半自动电子料仓的设计

江季鸿许斌

关键词：电子料仓；PCB；插件线；非标设计；自动化

1.引言

一个印制电路板会被插装上多种电子元件，例如电阻、电容、电感、保险丝、二极管、开关、变压器等，而品种繁多的电子元件会围绕装配产线分布，使人能够轻易拿龋通常电子插件线前摆放一排排的货架，货架上摆放装有电子元件的盒子。操作员站在流水线后，从盒子上拿取电子元件，将其插装在印制电路板上。

采用在流水线前摆放货架储存电子元件，由于操作员伸手拿取的长度及高度有限制，更换产线时必须重新摆放电子元件，使其在操作员的拿取范围内才能操作方便。重新摆放电子元件就浪费了生产时间，降低了生产效率，而且撤换下来的各种电子元件盒子又要重新找位置摆放，此过程显得烦琐容易混乱元件种类，影响操作员的情绪。所以，一种能够快速响应更换产线的电子元件储存设备应运而生。

2.半自动电子料仓的方案设计

2.1制造现场需求

目前工厂内部的手动插件线，载具在流水线上按工艺顺序依次装配，操作员工站在流水线前面，PCB物料货架摆放流水线的另一侧。当载具流到操作员工前面时停留，操作员工从物料货架上拿取相应的元件插到PCB板上。

2.2设备方案规划

显然，物料货架的储存能力有限，更换产线时必须重新耗费人力摆放物料盒，影响生产效率的同时加重了操作员工的劳动强度。所以，设备方案既要能够快速响应更换产线，又能紧贴操作员工的日常实际意愿。

经过现场的测量分析与设计论证，推出了半自动电子料仓的方案，满足制造现场需求。半自动电子料仓取代物料架的位置，直接安装在流水线的另一侧，电子料仓有四个物料层，每个物料层可以摆放若干个物料盒（可按物料盒的大小订制），当需要更换产线时，操作员工通过按钮的选择或脚踏开关即可实现对物料的自动切换。

3.半自动电子料仓的工作原理

3.1结构布局

半自动电子料仓结构布局如下图所示：

设备主要由七大机构组成，分别为：①启动装置、②动力机构、③传动机构、④位置控制、⑤安全光栅、⑥料架机构和⑦安全外罩。

3.2工作原理

工作原理与垂直循环立体停车库类似。首先：操作员工将各种类电子元件从设备后面放入相应的料架机构中的物料盒子里面。其次：产线更换时，操作员工操作启动装置1，动力机构2通过链条链轮传递动力到传动机构3，传动机构3带动料架机构6转动，实现物料的转换，使插件装配线实现产线更换自动化的目标。

4.半自动电子料仓的结构设计

半自动电子料仓归纳由四大系统所组成。包括：机架系统、动力传动系统、料架系统、控制系统和安全防护系统。

4.1机架系统

机架系统是整个设备的基础，用来承受各个系统的重量，包括脚轮脚杯和采用40方通及Q235钢板焊成的组合件。这样的材料组合充分发挥了材料的力学性能，承重大耐振动，且满足刚度强度和稳定性要求，同时便于制造和装配。

4.2动力传动系统

动力传动系统在工作中驱动料架机构转动，由减速电机、链轮链条、传动轴、轴承座等组成，安装在机架系统上。减速电机通过主动链轮带动传动轴旋转，传动轴通过链条带动料架系统转动，实现物料切换。

4.3料架系统

料架系统在动力传动系统带动下转动，共有四套料架系统，每套可以储放多个物料盒（视物料盒的大小而定）。设备工作时依然可以在后面对物料盒进行补料，实现取料、补料互不影响，能够快速响应产线更换要求。

4.4控制系统

控制系统采用PLC控制,操作员只需在操作按钮上按需要的料架层号或踩脚踏开关，控制柜内的PLC根据操作员发出的指令进行信号输出，控制各类接触器及继电器工作，使减速电机运转。当感应器感应到相对应的料架层号时停止转动，从而实现料架转动的全过程，料架转动速度可按实际需要调整，因此操作简单、可靠。

4.5安全防护系统

4.5.1电压保护

设备如发生过载、过压或短路现象，接触器或热继电器将立即动作，自动切断电源，保护整套设备。

4.5.2急停保护

设备设置"急停开关"，按下后设备将立即断电停车，以应付设备运转中遇到的紧急情况。同时蜂鸣器不断闪烁及发出警告。

4.5.3保护外罩

各链轮与链条转动部分均安装钣金安全护罩，旋转的料架系统由铝型材与亚克力板组成的安全外罩保障，防止设备在运行时产生各种对人员的接触伤害。

4.5.4安全光栅

取料位与补料位都安装有安全光栅装置，无论是操作员进行取料或者进行补料，当人或物体进入光幕屏障区内，控制系统迅速转换输出信号，动力传动系统被强制处于停止转动状态。从而达到保护设备操作人员的人身安全免受伤害的目的。

5结论

本文致力于半自动电子料仓的研究。从最初的方案设计、结构设计，到装配安装调试，得到客户的认可顺利通过验收，证明了设计的合理可行性。

本文的主要成果如下：

1．半自动电子料仓很好地与印制电路板插件装配线结合，为产线更换实现自动化的解决方案，提高效率，对电子制造的产业升级有着重要的意义。

2．自动化程度高，操作安全简便，安全保护功能齐全，工作可靠。

3．半自动电子料仓已成功申请实用新型专利。专利号：ZL201621077454.X

参考文献

[1]汪浩，余华，张红兵.自动化立体停车库的设计与开发[J].机电产品开发与创新，2003(5):28~29