行性方案。

　　值得说明的是，微动开关内部结构种类繁多，本文以依靠两侧支脚固定于电路板上的微动开关为研究对象。
其结构特点是金属簧片触点在零件中间，两侧有带有倒钩的支脚，并向外形成一定的角度。
安装时需将两个支脚插入电路板上相应的孔中，依靠支脚上的倒钩和其向外的角度固定在电路板上，结构视图如图1。

　　2振动分料机的结构与原理
　　因为微动开关体积小质量轻且多个微动开关常不规则的牵连在一起不易分离，所以微动开关振动分料机在提高装配效率方面的作用要大于用于微动开关抓持与安装的机械手。
振动分料机主要由振动分料盘，分料导轨以及送回传送带组成，在分料盘，导轨以及基座上分别固定偏心电机产生振动。
其主要功能是将姿态不符合要求的微动开关剔出分料轨道，重新送回分料盘进行振动分料。
振动分料的结果是将所有符合要求的微动开关通过后续的传送装置间隔的传输到机械手抓持的工作台上。
在整个分料过程中一定要尽量保证相对数量多的微动开关是符合姿态要求的从而不会影响到后续的工作。

　　微动开关的姿态可以分为三大类五小类。
第一大类是几个开关牵连在一起或者单个微动开关发生变形出现不规则形状而产生的不规则姿态。
第二大类与第三大类都是规则姿态，其中第二大类是微动开关支脚朝上，第三大类是微动开关支脚朝下，且规则姿态的两大类又分支脚靠左（相对分料导轨）与支脚靠右两小类。
我们通过实验发现支脚朝上的微动开关因为重心广东深圳专业家用中频治疗仪产品设计公司医疗市场发展与医疗投资战略的优化思考较低，所以大多数从分料盘上振落下来的微动开关都是支脚朝上的。
在支脚朝上的两小类姿态中我们选择支脚朝上且靠右的微动广东深圳专业B超产品设计公司从人文视角看产品设计开关为我们预期的输出姿态，这样能够保证尽可能多的微动开关符合我们的姿态要求。

　　分料主要分为三个步骤，第一步是将成堆的微动开关放到带有孔的分料盘上，所有微动开关随着振动连续进行微小位移，当振动到孔中则掉落下来进入分料导轨。
通过第一步骤成堆的微动开关将间隔掉落下来，而且部分牵连在一起的微动开关也会在从孔中掉落或落到分料导轨的过程中因为振动和撞击分离。
微动开关在分料导轨中会因为振动与导轨的斜度继续向前运动而且会因为导轨变细侧向运动。
分料的第二步是在导轨中设置一个封闭口，如图2。
根据测量，支脚朝上的微动开关要比支脚朝下的微动开关在高度上少1mm左右，通过对封闭口高度的恰当设置，支脚朝下的微动开关将不能通过封闭口而是从一侧掉出分料轨道，形状不规则的微动开关同样无法通过封闭口。
所有掉出分料轨道的微动开关将会由送回传送带重新送至分料盘。
分料的第三步是在轨道上的右侧设置导槽且轨道本身有一个向左的倾角，如图3。
剩下的两个姿态的微动开关中支脚靠右的微动开关的支脚会进入导槽，而靠左的会因为导轨的斜度从一侧滑出轨道。
最终只有支脚朝上且靠右的微动开关可以顺利通过分料导轨进入后续的传送装置。

　　3 抓持机械手的结构与原理
　　此类带有支脚的微动开关在抓持与装配的过程中不仅需要对其稳定的抓持，同样需要对其支脚的角度进行调整以便顺利插入电路板的孔中。
我们设计的机械手的结构简图如图4所示。
其主要由基座1，夹持块2，弹簧3以及两块下挡板4和5组成。
在基座的滑槽下表面及夹持块上加工出直圆孔，将弹簧嵌入。
夹持块整体放置于基座1的滑槽广东深圳专业医用器械产品工业产品设计面向未来的产品设计内；两个与基座以螺广东深圳专业医用器材设备工业产品设计依靠工业设计促进建材工业创新发展钉固连的下挡板对夹持块进行限位。
整个机械手与运动机构连接实现相关运动。
经过力学分析，只要选择合适的材料与型号，夹持块的应力以及弹簧的回复力完全可以满足工程需要。

　　机械手对微动开关的抓持是依靠可移动的夹持块实现的。
具体抓持过程如下：机械手下降使微动开关的两侧支脚进入夹持块的狭缝中，直至开关支脚顶端与下挡板的凸起相接触，避免开关两支脚完全进入狭缝，便于安装。
微动开关支脚进入夹持块的狭缝即完成了对微动开关的抓持同样将其支脚角度束缚至九十度左右。
夹起微动开关后进行安装时，微动开关的支脚露在外面的部分首先进入电路板的孔中，机械手继续下降接触电路板，由于受到外力作用，位于圆孔中的弹簧发生压缩，夹持块与下挡板发生相对运动，下挡板将微动开关下压，使微动开关的支脚完全进入电路板的孔中，随着微动开关与夹持块的分离，支脚又恢复其原有角度。
最终微动开关依靠支脚的角度以及支脚上的倒钩固定在电路板中。
随着机械手的上升，微动开关与机械手完全分离，夹持块也在弹簧力作用下恢复原始状态，完成一次安装。
具体流程如图5所示。

　　4 控制系统
　　我们设计的微动开关自动装配设备的原理机利用慧鱼公司开发的控制电路，其采用COM端口与计算机进行通信。
该电路有2个模拟输入接口，8个数字输入接口，4个输出接口。
8个数字输入接口可以连接行程开关等，检测开关的开断情况。
4个输出接口可连接4个电机。
控制电路配套的编程软件是LLwin 2.1，使用该软件可以检测和监控原理机各开关和电机的运行情况，并通过编程控制电机运动。

　　微动开关自动装配设备的控制系统主要是控制振动分料机以及抓持机械手上的电机从而实现振动分料机的振动以及机械手的升降、旋转、前进后退等运动。
抓持机械手的运动主要包括微动开关定位，微动开关抓取，电路板定位，安装微动开关等运动，其一个控制周期运动如图6所示。

　　LLwin 2.1软件是一种图形化的编程软件，比较类似流广东深圳专业医用产品开发工业产品设计工业设计中的绿色思维程图。
我们利用并行程序同时控制多个电机以提高工作效率。
每个主程序可以实广东深圳专业医用仪器设备工业产品设计产品设计中的色彩应用研究现子程序的调用控制具体电机的运动。
图7为并行主程序与调用的一个子程序的示例。

　　5结论
　　本文介绍了一种实用的微动开关自动化装配设备的设计，解决了目前微动开关手工安装的问题。
该装配设备具有结构简单、抓持精度高、运动灵活、适应性强等特广东深圳专业医疗设备器材外观工业产品设计房屋建筑结构设计点，对抓持机械手局部结构进行调整就可以完成不同结构的微动开关的装配。
目前，微动开关自动装配设备的原理机已经验证了设计方案的可行性，具备了应用于工业生产线的前提条件。

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