電子器件自動裝配線技術(shù)研究

陳貴樟，楊晨，葉冬，馬吉軍，黃建根，蔣宇鵬

（萬向集團(tuán)公司，杭州311215）

1 引言

傳統(tǒng)的電子器件裝配工藝基本由人工完成，存在生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品族分布混亂、生產(chǎn)線設(shè)計存在浪費(fèi)和生產(chǎn)作業(yè)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化等多方面的問題。伴隨著中國以及全球電子器件市場競爭的日益加劇，中國制造業(yè)成本的持續(xù)增加，如何能通過對現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，規(guī)劃整合現(xiàn)有資源，建立生產(chǎn)線設(shè)計規(guī)范，制訂和改善生產(chǎn)線作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)減少浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，提高現(xiàn)有企業(yè)的競爭力就顯得十分迫切和需要[1]。

為了實現(xiàn)快速低成本的裝配線設(shè)計與制造，可引入組件化的功能系統(tǒng)設(shè)計的概念[2]，用于裝配生產(chǎn)線的快速定制設(shè)計與制造中。與傳統(tǒng)的裝配線相比，組件化的自動裝配線在多個方面有很好的改善，具體如表1 所示。

2 裝配線形式及參數(shù)

本文以典型汽車電子器件自動裝配線為研究對象，對裝配線技術(shù)原理和設(shè)備參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究。其主要工作原理為：整個裝配生產(chǎn)線布局采用上下層3 倍速鏈條輸送方式，上層線設(shè)有工裝板。上層為組裝線，下層為返板線，距離約300mm。兩端通過氣動返板升降臺，將工裝板由組裝線送至返板線或由返板線頂至組裝線，形成上下循環(huán)輸送系統(tǒng)，以完成各生產(chǎn)工序。

表1 裝配線比較

其具體形式和參數(shù)如下：

1）裝配線規(guī)格：19000mm×500mm×1000mm（L×W×H）（一般操作高度）；

2）設(shè)計線速：工裝板上層運(yùn)行速度為8～12m/min（變頻可調(diào)），可在0～60s 內(nèi)隨時調(diào)節(jié)阻擋器的收回時間來控制整線節(jié)拍；下層運(yùn)行速度為10m/min 定速。

3）輸送方式：上層為工裝板輸送，工裝板表面貼有綠色防靜電膠皮，板側(cè)面鑲貼有接地銅帶。

4）輸送線長度：共19m，其中，前端氣動返板升降臺1.2m,后端氣動返板升降臺0.8m，主線段17m。

5）應(yīng)急措施：每隔2 塊板安裝1 個急停開關(guān)，當(dāng)發(fā)生產(chǎn)品端子線卡在鏈條里時，可按急停按鈕起到安全防護(hù)作用。

自動裝配線如圖1 所示。

圖1 自動裝配線示意圖

3 自動裝配線系統(tǒng)設(shè)計

3.1 上層組裝系統(tǒng)

上層組裝線系統(tǒng)包含機(jī)身系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、阻擋系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、照片系統(tǒng)、工裝系統(tǒng)等。

1）機(jī)身系統(tǒng)：機(jī)身傳輸系統(tǒng)采用倍速鋁合金鏈軌，輸送鏈采用倍速塑鋼鏈條。機(jī)身機(jī)架采用可拆方管，機(jī)架設(shè)可調(diào)腳杯、擋灰板及連接件等。

2）顯示系統(tǒng)：在裝配物料臺第三層距離地面約1.55m 設(shè)置顯示固定系統(tǒng)，固定支架采用圓鋼制成，可與顯示器固定環(huán)箍配合安裝顯示系統(tǒng)。

3）阻擋系統(tǒng)：阻擋器阻擋氣缸采用φ50mm×30mm 行程氣缸，上下采用二位三通手按閥控制，同時設(shè)置2 個橫檔阻攔。使用氣缸進(jìn)行升降動作，可人為手動控制抬起放行。

4）氣路系統(tǒng)：線體上下設(shè)鍍鋅管氣管，每2m 設(shè)Y 型快速接頭1 套，同時設(shè)置油水分離器及水龍頭放水。

5）供電系統(tǒng)：電源采用220V 供電，線槽采用鍍鋅線槽，線體采用多股銅芯經(jīng)線。

6）工裝系統(tǒng)：采用20mm 厚木板，表面貼綠色條紋防靜電膠皮，板側(cè)面鑲嵌接地銅帶，可始終與線側(cè)接地鋼絲刷接觸放電確保防靜電要求。

7）照明系統(tǒng)：設(shè)置在裝配物料臺第4 層，離地約1.8m高。

3.2 下層返板系統(tǒng)

1）機(jī)身系統(tǒng)：機(jī)架采用專用三倍速鋁合金鏈軌，輸送鏈采用三倍速塑鋼鏈條。

2）阻擋系統(tǒng)：阻擋氣缸采用φ50mm×30mm 行程氣缸，上下采用二位三通電磁閥控制。

3.3 動力系統(tǒng)

動力系統(tǒng)總功率約3kW，其中：

1）上層組裝線和下層返板線動力系統(tǒng)采用齒輪減速電機(jī)，同時采用變頻器調(diào)速，傳動裝置包括鏈輪、鏈條、三倍速鏈輪，以及張緊座、帶座軸承座及支架等組件。

2）氣動返板升降臺動力系統(tǒng)：橫移機(jī)構(gòu)采用齒輪減速電機(jī)，拖動主動輪，配合張緊輪，傳動PVC 耐磨皮帶作平臺傳送工裝板，頂升氣缸采用標(biāo)準(zhǔn)氣缸，通過二位五通電磁閥、行程開關(guān)等控制。

3.4 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)采用PLC 可編程控制器、行程開關(guān)、電磁閥等控制。運(yùn)行節(jié)拍調(diào)整使用可調(diào)式時間繼電器控制，可在0～60s 內(nèi)隨時調(diào)節(jié)阻擋器的收回時間來控制整線節(jié)拍。

4 結(jié)語

本文以汽車電子器件裝配線為例，對裝配線自動化技術(shù)的技術(shù)原理及設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)分析與說明，重點(diǎn)研究了自動裝配線各功能模塊的自動化技術(shù)和實現(xiàn)方式，最終完成整體裝配線的分析以及設(shè)備布置和技術(shù)說明，為電子器件自動裝配線的分析及設(shè)計提供實際參考，對進(jìn)一步提高電子器件裝配自動化技術(shù)具有深遠(yuǎn)的實際意義。