工厂车间螺钉收集器的设计

赵亚平　邢浩然　宋奇奇　张　琴　张　宏　武璁瑫　秦明明

（苏州农业职业技术学院，苏州215008）



工厂车间螺钉收集器的设计

赵亚平邢浩然宋奇奇张琴张宏武璁瑫秦明明

（苏州农业职业技术学院，苏州215008）

摘要：为了满足工厂车间等场所金属小部件的有效收集，本文设计了一款小型收集器，该收集器设计成滚筒结构，利用永磁铁来吸附金属小部件，并设计一个一键式卸荷结构，使得金属部件自动脱落，避免手工剥落。试验表明，该收集器结构简单、操作方便、成本低廉，具有较大的市场需求和推广应用价值。

关键词：螺钉收集器金属小部件一键式卸荷应用延伸

引言

工厂的生产车间是体现工厂内在形象，是工厂产品生产加工，实现增值的场所，是工厂的真正实现利润的中心。现代化工厂一定非常注重生产车间管理，它是工厂整个生产管理的重要内容之一。生产车间管理对提升产品质量、降低产品不良成本、提高生产效率等方面有着重要的作用，是工厂实现内部科学、系统、有效管理的重要环节。

工厂车间的装配工作台和地面通常会散落许多细小的金属小部件，甚至铁屑，例如：螺钉、螺母等。这些小部件如果不及时收集，会严重影响生产的环境，甚至导致小部件被不小心混入到设备中，造成严重的安全事故。此外，这些小部件若不及时回收，也是一笔不小的浪费。据调查，目前工厂通常是采用人工打扫或磁铁吸附，然后手工清理的方法，这样收集起来非常不方便，而且费时费力［1］。因此为了大大的提高工厂生产车间的有效整理、资源充分利用、提升效率，增加收益，设计出一种能满足金属小部件收集的工具是非常必要的。

1 收集器的设计要求

根据收集器的工作环境、收集物品的特点等进行了调研，确定了收集器的设计要求如下：

（1）收集器需操作省力、省时，能提高收集效率。

（2）收集器机构简单、制造成本低、质量轻且易于操作使用。

（3）收集器的结构能实现“一键式”卸荷，收集后不需要将螺钉或铁屑等一颗一颗取下。

（4）收集器结构灵活，可以进行应用延伸，可以通过增加累积组数，使得收集宽度加大，磁铁体积、强度加大，可以收集体积规格更大的螺钉或铁件。

（5）收集器可以采用永久磁铁，也可以采用电磁铁的方式提供磁力。

2 收集器的总体结构和工作原理

基于以上的设计要求，本文设计的螺钉收集器结构示意图如图1所示，主要由手柄、滚轴、左端盖、磁体座、磁铁、滚筒、旋钮、弹簧和轴承夹组成。当手握收集器手柄并向前推动时，收集器中左端盖、磁体座、磁铁、滚筒和旋钮共同组成一个整体绕滚轴转动。此时磁铁磁极外露，当遇到螺钉或铁屑时，会迅速吸附在磁铁和滚筒构成的槽形空间内。当槽形空间被螺钉等占满时，吸附困难，滚动开始吃力。这时需要将螺钉和铁屑卸下来，以便再次实现收集，此收集器能能实现“一键式”卸荷，而不需要将螺钉一颗一颗取下，这时只要将外圈滚筒固定，顺时针或逆时针旋动旋钮7角度45°，直到无法旋动为止，磁极隐藏，使得螺钉等脱离磁极，即可轻松将螺钉等收集在容器内。

图1 螺钉收集器的结构示意图

3 螺钉收集器关键部件的设计

收集器中设计了4个磁体座，通过自身销钉连接，其结构如图2所示，轴向累积互锁连接。收集器中设计了4个滚筒，滚筒也是通过自身销钉连接，滚筒的组装示意图如图3所示，滚筒采用轴向累积互锁连接。其中左端盖和磁体座，磁体座和旋钮通过销钉互联，左端盖和磁铁，滚筒和旋钮之间有腰形滑槽结构，滚筒与旋钮的组装示意图如图4所示，当施加扭力时可以实现相对运动。磁铁压入磁体座，弹簧提供轴向预紧力实现轴向消隙，轴承夹与滚轴在端部铆死，起到轴向限位的作用。

4 应用延伸

该收集器设计了一键式卸荷结构，简化了操作，同时也可以将永磁铁改成电磁铁的方式提供

图2 磁体座的结构示意图

图3 滚筒的组装示意图

图4 滚筒与旋钮的组装示意图

图5 螺钉收集器的吸附原理示意图

图6 螺钉收集器的卸荷原理示意图

磁力，当其为电磁铁时，只需增加一个开关，用以启动或关闭其磁性即可实现收集的作用，因其结构简单，所以未以图详细表示。本收集器不限于本文中所述的手持式小型工作台的螺钉收集，还可以进行应用延伸，此时可以将该收集器的手柄部分延长，滚筒和磁体座部分轴向延长，增加累积组数，使得收集宽度加大，滚筒和磁体座的直径加大，磁铁体积和强度也加大，即可以收集体积规格更大的螺钉或铁件，此时可以用于车库或小型停车场内的螺钉，铁屑收集，有效避免汽车轮胎的损坏，减轻了保洁人员的劳动量，提高了保洁效率。

5 小结

本文所创新设计的螺钉收集器已获得国家专利授权，其结构简单、操作方便、工作可靠，目前已在某公司进行样机制作，单机成本仅需100元左右，具有很强的实用性，经试验表明，收集器可以收集螺钉等工厂车间的小部件，达到既定的设计要求，并将进行批量生产，具有广阔的市场前景。

参考文献

［1］赵亚平，时忠明，李文飞.螺钉收集器：中国，ZL201320574847. 1［P］. 2014-05-21.

［2］闻邦椿,张义民等.机械设计手册第5版第三卷机械零部件设计［M］.北京：机械工业出版社，2010：15-190.

［3］李小爽，梁友宏.现代化工厂的管控一体化［J］.科技创新与应用,2013，1.

［4］刘立民.6S管理在生产企业中的应用研究［D］.首都经济贸易大学,2008.

［5］赵洪志.械设计基础［M］.北京：高等教育出版社，2008.

Screw Collector Design in Factory Workshop

ZHAO Yaping,XING Haoran,SONG Qiqi,ZHANG Qin,ZHANG Hong,WU Congtao,QIN Mingming
（Suzhou Vocational and Technical College of Agriculture, Suzhou 215008）

Abstract:In order to meet effective collection of small metal parts in factory workshop and other places, the paper designed a small collector, which is designed to roller structure. The design used permanent magnets to absorb small metal parts, and design a one-button relief structure that make metal parts fall off, avoid manual peeling. Tests showed that the collector structure is simple with easy operation, low cost, has a large market demand and application value.

Key words:screw collector, small metal parts, unloading a button, extend the application

基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201512808003Y。