基于卡夾載具的MLCC 自動(dòng)下料機(jī)設(shè)計(jì)

常勇CHANG Yong；葉志YE Zhi；易俊彥YI Jun-yan

（合肥恒力裝備有限公司，合肥230088）

0 引言

卡夾具有產(chǎn)品裝容量大、產(chǎn)品受熱均勻等優(yōu)點(diǎn)，MLCC電感的原料在燒結(jié)過(guò)程中主要用其當(dāng)作載具。產(chǎn)品在卡夾中按照多層多列形式擺放，經(jīng)過(guò)網(wǎng)帶爐加熱作用，燒結(jié)出來(lái)的載具和產(chǎn)品帶有很高的余溫，操作工人直接搬運(yùn)有燙傷風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，工作效率也比較低。

1 基于卡夾載具的MLCC 自動(dòng)下料機(jī)設(shè)計(jì)

1.1 開(kāi)發(fā)背景

隨著5G 產(chǎn)業(yè)的興起，MLCC 電感市場(chǎng)出現(xiàn)供不應(yīng)求現(xiàn)象，各個(gè)電子元器件廠(chǎng)商生產(chǎn)亟需擴(kuò)大產(chǎn)能，但是面對(duì)產(chǎn)品燒結(jié)過(guò)程中人工下料效率低下，人工成本過(guò)高等因素，企業(yè)很難在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)大生產(chǎn)。為了減少上述因素的制約，我們?cè)O(shè)計(jì)了卡夾載具的MLCC 自動(dòng)下料機(jī)，以提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

1.2 設(shè)備基本結(jié)構(gòu)介紹

卡夾載具的MLCC 自動(dòng)下料機(jī)主要包含卡夾載具、過(guò)渡輸送線(xiàn)結(jié)構(gòu)、移料機(jī)械手以及待料小車(chē)結(jié)構(gòu)，設(shè)備如圖1。

自動(dòng)下料機(jī)是將網(wǎng)帶的卡夾載具自動(dòng)通過(guò)機(jī)械手搬運(yùn)至待料小車(chē)指定位置，工作原理及流程如下：

①過(guò)渡輸送線(xiàn)與網(wǎng)帶進(jìn)行對(duì)接并完成卡夾載具下料，采用移料機(jī)械手完成卡夾搬運(yùn)；②來(lái)料定位到位后，移料機(jī)械手通過(guò)YZ 方向運(yùn)行，完成將卡夾載具托起；③托起卡夾載具后，移料機(jī)械手運(yùn)行將載具放置到緩存小車(chē)上；④緩存4 個(gè)卡夾載具以后，報(bào)警提示人工下料。

1.2.1 卡夾載具介紹

卡夾為不銹鋼材質(zhì)，產(chǎn)品在載具中按照多層多列形式擺放。（圖2）

1.2.2 過(guò)渡輸送線(xiàn)結(jié)構(gòu)

過(guò)渡輸送線(xiàn)采用前后兩段獨(dú)立控制的鏈條結(jié)構(gòu)；前段鏈條結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)帶上快速接駁卡夾；后段鏈條結(jié)構(gòu)冷卻和緩存卡夾。（圖3）

圖1 卡夾載具的MLCC 自動(dòng)下料機(jī)

關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：①卡夾載具含產(chǎn)品重量（m卡）：25kg；②網(wǎng)帶典型工藝速度（v網(wǎng)）：50mm/min；③卡夾載具尺寸：590mm*150mm*120mm；④滾子鏈規(guī)格型號(hào)08B，最大容許拉力為3kN；鏈輪、惰輪齒數(shù)為20，分度圓直徑Dp1為81.18mm。

電機(jī)選型參數(shù)校核：

初定工作機(jī)功率：p1=F*V前=μm卡gV前=1×25×9.8×0.083=20W

式中：μ1-載具與鏈條的靜摩擦系數(shù)；P1-工作機(jī)功率需求。

式中：η1-鏈條傳遞綜合效率；P2-電機(jī)的功率需求。

可選用泰潤(rùn)斯電機(jī)，規(guī)格型號(hào)為MTL-51K90RGUCF-30-RA。

1.2.3 移料機(jī)械手

移料機(jī)械手主要由氣缸機(jī)構(gòu)、同步帶機(jī)構(gòu)、直線(xiàn)導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)組成。氣缸結(jié)構(gòu)結(jié)合托爪，實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)品快速?gòu)钠脚_(tái)上提升和下降；步進(jìn)電機(jī)+同步帶輪機(jī)構(gòu)+直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)托爪沿水平方向做精密的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)保證移動(dòng)精度，同步帶機(jī)構(gòu)和直線(xiàn)導(dǎo)軌導(dǎo)軌可使該機(jī)構(gòu)水平運(yùn)行平穩(wěn)。

圖4 移料機(jī)械手

①提升機(jī)構(gòu)。

提升結(jié)構(gòu)主要由氣缸結(jié)構(gòu)和托爪機(jī)構(gòu)組成。

普通雙作用氣缸理論推力（N）為：

公式中d-活塞桿直徑，估算時(shí)按d=0.3D 缸。

負(fù)載和托爪重量（m提升）為：26kg，則可選SMC 帶導(dǎo)桿薄型氣缸MGPL50-150AZ，缸徑50mm，氣缸行程150mm。

②水平移料機(jī)構(gòu)。

關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：①工作臺(tái)和負(fù)載重量（m負(fù)載）：30kg；②移料機(jī)械手水平移動(dòng)速度（V水平）：1m/s；最大行程L＝960mm；③同步帶重量（m帶）：0.3kg；同步帶輪、惰輪重量分別為（m輪）0.5kg；同步帶節(jié)圓直徑（Dp2）：0.074m；④移料機(jī)械手水平運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期為（T）：18s。

式中：VMAX-機(jī)械手水平運(yùn)動(dòng)最大速度；

a-機(jī)械手水平運(yùn)動(dòng)加速度。

式中：TL-負(fù)載力矩；TL2-電機(jī)的輸出力矩，η2是傳動(dòng)效率。

根據(jù)上述計(jì)算，可選富興步進(jìn)電機(jī)，規(guī)格型號(hào)為JHSTM86-1.8-S-65-10。

同步帶和工作物的慣量：

選型該步進(jìn)電機(jī)滿(mǎn)足要求。

1.2.4 待料小車(chē)

待料小車(chē)主要用來(lái)緩存和周轉(zhuǎn)卡夾，包括萬(wàn)向腳輪、框架、臺(tái)面和把手。臺(tái)面上放置耐高溫皮墊，起到減震作用。下料機(jī)采用“喇叭口”方式對(duì)接與小車(chē)對(duì)接，降低對(duì)接難度。

2 結(jié)束語(yǔ)

①該下料機(jī)設(shè)備自動(dòng)化程度比較高，在下料過(guò)程中盡量減少人工操作，節(jié)約人力；②該設(shè)備應(yīng)用范圍比較廣，可以實(shí)現(xiàn)多種卡夾載具自動(dòng)下料。