双轨道IGBT自动上料装置的研制.pdf

又轨道GBT自动上装置的研制“
口张友旺口段晓威2口罗昌杰2
中南大学机电工程学院长沙410083
2.中国科学院深圳先进技术研究院精密工程中心广东深圳518055
摘要:针对IGBT目前暂无成熟的自动上料装置,在对ICBT上料工艺进行研究的基础上,研制了双轨道自动上料装
置。该装置结构上由两条独立的供料轨道结合直角三坐标杺器人构成;动力方面采用主、被动结合的方式。对上料轨迹进
行了计算优化,通过对主动供料过程的仿真和实验平台的搭建,验证了上述设计的正确性。
关键词;上料工艺自动上料双轨道上料轨迹
中图分类号:TH6;TH123
文献标识码:A
文章编号:1000-4998(2013)10-0013-05
电子行业蓬勃发展,电子元器件装配工艺川则是
开始
IGBT
IGBT
必不可少的重要环节,散热片和IGBT(双极型晶体管
主动供料
白动滑移自动转移
的连接是常见的一道工艺,基装配工艺是:通过螺钉和
ICBT依靠ICBT滑移分转移至产品
螺母,将指定型号的IGBT紧同在散热片上(如图1所
自重实现拣,保证动作时夹具,实现
示)
主动下滑序及操作空间装夹、定位
在上述装配工艺中,IGBT的自动上料是一关键工
图2双IGBT自动上料工艺及工序示意图
艺。目前IGBT的上料都由人工完成,成本高,效率低,形状的微小不可振动元器件的上料提供了指导性意
生产过程容易带入静电,不利于产品质量和工人安全。义
国内外暂无介绍IGBT的自动上料工艺,更无相关自
动上料装置的研究,仅有的几种自动上料装置仅供参
1双轨道IGBT自动上料装置工艺分析
考:振动盘实现自动排列、上料2,但其会影响IGBT内
计对IGBT来料特性为竖直料管的形式,设计成
部结构参数;采用气吹的方式实现螺钉自动上料,但依靠自身重力下滑的主动供料方式。对需要同时进行
IGBT的不规则形状使其很难保证可靠性; SCARA(平两种类型IGBT的自动上料,先进行IGBT的分栋横
面型关节机器人)机械臂配合机器视觉来实现自动土移,留出空间及时间实现IGBT的夹取、转移,最终实
料3,其开发成本较高,周期长。
现IGBT的自动上料、定位。
为此对双轨道IGBT的自动上料装置进行了研
根据上述工艺分析4,研制的针对IGBT的双轨道
制,采用主、被动结合的方式实现上料。该装置利用自动上料装置包含3个工序,如图2所示。
IGBT自身重力实现主动下滑,同时实现被动的横移
I)IGBT主动供料。IGBT依靠自身重力实现其从
再依次实现夹取、转移,最后实现自动上料、定位,弥上到下主动下滑和以正确姿态依次排列
补了国内外针对IGBT自动上料装置研究的空白,并
2)IGBT自动滑移。实现两种型号IGBT的横向滑
且其双轨道、主被动结合上料的设计思想对类似IGBT移,避免布局干涉和方便其按顺序夹取转移
3)IGBT自动转移。实现IGBT从滑移机构到产品
夹具的转移,最终实现双IGBT的装夹、定位。
2双轨道IGBT自动上料装置结构设计
以上装置由主动供料机构、自动滑移机构以及自
动转移机构构成。Z轴(竖直)布置主动供料机构,Y轴
(横向)布置自动滑移机构,X轴(纵向)布置自动转移机
1.螺母2.螺钉3.A型IGBT4.B型IGBT5.散热片
构,空间结构布局如图3所示,三维模型如图4所示。
▲图1散热片和IGBT连接示意图
2.1主动供料机构
广东省产学研项目(编号:2011A090100019)
主动供料机构为双轨道供料,不同型号的IGBT
收稿日期:2013年3月
依靠自身重力实现Z轴主动下滑。结合IGBT来料、最
机樾制造51卷第590期
2013/10
?n
Z轴
Z轴
主动供
料机构
主动供料机构
自动转
移机构
线性滑轨
自动转
自动滑
白动滑
料管
移机构
移机构
移机构
料架
▲图3IGBT自动上料空间
滑槽B
多
步进电机
结构布局示意图
终上料姿态以及考虑到现场工
况等缘故,设计的主动供料机构
如图5所示。
▲图4自动上料装置三维模型示意图
▲图5主动供料及自动点胶机构三维模型示意图
主动供料过程如下:步进电
机通过同步带带动ICBT料架
气缸A1、滑块A2
C IGBT
B型
在线性滑轨上移动,IGBT料架
上插入IGBT料管,其出料口依
次对准A人口,依靠ICBT自身
的重力,沿着滑槽的轨迹A、B、
滑块B2
气缸B
C实现ICBT的主动下滑供料
▲图6自动滑移机构三维模型示意图
当检测到一根ICBT料管供料完成时,步进电机控制
此处滑块A2、B2中较大质量为180.95g,其表面粗
IGBT料架滑动,实现后续IGBT料管出料口对准A人糙度为R21.6um,在整个支板中的摩擦因数约为
门,实现主动下滑供料,依次循环。两个主动下料组件0.25,那么其在支板中滑动所受滑动摩擦力不到1N,
并列放置,就构成了双轨道主动下料机构。
对缸径为16mmn、工作气压在0.2MPa的气缸A1、B1
此机构设计的关键在于滑槽轨迹A、B、C参数的来说,其产生的推力或拉力最小为14.6N?,滑块能很
确定,此主动供料机构具有以下优点。
顺畅滑动,机构稳定性很高。
1)巧妙地将IGBT的姿态自转了90°,并且无须2.3自动转移机构
任何附加动力机构。
当IGBT完成自动滑移动作后,就由自动转移机
2)能进行两种不同型号的IGBT同时下滑供料、构将IGBT转移至产品治具中,该机构如图7所示
相工无影响。
图7中所示的Z轴运动方向由滑台气缸驱动完
3)料架上能同时插上多根料管,并且自动连续实成,轴运动方向由伺服电机与KK模组组合驱动完
现IGBT下滑供料,自动化程度高
成,IGBT的自动夹取由平行夹气缸驱动完成。
4)只需改变下滑轨道截面形状,就能适应其它形
3下滑轨迹分析
状物体的下滑,适应好。
5)整条主动供料轨道过渡平滑,下滑供料稳定性
根据上述机械设计,分析IGBT的整个自动上料
2.2自动滑移机构
为避免布局干涉,方便双IGBT的分拣、夹取和转
滑台气缸
移,设计了自动滑移机构。如图6所示,自动滑移机构
是为了实现两种IGBT的Y轴运动。
KK模组
此自动滑移机构对于不同型号的IGBT,提供不同
伺服电机
的滑移通道。A型IGBT的滑移轨迹是C→D→E,B型
IGBT的滑移轨迹是C"→D'→E",当IGBT到达C、C位
置后,由后续IGBT施加的推力将其推至D、D'处,然
后由气缸A1或B1推动滑块2或B2,将对应IGBT滑
平行夹紧气缸
Z轴
移至E、E'处,在此处等待自动转移机构的夹取和转
移
▲图7自动转移机构三雄模型示意图
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机械制造51卷第59期ラ