基于卡夹载具的MLCC 自动下料机设计

常勇CHANG Yong；叶志YE Zhi；易俊彦YI Jun-yan

（合肥恒力装备有限公司，合肥230088）

0 引言

卡夹具有产品装容量大、产品受热均匀等优点，MLCC电感的原料在烧结过程中主要用其当作载具。产品在卡夹中按照多层多列形式摆放，经过网带炉加热作用，烧结出来的载具和产品带有很高的余温，操作工人直接搬运有烫伤风险，同时劳动强度比较大，工作效率也比较低。

1 基于卡夹载具的MLCC 自动下料机设计

1.1 开发背景

随着5G 产业的兴起，MLCC 电感市场出现供不应求现象，各个电子元器件厂商生产亟需扩大产能，但是面对产品烧结过程中人工下料效率低下，人工成本过高等因素，企业很难在短时间内扩大生产。为了减少上述因素的制约，我们设计了卡夹载具的MLCC 自动下料机，以提高企业的生产效益。

1.2 设备基本结构介绍

卡夹载具的MLCC 自动下料机主要包含卡夹载具、过渡输送线结构、移料机械手以及待料小车结构，设备如图1。

自动下料机是将网带的卡夹载具自动通过机械手搬运至待料小车指定位置，工作原理及流程如下：

①过渡输送线与网带进行对接并完成卡夹载具下料，采用移料机械手完成卡夹搬运；②来料定位到位后，移料机械手通过YZ 方向运行，完成将卡夹载具托起；③托起卡夹载具后，移料机械手运行将载具放置到缓存小车上；④缓存4 个卡夹载具以后，报警提示人工下料。

1.2.1 卡夹载具介绍

卡夹为不锈钢材质，产品在载具中按照多层多列形式摆放。（图2）

1.2.2 过渡输送线结构

过渡输送线采用前后两段独立控制的链条结构；前段链条结构实现从网带上快速接驳卡夹；后段链条结构冷却和缓存卡夹。（图3）

图1 卡夹载具的MLCC 自动下料机

关键设计技术参数：①卡夹载具含产品重量（m卡）：25kg；②网带典型工艺速度（v网）：50mm/min；③卡夹载具尺寸：590mm*150mm*120mm；④滚子链规格型号08B，最大容许拉力为3kN；链轮、惰轮齿数为20，分度圆直径Dp1为81.18mm。

电机选型参数校核：

初定工作机功率：p1=F*V前=μm卡gV前=1×25×9.8×0.083=20W

式中：μ1-载具与链条的静摩擦系数；P1-工作机功率需求。

式中：η1-链条传递综合效率；P2-电机的功率需求。

可选用泰润斯电机，规格型号为MTL-51K90RGUCF-30-RA。

1.2.3 移料机械手

移料机械手主要由气缸机构、同步带机构、直线导轨、步进电机结构组成。气缸结构结合托爪，实现将产品快速从平台上提升和下降；步进电机+同步带轮机构+直线导轨机构，实现托爪沿水平方向做精密的步进运动。步进电机保证移动精度，同步带机构和直线导轨导轨可使该机构水平运行平稳。

图4 移料机械手

①提升机构。

提升结构主要由气缸结构和托爪机构组成。

普通双作用气缸理论推力（N）为：

公式中d-活塞杆直径，估算时按d=0.3D 缸。

负载和托爪重量（m提升）为：26kg，则可选SMC 带导杆薄型气缸MGPL50-150AZ，缸径50mm，气缸行程150mm。

②水平移料机构。

关键设计技术参数：①工作台和负载重量（m负载）：30kg；②移料机械手水平移动速度（V水平）：1m/s；最大行程L＝960mm；③同步带重量（m带）：0.3kg；同步带轮、惰轮重量分别为（m轮）0.5kg；同步带节圆直径（Dp2）：0.074m；④移料机械手水平运动往复运动周期为（T）：18s。

式中：VMAX-机械手水平运动最大速度；

a-机械手水平运动加速度。

式中：TL-负载力矩；TL2-电机的输出力矩，η2是传动效率。

根据上述计算，可选富兴步进电机，规格型号为JHSTM86-1.8-S-65-10。

同步带和工作物的惯量：

选型该步进电机满足要求。

1.2.4 待料小车

待料小车主要用来缓存和周转卡夹，包括万向脚轮、框架、台面和把手。台面上放置耐高温皮垫，起到减震作用。下料机采用“喇叭口”方式对接与小车对接，降低对接难度。

2 结束语

①该下料机设备自动化程度比较高，在下料过程中尽量减少人工操作，节约人力；②该设备应用范围比较广，可以实现多种卡夹载具自动下料。