针对微细柔性导线的理直装置的制作方法

本发明属于微型机械电子技术领域的微操作装置，主要涉及一种针对微细柔性导线在点焊工序前的理直装置，具体表现为将任意趴浮在线圈表面的直径为50-70um的微细柔性导线梳理至竖直状态。

背景技术：

随着全球科技与经济迅速发展，电子产品已逐渐成为人们生活中不可替代的必需品，因此对于电子产品零部件的自动化操作要求也越来越高。现如今，电子产品不断朝微型化和智能化方向发展，对于微型电子元器件的操作已成为当代微机电领域发展的必然趋势。微型电子元器件的操作受到两个方面的制约，第一体现在产品的生产效率上，只有保证较高的生产效率，才能使生产成本有效降低；第二体现在操作对象的微小特征上，操作不当，极易造成元器件的损坏浪费。由此可见微操作方法的重要性。对于操作的一种表面趴浮任意姿态微细导线的小直径线圈，其上端导线分布情况极为复杂，具体表现为以任意姿态趴浮在线圈圆柱体表面，以任意姿态紧贴线圈圆柱上端面，以任意姿态处于悬空状态；其上端导线特点具体表现为尺寸极其微小，导致微细导线柔性变大，塑性变差，同时由于导线是铜制材料，所以兼有很大的弹性。这使微细导线的操作难度大大增加，作用力过大会把导线拉断，作用力过小会使导线反弹，同时只有将无分布规律的微细导线整合为规则的状态才能为下一步工序做好准备，对此如何选择一种规范的方法更是显得尤为重要。这项技术能否突破一直是阻碍此类小直径线圈自动化批量生产的瓶颈。当前此类操作主要依靠熟练地操作工人在显微镜下进行操作，受视觉疲劳及生理极限的限制，操作工人长时间机械式的工作极易导致产品性能不一、可靠性变差，同时此项操作对工人的熟练程度依赖性也较高，在很大程度上限制了操作的产业化。目前国内对此技术的研究主要采用了气流定位法。厦门大学雷李辉等人基于视觉的微马达转子引线自动化装配研究，是以一定大小和方向的气流对准导线根部，吹向指定位置。此方法能够有效降低对导线的损伤，但是气流的方向较难把控，极易对已经完成定位的导线产生干扰，这在一定程度影响了操作成功率。广安市超颖电子科技有限公司的空心杯电机线圈的线头吹直设备，通过特殊设计的基座底面能同时对多个线圈进行操作，即采用高压气将将线圈上的线头自动吹直。此方法同样能够有效降低对导线的损伤，但是但是此方法的局限在于引线接头的姿态不仅只有悬空状态还有任意趴伏在线圈上表面的，针对趴伏在线圈上表面的引线接头，此方法无法将其吹直。同时，由于导线的柔性和弹性较大，通过气流很难将引线接头完全理直，这给后续操作带来了难度。

技术实现要素：

为了实现对微细柔性导线的精确定位，本发明提供了一种针对微细柔性导线的理直装置，操作对象为直径2mm-3mm的线圈，微细导线直径为50-70um，长约1mm。本发明通过以下技术方案予以实现：一种针对微细柔性导线的理直装置包括理直执行组件，位置调整组件，驱动组件，线圈固定组件。

针对微细柔性导线的理直装置，其特征在于：操作对象是直径为2mm-3mm的线圈上的导线，导线直径为50-70um；

它包括由纵向梳理装置、横向梳理装置、竖直滑台气缸、转接块、水平滑台气缸、转接块、二维平移台、升降台、和转接板；纵向梳理装置与纵向梳理的竖直滑台气缸相连接，横向梳理装置与横向梳理的竖直滑台气缸相连接；竖直滑台气缸通过转接块与水平滑台气缸相连接，连接方式是通过内六角螺丝连接；水平滑台气缸通过转接块与二维平移台连接在一起，二维平移台通过转接块与垂直升降台相连接，连接方式是通过内六角螺丝连接；垂直升降台通过内六角螺丝固定在实验台上；

纵向梳理装置包括纵向毛刷、毛刷旋转底盘、纵向毛刷电机、纵向毛刷机架、横向梳理装置包括横向毛刷、毛刷旋转底盘、横向毛刷电机、横向毛刷机架；毛刷机架通过内六角螺丝与固定在竖直滑台气缸上的转接板相连；毛刷电机与毛刷机架之间通过内六角螺丝相连接；毛刷旋转底盘作为单个零件固定在毛刷电机轴上。

进一步，横向毛刷毛密度为35-40/mm²，毛长度为5-6mm，纵向毛刷毛密度为55-65/mm²，毛长度为6-7mm。

进一步，横向毛刷和线圈外径之间的垂直距离应保证在0-8mm且大于0的范围内，纵向毛刷和线圈外径之间的垂直距离应保证在0-6mm且大于0的范围内。

进一步，使用微型步进电机控制毛刷旋转底盘的旋转。

进一步，毛刷为椭圆柱，即截面为椭圆形状；横向毛刷椭圆长轴为1.5-1.8mm，短轴为0.9-1.1mm，纵向毛刷椭圆长轴为2-2.2mm，短轴为1.4-1.6mm。

毛刷机架通过内六角螺丝与固定在竖直滑台气缸上的转接板相连；毛刷电机与毛刷机架之间通过内六角螺丝相连接；旋转底盘作为单个零件固定在毛刷电机轴上，待底盘上所有毛刷使用完毕后，方便更换；六个横向毛刷分别与旋转底盘上的六个螺纹孔相连接，三个纵向毛刷分别与旋转底盘上的三个螺纹孔相连接，横向毛刷毛密度为35/mm²，毛长度为5mm，纵向毛刷毛密度为60/mm²，毛长度为7mm。

位置调整组件包括二维平移台、垂直升降台、转接块。转接块10四个角留有四个开孔，通过六角螺丝与垂直升降台相连接，转接块内留有四个开孔通过内六角螺丝与二维平移台相连接，通过控制横向、纵向毛刷的两个升降台可任意控制两毛刷的工作高度，而两个二维平移台可根据需要任意控制两毛刷的X-Y坐标。由于操作对象尺寸微小，因此对于位置精度的要求较高。

驱动组件包括竖直滑台气缸、转接块、水平滑台气缸。水平滑台气缸固定在与二维平移台相连的转接块上，为理直组件提供横向水平动力，竖直滑台气缸通过转接块4与水平滑台气缸相连，为理直组件提供垂直动力。

线圈固定组件包括固定台座、台座紧固螺丝、旋转圆盘、电机、机架。机架固定在实验台上，电机通过四个六角螺丝与机架固定在一起，旋转圆盘调整好高度位置后通过紧固螺丝固定在电机轴上，台座紧固螺丝安装在旋转圆盘上用于固定台座，台座每次通过送件装置被推送到旋转圆盘卡扣内，已经调整好的紧固螺丝对台座起到紧固作用。

此装置工作时，分别将横向、纵向毛刷调整到合适位置，通过两组水平、竖直滑台气缸循环驱动理直组件进行理直操作，实现对微细柔性导线的理直处理。本发明中的独特设计，能够有效降低对微细导线的机械损伤，同时可以将微细导线精确的梳理至规则位置，极大地促进了下一步对微细柔性导线操作的定位精度和可控性。同时，本发明的另一个特点在于对毛刷旋转底盘的设计，根据测算好的毛刷使用寿命，定时自动更换毛刷，这能有效提高该装置的工作效率。因此，与现有的该微细柔性导线的定位方法相比，本发明具有机械损伤小，定位精度高，使用寿命长，工作效率高，可控性强等优点，具有极大的使用价值。

对于发明的针对微细柔性导线的理直装置，其关键发明点在于对于毛刷的设计，以及整体操作流程设计。关键毛刷参数：横向毛刷毛密度为35-40/mm²，毛长度为5-6mm，纵向毛刷毛密度为55-65/mm²，毛长度为6-7mm。毛长度及毛密度是影响操作是否成功的关键因素。在装配关系中，横向毛刷、纵向毛刷的头部与线圈上表面的空间坐标位置也对理线是否成功起到决定作用，横向毛刷和线圈外径之间的垂直距离应保证在8mm内，纵向毛刷和线圈外径之间的垂直距离应保证在6mm内，影响在于距离过大会延长驱动时间，进而在后期的夹持中产生干涉。另外以毛刷前端为第一视角，毛刷截面形状表现为扁平椭圆形，横向毛刷椭圆长轴为1.5-1.8mm，短轴为0.9-1.1mm，纵向毛刷椭圆长轴为2-2.2mm，短轴为1.4-1.6mm。横向毛刷、纵向毛刷均以椭圆长轴平行于实验台，短轴垂直于实验台为工作姿态。从实验效果看，此设计可大大降低对柔性导线的机械损伤。对于整体操作流程设计是通过将气缸，二维平移台，垂直升降台的合理装配以及工作工序的规划实现了从宏观上对微米级柔性导线的操作。工作工序包括先使横向毛刷进行周期的横向梳理，再使纵向毛刷进行周期的纵向梳理，在实验测定的梳理周期内，即可成功的完成对柔性导线的梳理。此工序设计能保证不会遗漏导线。本发明既表现出单个刷扫部件的创新性，又表现出整体的系统性。

附图说明

图1微细柔性导线理直装置结构原理图

图2微细柔性导线理直装置装配效果图

图3操作及过程示意图

图4操作对象固定组件示意图

图5横向梳理组件示意图

图6纵向梳理组件示意图

1 纵向柔顺装置 101 纵向毛刷 102 毛刷旋转底盘 103 纵向毛刷电机 104 纵向毛刷机架 2 横向柔顺装置 201 横向毛刷 202 毛刷旋转底盘 203 横向毛刷电机 204 横向毛刷机械臂 3 竖直滑台气缸 4 转接块 5 水平滑台气缸 6 转接块 7 二维平移台 701 x-轴旋钮 702 y-轴旋钮 8 升降台 801 旋钮 9 线圈 901 微细导线 902 固定圆柱 10 转接板 11 固定台座 12 台座紧固螺丝 13 旋转圆盘 14 电机 15 机架

具体实施方式

现结合附图2对本发明作进一步详细阐述。一种针对微细柔性导线的理线装置主要包括理直执行组件，位置调整组件，驱动组件，线圈固定组件。

理直执行组件包括纵向毛刷101、毛刷旋转底盘102、纵向毛刷电机103、纵向毛刷机架104、横向毛刷201、毛刷旋转底盘202、横向毛刷电机203、横向毛刷机架204。毛刷机架、旋转底盘均采用铸铁材质，横、纵旋转底盘分别开有六个、三个M2螺纹孔，用于安装横向、纵向毛刷；毛刷后端螺丝杆采用铝合金材质，横向毛刷毛密度为35/mm²，毛长度为5mm，纵向毛刷毛密度为60/mm²，毛长度为7mm。

经试验测得横向毛刷，每次刷扫约100个线圈开始影响操作质量，因此每横向刷扫100个线圈，自动更换下一个毛刷。纵向毛刷每刷扫约150个开始影响操作质量，因此每纵向刷扫150个线圈，自动更换下一个毛刷。旋转底盘作为单个零件固定在毛刷电机轴上，待底盘上所有毛刷使用完毕后，方便更换。毛刷电机采用日本尼得科15MM微型步进电机，横向毛刷机架采用L型机械臂，同时加固支撑梁，纵向毛刷机架采用几字型结构，两种机架均开有M4通孔，与竖直滑台气缸转接板相连接。

驱动组件包括竖直滑台气缸3、转接块4、水平滑台气缸5。水平滑台气缸型号为MXQ12-20AS，工作行程为4mm，竖直滑台气缸型号为MXQ8-10AT，工作行程为5mm，转接块采用T型，铸铁材质，分别与水平滑台气缸、竖直滑台气缸通过螺纹孔相连，水平滑台气缸通过转接块6固定在二维平移台上，竖直滑台气缸通过与理直组件相连，为理直组件传递动力。

位置调整组件包括二维平移台7、垂直升降台8、转接块10。二维平移台型号为WN207ZM13M，最大行程为13mm，垂直升降台型号为WN08VM60，最大行程为60mm，转接块10采用铸铁材质，四个角留有四个开孔，通过六角螺丝与垂直升降台相连接，转接块内留有四个开孔通过内六角螺丝与二维平移台相连接，通过调整横向、纵向毛刷的两个升降台旋钮可任意控制两毛刷的工作高度，而两个二维平移台可根据需要任意控制两毛刷的X-Y坐标。通过垂直升降台与二维平移台的配合能实现位置的准确调整。

线圈固定组件包括固定台座11、台座紧固螺丝12、旋转圆盘13、电机14、机架15。固定台座采用铝合金材质，中心开一个直径为0.5mm通孔，用于线圈直插固定；旋转圆盘采用铝合金材质，上端为单面开口方形卡槽，用于固定送件机构推送过来的台座，方形卡槽一侧开有10*5mm的通孔，安装M2的紧固螺丝在通孔中，电机采用步进电机42，通过四个六角螺丝与机架固定在一起，旋转圆盘调整好高度位置后通过紧固螺丝固定在电机轴上，机架采用铸铁材质，通过内六角与实验台相连，起到固定作用。

本装置工作时，先通过垂直升降台旋钮，二维平移台X轴旋钮、Y轴旋钮，将理直组件调整到合适位置，调整横向毛刷与纵向毛刷以线圈中心圆柱为参考点成90度角垂直分布。确定好横向毛刷与纵向毛刷分别到微细柔性导线的距离后，分别设置两组水平滑台气缸与竖直滑台气缸参数，接着给滑台气缸相应的脉冲量，让滑台气缸驱动理直组件进行梳理。现规定为对一根微细导线横向梳理两次为一个周期，纵向梳理两次为一个周期。横向梳理部分滑台气缸的一次梳理动作为竖直滑台气缸向上，水平滑台气缸向前，竖直滑台气缸向下，水平滑台气缸向后。线圈与气缸的结合动作为对一根导线横向梳理一个周期，线圈旋转120°，接着对下一跟导线进行一个周期的横向梳理，当横向梳理结束后，进行纵向梳理。纵向梳理部分滑台气缸的一次梳理动作为水平滑台气缸向前，竖直滑台气缸向上，水平滑台气缸向后，竖直滑台气缸向下。线圈与气缸的结合动作为对一根导线纵向梳理一个周期，线圈旋转120°，接着对下一跟导线进行一个周期的纵向梳理，当完成三个周期的纵向梳理后，则表示对一个线圈上的三根微细柔性导线理直完毕。

本发明通过理直组件、驱动组件、位置调整组件、线圈固定组件的有效配合，实现了对微细柔性导线低损伤性、高准确度、高可控性的梳理操作，能够为该类线圈微细柔性导线的下一步操作奠定较好的基础，从而更快实现该类线圈微细柔性导线操作的产业化。