CN110039272B - 一种自动化拆解手机排线的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化拆解手机排线的设备，包括支撑架、机械手臂本体、机械爪旋转装置、操控台,支撑架活动连接在机械手臂本体上,机械手臂本体活动连接机械爪旋转装置,操控台放置在支撑架上；所述机械爪旋转装置从上到下依次包括执行机构、机械爪结构，所述机械爪结构包括机械爪、吸盘,机械爪设置有凹槽，凹槽表面有网状橡胶摩擦垫，通过气压泵经侧向进气口控制吸盘作用在端子表面；本发明解决了现有技术中没有特定的判断控制***，机械爪的夹持力度和机械爪的协调运动需要提高等技术问题，本发明的夹爪组件给出了定量分析及计算，可以更好的吸附于排线端子表面，便于拆解排线,该设备操作简单，准确性高，能提高工作效率和产品的质量。

Description

一种自动化拆解手机排线的设备

技术领域

本发明涉及一种自动化设备拆解手机排线，具体地说是设计一种自动化设备来代替人工工作，利用设备的执行末端来模拟人的操作，实现手机排线快速准确的拆解，提高工作效率。

背景技术

当今信息时代，移动手机已经成为了人们生活中的必需品，随着全球网络的发展，信息时代会越来越完善，现在最常见的手机有苹果手机，三星手机，华为手机，小米手机，OPPO 手机，VIVO手机等。但随着手机的品牌增多以及数量的增多，手机维修也面临比较大工作量。手机排线是手机主板连接手机显示屏的连接线，摄像头、按键板和主板等的连接线，是手机内部的重要一环，特点是体积小、重量轻，所以一般拆解排线时，都借助小型工具拆解，如：小型的撬棒，镊子等。在调研中，手机维修店都是由人工拆解维修，一般拆解排线时，提前将排线上方的盖板及螺丝拆卸下来，由撬棒或镊子找好方向，将排线两端端子撬开,即一根排线拆解完毕。现在智能手机的排线基本都是有卡扣进行连接，方便安装和拆解。但现阶段，对于维修手机排线，一般都是人工操作，效率低，有一定损坏的不确定性；因此，发明一种自动化拆解手机排线的设备，从而对手机排线进行自动化拆解，能大大缩短拆解时间，提高效率，节省人力。

CN207509209U公开了一种具有吸盘的机械手机构，包括：升降台、升降块、第一机械手装置、第二机械手装置以及驱动升降块的驱动组件，升降块滑动安装于升降台，第一机械手装置和第二机械手装置分别安装于升降块的两端；第一机械手装置包括第一机械手安装固定块、第一吸盘组件和第二吸盘组件，第一机械手安装固定块安装于升降块，第一吸盘组件和第二吸盘组件分别安装于第一机械手安装固定块的两端，第一吸盘组件包括第一吸盘转动块和第一吸盘。本发明通过带有第一吸盘和第二吸盘的第一机械手装置以及第三吸盘和第四吸盘的第二机械手装置，实现对物料的吸取。相比于传统的利用抓取块对物料进行抓取，利用吸盘吸取物料不会对物料造成损伤，有效地保护了物料。

CN206764810U公开一种真空吸盘式机械手末端执行器,包括真空吸盘和机械手臂本体，所述真空吸盘包括上导气管、下导气管、万向头、吸盘座和吸盘唇，所述吸盘座的下板面设有吸盘空腔，所述吸盘唇包括丁腈橡胶粘接层、硅橡胶接触层、上增强筋网层和下增强筋网层；所述机械手臂本体的自由端与所述上导气管的上端固定连接，所述上导气管的下端与所述下导气管的上端流体导通连接，所述下导气管的下端穿过所述万向头与所述吸盘座内的第一通气孔的上端流体导通连接。本发明可以对接触面粗糙度不均匀的物品进行转移，利用硅橡胶接触层挤压接触面粗糙颗粒间的空气，进而增强真空吸盘的吸附力，减少为提高真空吸盘内部真空度带来的能耗和操作不便性。但以上现有技术都没有特定的判断控制***，机械爪的夹持力度和机械爪的协调运动需要提高。

发明内容

为解决以上问题，针对实际情况，发明了一种自动化拆解手机排线的设备，该设备主要针对连接屏幕FPC及连接主副板FPC拆解，由外部电源供电后，***头进行排线的准确定位，通过控制***PLC，控制机械爪对排线端子进行夹紧，压力传感器检测机械爪凹槽夹紧力情况，由电机控制伸缩杆带动吸盘，通过真空泵控制吸盘作用于排线端子表面，进而对排线端子吸紧和松开，通过机械爪和吸盘共同操作，进而完成手机排线的拆解过程。

所述自动化拆解手机排线的设备包括：支撑架、机械手臂本体、机械爪旋转装置、操控台,支撑架活动连接在机械手臂本体上,机械手臂本体活动连接机械爪旋转装置,操控台放置在支撑架上；

进一步的,所述自动化拆解手机排线的设备还包括手机夹持装置；

进一步的,所述手机夹持装置包括固定手机夹主体、弹簧装置、夹持机构I、弹簧固定螺丝、伸缩杆、夹持机构II；伸缩杆、弹簧固定螺丝各有四个，所述伸缩杆穿过弹簧装置，所述伸缩杆一端与固定在固定手机夹主体中的弹簧固定螺丝固定连接，另一端与夹持机构I、夹持机构II固定连接，所述弹簧装置处于夹紧状态；

进一步的,所述机械手臂本体包括从上到下依次连接的滑块I、腰关节、大臂、小臂。

进一步的,所述机械爪旋转装置从上到下依次包括执行机构、机械爪结构，所述机械爪结构包括机械爪。

进一步的,所述机械爪旋转装置还包括连接块、执行机构、微型测力传感器、滑块导轨 II、压力传感器、***头、滑块II；

所述机械爪结构还包括伺服电动机I、齿轮I、伺服电动机II、电动伸缩杆、侧向进气口、凹槽、吸盘。

优选的，所述一种自动化拆解手机排线的设备由外部电源供电，经稳压器处理，电流传给整个电路，控制***的PLC程序开始运行；

所述滑块I连接机械手臂可以在滑块导轨I上滑动，滑块I底部连接着机械手臂的腰关节，腰关节底部连接着大臂，通过伺服电动机III带动大臂绕Z轴旋转，旋转的角度为360°，大臂的上端设置有肘关节I，由伺服电动机V通过齿轮III带动大臂沿Y轴前后移动，前后可移动的范围：-10cm--10cm；

进一步的,腰关节上部与圆柱形的滑块I固定连接，腰关节两侧底部有向下延伸的突出部，肘关节I与腰关节的向下延伸的突出部铰接；

大臂的底端也设置有肘关节II，连接着小臂，由伺服电动机VI通过齿轮IV带动小臂沿 Z轴上下移动，上下可移动的范围：2cm--5cm；

进一步的,所述肘关节II与小臂铰接；

小臂底端连接着腕关节，由伺服电动机IV通过齿轮II带动腕关节转动，转动的角度范围：-45°--45°，腕关节底部连接有连接块，连接块下端连接着执行机构；所述执行机构设置有滑块导轨II、滑块II、微型测力传感器、压力传感器、***头；滑块II上部与执行机构连接，滑块II底部与机械爪连接；

进一步的，连接块末端连接有执行机构的滑块导轨II、滑块II、微型测力传感器、压力传感器、***头；

进一步的，所述连接块末端与滑块导轨II活动连接，滑块导轨II能绕连接块的竖直轴线做圆周运动；

进一步的，所述执行机构左右两侧具有延伸部，滑块导轨II穿过所述执行机构左右两侧的延伸部，所述执行机构内侧水平面从上到下依次包括有滑块导轨II，***头，滑块II；

进一步的，所述***头置于滑块II上侧，微型测力传感器置于执行机构右侧，压力传感器置于执行机构左侧；

优选的，所述滑块II与***头连接；所述滑块II的内壳壁连接伺服电动机II的外部；

进一步的，***头通过摄像扫描，准确定位排线的位置，滑块II内设置有伺服电动机II，伺服电动机II带动机械爪可以绕Z轴旋转，滑块II底部设置有伺服电动机I、齿轮I、机械爪、电动伸缩杆，吸盘，吸盘上方连接有电动伸缩杆，电动伸缩杆与滑块II内的水平端面连接；

进一步的，所述机械爪置于电动伸缩杆两侧，机械爪靠近电动伸缩杆的一侧与齿轮I齿轮传动连接；

进一步的，伺服电动机I控制齿轮I传动使机械爪张紧运动；

进一步的，通过齿轮I传动使机械爪张紧运动，机械爪设置有凹槽，凹槽表面有网状橡胶摩擦垫，通过真空泵经侧向进气口控制吸盘作用于端子表面；

进一步的，机械爪的手指的长度根据排线端子的形状确定；

优选的，所述机械爪的手指的长度为35mm、宽度为10mm；

优选的，所述凹槽的宽度为10mm，深度2mm；

优选的，所述网状橡胶摩擦垫厚度为1mm；

优选的，所述机械手臂主要在一个平面进行工作，为利于端子的夹取，将机械爪的钳口角度设置为100°，该角度有利于将端子边缘卡入凹槽，将会产生倾斜向上轴向力F1,最终将物品精确的夹起。

该装置其工作方式为：

1)首先人工利用固定手机夹主体将手机固定在操控台，手机背面朝上，固定夹内有弹簧装置，由弹簧装置带动夹持机构I、夹持机构II夹紧手机。

2)当爪部内侧的凹槽对排线端子夹取时，使爪部凹槽夹取端子最前端10mm处，通过对前端的夹取，可以使端子前端面受力，更易拆解。

3)当爪部进行夹取时，需控制夹紧力，通过计算，一般拆解排线端子的夹紧力为3.32N, 由压力传感器检测机械爪凹槽夹紧情况，当爪部夹紧后，由电机控制伸缩杆带动吸盘，通过真空泵控制吸盘作用在排线端子表面，利用吸盘进行吸取时，需控制吸力，通过计算，一般拆解排线端子的吸力为2.81N。

4)当夹紧力超过3.32N且吸力超过2.81N时，仍然不能将排线拆解时，将有报警器报警，机械爪停止工作，由人工将手机取走，后期进行人工拆解。

5)当夹紧力和吸力同时作用于排线端子时，由控制***控制小臂向上提升3cm，将排线一端拆解；

由另一个机械爪及吸盘拆解排线的另一端，拆解过程同上所述，当两个机械爪及吸盘同时工作时，同时拆除排线两端的端子，即拆除整根排线。

6)当拆解完成后，由机械手臂通过支撑架上方滑块导轨I，左移，将排线放进储物箱，储物箱底部设置有小型滑轨，便于储物箱取放。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1.拆解手机排线时，由控制***控制夹爪组件对排线端子进行拆除，由真空泵控制吸盘作用于排线端子表面进行吸取，夹爪组件和吸盘组件共同实施操作，完成手机排线的拆解过程，操作简单、快捷。

2.夹爪组件给出定量分析以及定量计算，确保拆解过程中，避免损坏排线端子等情况；当夹爪组件的夹取力超过定量计算的最大理论值时，仍不能拆除排线，则由控制***控制执行机构放弃拆解，后期人工拆解，由机械加人工共同操作拆解，可避免设备强拆损坏产品。

3.吸盘组件采用带有磁性材料特制吸盘，由真空泵控制实施操作，可避免排线端子表面粗糙度带来的不利影响；另外，吸盘给出了定量分析以及定量计算，确保吸盘满足吸取条件，便于操作。

4.相比传统的人工操作，本发明设备操作简单，准确性高，安全性能好，可满足大批量需求，降低工人的劳动强度，提高工作效率和产品的质量。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明自动化拆解手机排线设备的结构示意图。

图2是本发明自动化拆解手机排线设备的主视结构示意图。

图3是本发明自动化拆解手机排线设备执行末端的结构示意图。

图4是本发明自动化拆解手机排线设备机械爪的结构示意图。

图5是本发明自动化拆解手机排线设备机械爪的局部放大图。

图6是本发明自动化拆解手机排线设备固定台的结构示意图。

图7是本发明手机排线拆卸流程图。

图8是本发明端子弹性结构简化图。

图9是本发明水平放置的吸盘结构示意图。

图10是真空泵气路连接图。

图中标注：支撑架1、执行机构2、连接块3、小臂4、大臂5、腰关节6、滑块I7、滑块导轨I8、肘关节I9、肘关节II10、腕关节11、储物箱12、控制***13、操控台14、微型测力传感器15、滑块导轨II16、压力传感器17、***头18、滑块II19、机械爪20、伺服电动机I21、齿轮I22、伺服电动机II23、电动伸缩杆24、侧向进气口25、凹槽26、吸盘27、网状橡胶摩擦垫28、固定手机夹主体29、弹簧装置30、夹持机构I31、弹簧固定螺丝 32、伸缩杆33、夹持机构II34、伺服电动机III35、齿轮II36、伺服电动机IV37、伺服电动机V38、齿轮III39、齿轮IV40、伺服电动机VI41、气管42、真空泵43、电磁阀44。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。

为使本发明实施例的目的-技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-6所示，本发明实施例是：

一种自动化拆解手机排线的设备，包括：支撑架1、机械手臂本体、机械爪旋转装置、操控台14,支撑架1活动连接在机械手臂本体上,机械手臂本体活动连接机械爪旋转装置,操控台14放置在支撑架1上；

作为本发明中一个优选的实施例,所述自动化拆解手机排线的设备还包括手机夹持装置；

作为本发明中一个优选的实施例,所述手机夹持装置包括固定手机夹主体29、弹簧装置 30、夹持机构I31、弹簧固定螺丝32、伸缩杆33、夹持机构II34；伸缩杆33、弹簧固定螺丝32各有四个，所述伸缩杆33穿过弹簧装置30，所述伸缩杆33一端与固定在固定手机夹主体29中的弹簧固定螺丝32固定连接，另一端与夹持机构I31、夹持机构II34固定连接，所述弹簧装置30处于夹紧状态；

作为本发明中一个优选的实施例,所述机械手臂本体包括从上到下依次连接的滑块I7、腰关节6、大臂5、小臂4。

作为本发明中一个优选的实施例,所述机械爪旋转装置从上到下依次包括执行机构2、机械爪结构，所述机械爪结构包括机械爪20。

作为本发明中一个优选的实施例,所述机械爪旋转装置还包括连接块3、执行机构2、微型测力传感器15、滑块导轨II 16、压力传感器17、***头18，滑块II19；

作为本发明中一个优选的实施例,所述机械爪结构还包括伺服电动机I21、齿轮I22、伺服电动机II23、电动伸缩杆24、侧向进气口25、凹槽26、吸盘27。

作为本发明中一个优选的实施例，所述一种自动化拆解手机排线的设备由外部电源供电，经稳压器处理，电流传给整个电路，控制***13的PLC程序开始运行；

作为本发明中一个优选的实施例,所述滑块I7连接机械手臂可以在滑块导轨I8上滑动，滑块I7底部连接着机械手臂的腰关节6，腰关节6底部连接着大臂5，通过伺服电动机III35 带动大臂5绕Z轴旋转，旋转的角度为360°，大臂5的上端设置有肘关节I9，由伺服电动机V38通过齿轮III39带动大臂5沿Y轴前后移动，前后可移动的范围：-10cm--10cm；

作为本发明中一个优选的实施例,腰关节6上部与圆柱形的滑块I7固定连接，腰关节6两侧底部有向下延伸的突出部，肘关节I9与腰关节6的向下延伸的突出部铰接；

作为本发明中一个优选的实施例,大臂5的底端也设置有肘关节II10，连接着小臂4，由伺服电动机VI41通过齿轮IV40带动小臂4沿Z轴上下移动，上下可移动的范围：2cm--5cm；

作为本发明中一个优选的实施例,所述肘关节II10与小臂4铰接；

作为本发明中一个优选的实施例,小臂4底端连接着腕关节11，由伺服电动机IV37通过齿轮II36带动腕关节11转动，转动的角度范围：-45°--45°，腕关节11底部连接有连接块3，连接块3下端连接着执行机构2；所述执行机构2设置有滑块导轨II16、滑块II19、微型测力传感器15、压力传感器17、***头18；滑块II19上部与执行机构2连接，滑块II19底部与机械爪20连接；

作为本发明中一个优选的实施例，连接块3末端连接有执行机构2的滑块导轨II16、滑块II19、微型测力传感器15、压力传感器17、***头18；

作为本发明中一个优选的实施例，所述连接块3末端与滑块导轨II16活动连接，滑块导轨II16能绕连接块3的竖直轴线做圆周运动；

作为本发明中一个优选的实施例，所述执行机构左右两侧具有延伸部，滑块导轨II16穿过所述执行机构左右两侧的延伸部，所述执行机构内侧水平面从上到下依次包括有滑块导轨 II16，***头18，滑块II19；

作为本发明中一个优选的实施例，所述***头18置于滑块II19上侧，微型测力传感器15置于执行机构2右侧，压力传感器17置于执行机构2左侧；

作为本发明中一个优选的实施例，所述滑块II19与***头18连接；所述滑块II19 的内壳壁连接伺服电动机II23的外部；

作为本发明中一个优选的实施例，***头18通过摄像扫描，准确定位排线的位置，滑块II19内设置有伺服电动机II23，伺服电动机II23带动机械爪20可以绕Z轴旋转，滑块II19底部设置有伺服电动机I21、齿轮I22、机械爪20、电动伸缩杆24，吸盘27，吸盘 27上方连接有电动伸缩杆24，电动伸缩杆24与滑块II19内的水平端面连接；

作为本发明中一个优选的实施例，所述机械爪20置于电动伸缩杆24两侧，机械爪20靠近电动伸缩杆24的一侧与齿轮I22齿轮传动连接；

作为本发明中一个优选的实施例，通过齿轮I22传动使机械爪20张紧运动，机械爪20设置有凹槽26，凹槽26表面有网状橡胶摩擦垫28，通过真空泵43经侧向进气口25控制吸盘 27作用于端子表面；

作为本发明中一个优选的实施例，伺服电动机I21控制齿轮I22传动使机械爪20张紧运动；

作为本发明中一个优选的实施例，机械爪20的手指的长度根据排线端子的形状确定；

作为本发明中一个优选的实施例，所述机械爪20的手指的长度为35mm、宽度为10mm；

作为本发明中一个优选的实施例，所述凹槽26的宽度为10mm，深度2mm；

作为本发明中一个优选的实施例，所述网状橡胶摩擦垫28厚度为1mm；

作为本发明中一个优选的实施例，所述机械手臂主要在一个平面进行工作，为利于端子的夹取，将机械爪20的钳口角度设置为100°，该角度有利于将端子边缘卡入凹槽26，将会产生倾斜向上轴向力F1,最终将物品精确的夹起。

如图7所示，作为本发明中一种自动化拆解手机排线的设备的一个优选的实施例中的实施方式，其工作方式为：

1)首先人工利用固定手机夹主体29将手机固定在操控台14，手机背面朝上，固定夹内有弹簧装置30，由弹簧装置30带动夹持机构I31、夹持机构II34夹紧手机。

2)当爪部内侧的凹槽26对排线端子夹取时，使爪部凹槽26夹取端子最前端10mm处，通过对前端的夹取，可以使端子前端面受力，更易拆解。

3)当爪部进行夹取时，需控制夹紧力，通过计算，一般拆解排线端子的夹紧力为3.32N, 由压力传感器17检测机械爪20凹槽26夹紧情况，当爪部夹紧后，由电机控制伸缩杆24带动吸盘27，通过真空泵43控制吸盘27作用在排线端子表面，利用吸盘27进行吸取时，需控制吸力，通过计算，一般拆解排线端子的吸力为2.81N。

4)当夹紧力超过3.32N且吸力超过2.81N时，仍然不能将排线拆解时，将有报警器报警，机械爪20停止工作，由人工将手机取走，后期进行人工拆解。

5)当夹紧力和吸力同时作用于排线端子时，由控制***13控制小臂4向上提升3cm，将排线一端拆解；

由另一个机械爪20及吸盘27拆解排线的另一端，拆解过程同上所述，当两个机械爪20 及吸盘27同时工作时，同时拆除排线两端的端子，即拆除整根排线。

6)当拆解完成后，由机械手臂通过支撑架1上方滑块导轨I8，左移，将排线放进储物箱 12，储物箱12底部设置有小型滑轨，便于储物箱取放。

作为本发明中另一个优选的实施例的实施方式，机械爪20和吸盘并非同时操作,而是先用机械爪20抓取,一种自动化拆解手机排线的设备的实施方式，其工作方式为：

1)首先人工利用固定手机夹主体29将手机固定在操控台14，手机背面朝上，固定夹内有弹簧装置30，由弹簧装置30带动夹持机构I31、夹持机构II34夹紧手机。

2)当爪部内侧的凹槽26对排线端子夹取时，使爪部凹槽26夹取端子最前端10mm处，通过对前端的夹取，可以使端子前端面受力，更易拆解。

3)当爪部进行夹取时，需控制夹紧力，通过计算，一般拆除排线端子所需夹紧力的范围为3.98N～6.64N,由压力传感器17检测机械爪20凹槽26夹紧情况，当爪部夹紧排线端子后，由控制***13控制小臂4向上提升3cm，将排线端子拆除。

4)排线端子拆除后，间隔0.5s；然后，由电机控制伸缩杆24带动吸盘27，通过真空泵 43控制吸盘27作用于排线端子表面，将其吸取；通过计算，根据微型真空泵PH2506B型吸盘在真空度75kpa时，单个吸盘所能承受的力为2.81N，吸取排线所需理论吸力为2.4N，吸盘满足要求。

5)当夹紧力超过6.64N仍然不能将排线端子拆除时，将有报警器报警，机械爪20停止工作，由人工将手机取走，后期进行人工拆除。

6)排线的另一端拆除过程同上所述，当两个机械爪20及吸盘27同时工作时，即可完成整根排线拆除。

7)当整根排线拆除完成后，由机械手臂通过支撑架1上方滑块导轨I8，左移至储物箱12 上方，电磁阀44断电，真空消失，排线落入储物箱12，储物箱12底部设置有小型滑轨，便于储物箱取放。

下面对本实施例进行进一步的说明:

如图8所示，针对手机排线这种小型物件的拆解，需要较高的精准度，因此设计机械爪及吸盘时需要满足结构要求，通过测量以及数值分析，排线端子一般形状为 1.8×1.2×0.3cm(长×宽×厚)，质量20g，排线端子位置与手机主板水平成180°。

排线端子受力分析：重力G、接插件拔出力T、夹紧力F，

手爪的夹紧力F×μ＝(G/2)+T(其中μ为摩擦系数)，此时F为最小夹紧力

式中：重力G＝mg＝0.02×9.8＝0.196N、接插件拔出力T＝1N，

其中端子拔插力计算：端子插拔力是公端与母端相互配合时***和拔出所需要的摩擦力，其是连接器机械性能中重要的一部分，端子插拔力过小，则端子易于松脱，导致电接触不稳定或失效；插拔力过大，造成装配困难，根据公端与母端相互配合时的受力情况以及现有端子弹性结构，将端子弹性结构简化为悬臂梁模型；

根据悬臂梁理论和摩擦力理论，可得公端与母端配合时的插拔力公式

T＝μ×Fn＝μ×(dEWt³/4L³)

式中：μ——摩擦系数；F——端子的正压力；d——端子弹性结构位移量；W——端子弹性结构的宽度；L——端子弹性结构的长度；E——材料的弹性模量；t——材料的厚度。

查阅,《机械工程师手册》第二版的摩擦篇章，选取材料为铜材质，得摩擦系数μ取0.2 由上述公式可知，连接器端子插拔力的大小与端子材料的厚度、弹性模量、摩擦系数、弹性结构的宽度和位移量成正比，与弹性结构的悬臂长度成反比。当产品结构设计完成后，可以通过改变端子材料的参数(弹性模量、表面粗糙度、镀层材料及厚度)来调整插拔力的大小。通过查表计算可得拔插力T＝1N。

手指部位为了增加摩擦系数，且方便更换，在夹持接触的地方利用橡胶摩擦垫，通过查《机械设计手册》,知橡胶的摩擦系数为0.36，通过计算可得最小夹紧力F＝3.32N。

考虑到手机型号不一、排线端子公、母端相互产生的拔插作用不一等因素，现设计夹紧力时，考虑存在一定的安全系数s＝1.2～2.0,此时手爪的夹紧力在3.98N～6.64N范围内。

如图9所示，真空吸盘的选择：此设计采用真空吸盘，工作状况为水平放置，即所需要的理论最吸力W，可使物体移动,其中进行受力分析如图9，可得：吸盘的所需吸力W，

W＝m×(g+a/μ)×s

式中:m——质量；g——重力加速度，此处取10m/s²；a——提升加速度，此处根据常用速度取5m/s²；s——安全系数，此处根据材料性质取2；μ——摩擦系数，给定的摩擦系数为平均值，根据工件的材料，取值为0.1；可得吸力为：

W＝m×(g+a/μ)×s＝0.02×(10+5/0.1)×2＝2.4N

吸盘规格和数量的计算：吸盘的理论的吸力N，

N＝μ×0.1×S×P

其中：S为吸盘面积(cm²)，P为气压(kpa)，μ为摩擦系数(μ＝0.75)；

此设计采用真空发生器为微型真空泵PH2506B，真空度为-75kpa；

吸盘面积S＝π×r×r＝3.14×0.4×0.4＝0.5cm²；

吸力N＝μ×0.1×75×0.5＝2.81N。

根据微型真空泵PH2506B型吸盘在真空度75kpa时，单个吸盘所能承受的力为2.81N，所需理论吸力为2.4N，即需一个吸盘。

机械手爪的结构说明：本发明的机械手爪为双齿轮手爪，手爪的尺寸为手指的长度为 35mm,、宽度为10mm，手爪末端设有凹槽，便于对排线端子的夹取，凹槽深度为2mm，同时爪部表面有一层网状橡胶摩擦垫，厚度为1mm，为爪部工作时，增大摩擦力，防止运动过程中脱落。手爪的钳口角度设置为100°，为夹取端子时，有倾斜角度，便于夹取。另外，根据被抓取端子的大小张开适当的角度去抓去，要求爪部张开角度≦80°，张开口径≦50mm；

真空吸盘的结构说明：本发明的真空吸盘，由吸盘体和连接件组成，采用金属骨架，吸盘采用硅橡胶材料，摩擦系数为0.75，采用侧进气方式，设计吸盘的直径为0.8cm，吸盘体由接真空装置、抽气槽、吸盘装置等组成，连接件下端设有小型滑轨，吸盘装置上端连接滑轨，可进行小范围滑动，来根据端子表面调节吸盘装置的位置。另外，吸盘装置底部设有一层磁性材料，便于对金属材料的端子吸附。

如图9-10所示，作为本发明中一个优选的实施例，由于排线端子表面粗糙度不同，采用一般吸盘进行吸取时，可能会发生吸盘漏气现象，进而无法产生吸力；因此两位三通的电磁阀44与真空泵43相连接，真空泵43控制吸盘作用于端子表面，真空泵43通过气管42连接于吸盘，通过两位三通的电磁阀44的通电和断电实现吸盘的吸气和放气的操作，避免了吸盘无法吸取的情况。

以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案，不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种自动化拆解手机排线的设备，其特征在于：包括支撑架(1)、机械手臂本体、机械爪旋转装置、操控台(14),支撑架(1)活动连接在机械手臂本体上,机械手臂本体活动连接机械爪旋转装置,操控台(14)放置在支撑架(1)上；

所述自动化拆解手机排线的设备还包括手机夹持装置；

所述手机夹持装置包括固定手机夹主体(29)、弹簧装置(30)、夹持机构I(31)、弹簧固定螺丝(32)、伸缩杆(33)、夹持机构II(34)；伸缩杆(33)、弹簧固定螺丝(32)各有四个；所述伸缩杆(33)穿过弹簧装置(30)，所述伸缩杆(33)一端与固定在固定手机夹主体(29)中的弹簧固定螺丝(32)固定连接，另一端与夹持机构I(31)、夹持机构II(34)固定连接，所述弹簧装置(30)处于夹紧状态；

所述机械手臂本体包括从上到下依次连接的滑块I(7)、腰关节(6)、大臂(5)、小臂(4)；

所述机械爪旋转装置从上到下依次包括执行机构(2)、机械爪结构，所述机械爪结构包括机械爪(20)；

所述机械爪旋转装置还包括连接块(3)、微型测力传感器(15)、滑块导轨II(16)、压力传感器(17)、***头(18)，滑块II(19)；

所述机械爪结构还包括伺服电动机(I21)、齿轮I(22)、伺服电动机II(23)、电动伸缩杆(24)、侧向进气口(25)、凹槽(26)、吸盘(27)；

所述滑块I(7)连接机械手臂可以在滑块导轨I(8)上滑动，滑块I(7)底部连接着机械手臂的腰关节(6)，腰关节(6)底部连接着大臂(5)，通过伺服电动机III(35)带动大臂(5)绕Z轴旋转，旋转的角度为360°，大臂(5)的上端设置有肘关节I(9)，由伺服电动机V(38)通过齿轮III(39)带动大臂(5)沿Y轴前后移动，前后可移动的范围：-10cm--10cm；

腰关节(6)上部与圆柱形的滑块I(7)固定连接，腰关节(6)两侧底部有向下延伸的突出部，肘关节I(9)与腰关节(6)的向下延伸的突出部铰接；

大臂(5)的底端也设置有肘关节II(10)，连接着小臂(4)，由伺服电动机VI(41)通过齿轮IV(40)带动小臂(4)沿Z轴上下移动，上下可移动的范围：2cm--5cm；所述肘关节II(10)与小臂(4)铰接；

所述自动化拆解手机排线的设备的工作方式为：

1)首先人工利用固定手机夹主体29将手机固定在操控台14，手机背面朝上，固定夹内有弹簧装置30，由弹簧装置30带动夹持机构I31、夹持机构II34夹紧手机；

2)当爪部内侧的凹槽26对排线端子夹取时，使爪部凹槽26夹取端子最前端10mm处，通过对前端的夹取，可以使端子前端面受力，更易拆解；

3)当爪部进行夹取时，需控制夹紧力，通过计算，一般拆解排线端子的夹紧力为3.32N,由压力传感器17检测机械爪20凹槽26夹紧情况，当爪部夹紧后，由电机控制伸缩杆24带动吸盘27，通过真空泵43控制吸盘27作用在排线端子表面，利用吸盘27进行吸取时，需控制吸力，通过计算，一般拆解排线端子的吸力为2.81N；

4)当夹紧力超过3.32N且吸力超过2.81N时，仍然不能将排线拆解时，将有报警器报警，机械爪20停止工作，由人工将手机取走，后期进行人工拆解；

5)当夹紧力和吸力同时作用于排线端子时，由控制***13控制小臂4向上提升3cm，将排线一端拆解；

由另一个机械爪20及吸盘27拆解排线的另一端，拆解过程同上所述，当两个机械爪20及吸盘27同时工作时，同时拆除排线两端的端子，即拆除整根排线；

6)当拆解完成后，由机械手臂通过支撑架1上方滑块导轨I8，左移，将排线放进储物箱12，储物箱12底部设置有小型滑轨，便于储物箱取放。

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