薄膜電容含浸固化聯動線運料方式的改進

張少川，程永勝

(太原風華信息裝備股份有限公司，山西太原030024)

薄膜電容器目前廣泛應運于電子、家電、通訊、電力等多個行業，是電子信息產業和電力工業不可缺少的最基本電子元件。隨著數字化、信息化、網絡化的建設與發展以及消費類電子產品的升級，薄膜電容器的市場需求將進一步呈現快速增長的趨勢。

薄膜電容器有多道生產工序，含浸固化聯動線是薄膜電容器生產中的后道設備，主要完成電容的真空含浸和粉末包封以及與包封機的聯動。

1 薄膜電容含浸固化聯動線簡介

浸漬型薄膜電容器環氧封裝工藝如圖1 所示。

浸漬型薄膜電容器經過引線焊接、編帶、裝盤處理后進行環氧封裝。其關鍵工藝為：真空含浸、含浸后固化、環氧封裝等環節。

圖1 浸漬型薄膜電容器環氧封裝工藝

不同的生產工序可以分散在廠房的不同位置，甚至能夠在不同的廠房獨立完成。薄膜電容含浸固化聯動線的設計，將原有的多道分散工序進行有序的組合，省去人工搬運代以快速高效的聯動，節約成本，實現全自動化作業，確保產品的批次一致性，減少人為污染，提高了產品的質量。

聯動線以多個模塊部分組成，每個模塊實現一個特定的功能，分別為：上料、預烘、低溫冷卻、真空含浸、擦盤、固化、下料。下料模塊與日本生產的PC4L-B 型粉末包封機對接，完成環氧封裝。聯動線整線采用鏈條傳動，傳動對象為電容組框盤，模塊之間的銜接通過鏈條或氣缸動作完成。

2 第一代薄膜電容含浸固化聯動線的運料方式介紹

第一代整線結構如圖2 所示。

圖2 第一代聯動線結構圖

聯動線中有兩處需要用到加熱爐，完成預烘、固化功能。爐內料盤運動模式為“串行方式”，以“幾”字形傳送，在加熱爐內，橫向傳送過程中是單盤進行動作的，因此交接頻率高，而且在傳送過程中需要經過“過渡導向槽”，這樣在傳送過程中容易產生卡盤現象，出現故障而停機，影響了整機工作效率。

在第一代含浸固化聯動線中，料盤經過加熱爐后，由鏈條帶動一對撥料塊（見圖3）將單個料盤撥至加熱爐的待出料區，然后料盤上升，鏈條返回再撥出下一個料盤，以此類推將料盤逐一撥出加熱區，效率較低。

3 第二代薄膜電容含浸固化聯動線運料方式的改進

第二代整線結構如圖4 所示。

圖3 撥料塊

在新一代的含浸固化聯動線中，料盤的運動模式為“串、并行組合方式”。料盤在加熱爐中的加熱隧道內進行預烘或固化。在料盤進入加熱隧道前采用串行方式單盤進行送料，然后5 個料盤并行推入加熱隧道的對應通道內，并在隧道內并行前進，完成預烘或固化后。料盤在加熱區以“一”字形傳送，減少料盤交接頻率，故而降低了整線的故障率。最后，5 盤料同時被勾至加熱爐待出料區，以并行運料的方式增加效率。

圖4 第二代聯動線結構圖

具體流程：由加熱爐前道模塊設備的機械手將單盤料推入加熱爐的待加熱區頂層，料盤一層一層下降，直到待加熱區的料盤達到5 盤時，由加熱爐自身的推料機械手將5 盤料同時推入加熱隧道中。等到待加熱區中的料盤再次達到5 盤時，隧道中的鏈條帶動最先進入加熱隧道的5 盤料行進特定的距離，為后5 盤料留出空間，推料機械手將后續的5 盤料再次推入加熱隧道中。以此類推，當加熱隧道中滿盤時，由加熱爐自身的勾料機械手將5 盤料同時勾至待出料區，然后由加熱爐后道模塊設備的機械手伸入加熱爐，將待出料區最底層的料盤勾出，剩余的料盤下降一層，等待機械手再次將最底層的料盤取走，直至將5 盤料全部勾出，然后加熱爐自身的機械手將隧道后續輸送入的5 層料盤再次勾至待出料區。

3.1 加熱隧道的設計

加熱爐的分區如圖5 所示。

加熱隧道的設計采用“鏈條貫通式”設計，在加熱隧道內料盤不進行交接，避免了卡盤現象。加熱隧道自上而下一共5 層加熱通道，待加熱區的5 盤料由機械手同時推入相應的通道內，而且5層通道同時行進。并行模式的設計為整機節約了時間。

圖5 加熱爐分區

在隧道中，除了頂層通道外，剩下的每一層通道主動輪采用了雙排鏈輪，相鄰的兩層使用鏈條進行連接，底層的鏈輪通過鏈條與驅動電機相連，這樣由一個電機帶動5 層鏈條同時運動，實現了料盤的“并行傳動”。

3.2 加熱爐勾料機械手的設計

加熱爐采用了加熱隧道5 層并行運動的方式，如果繼續采用第一代所使用的撥料塊的話，同時將5 盤料撥至待出料區時，需要5 層撥料塊，這樣的話料盤是無法逐層下降而被勾出加熱爐的，因此要對勾料機械手進行重新設計。

3.2.1 方案選擇

(1)因為料盤的結構為凹槽型（見圖6），所以只有勾到凹槽內才能將料盤勾出。對此我們給出如下兩種設計方案，見圖7。

方案一中，勾料塊為“一體式”，要想勾取料盤，勾料塊需要3 個動作才能完成。勾料塊結構簡單，但需要增加動力源和其他輔助機構。

方案二中，勾料塊為“分體式”，只需1 個動作即可完成勾料。勾料塊結構相對方案一來說較復雜，但是動作流程簡單，無需其他機構。

綜合考慮，我們采用方案二——“分體式”勾料塊。

圖6 料盤

圖7 兩種勾料設計方案

（2）當勾料機械手將5 盤料同時勾至待出料區時，會產生新的問題：料盤下降時與勾料塊的干涉。為解決這個問題，我們同樣給出兩種設計方案，見圖8：

圖8 料盤下降解決方案

方案一中，勾料塊需要3 個動作完成對料盤的讓位，需要增加動力源和其他輔助機構，而且所占空間要增大。

方案二中，勾料塊增加復位彈簧，當料盤下降時將勾料塊壓下，料盤完成下降動作后，勾料塊復位。勾料塊結構相對方案一來說較復雜，但勾料塊不必移出料盤凹槽，節約了空間，并且動作流程簡單，無需增加其他機構。

所以，我們選擇第二種設計方案。

3.2.2 勾料機械手的設計

由于設備要同時勾出5 層料盤，所以我們設計了5 層勾料機械手，并且為了勾取料盤的穩定性，每一層安裝有兩個勾料塊。

勾料機械手的結構如圖9 所示。

勾料塊的結構如圖10 所示。

圖9 勾料機械手結構圖

圖10 勾料塊結構

整個勾料機械手采用鏈條、鏈輪的連接方式與電機相連。勾料座安裝滾輪，可以在設備上相應的導向軌道內運動，保證運動的精確及順暢。勾料架采用角鋼焊接而成的三角架形式，保證了勾料機械手在整個運動過程中的穩定性。

勾料機械手運動流程：電機旋轉，鏈條帶動勾料機械手前進，運動至料盤時，勾料小塊受力折回，勾料機械手繼續運動直至勾料小塊整體進入料盤凹槽，在勾料小塊自身重力及復位彈簧2 的作用下，勾料小塊恢復至直立狀態。電機回轉，勾料小塊將料盤勾至待出料區。出料時，當最底層的料盤被勾走后，待出料區的剩余料盤下降一層，在下降過程中，料盤將勾料塊的勾料臂壓下，料盤完全通過所壓勾料塊后，在彈簧1 的作用下，勾料塊恢復至原始狀態。

3.2.3 勾料機械手設計的關鍵點

在勾料塊的設計中采用了兩種彈簧，其中彈簧1 負責將料盤下降所壓下的勾料臂拉回至原位，彈簧2 負責勾料時勾料小塊進入料盤凹槽后的復位。因此，必須滿足如下條件：

（1）勾料時彈簧1 不得產生形變，彈簧2 必須產生形變。這樣使得勾料臂一直處于原位不發生轉動，而勾料小塊可以折回從而進入料盤凹槽。否則，勾料臂發生轉動，勾料小塊無法進入料盤凹槽，進而將料盤推向相反方向。

（2）在滿足條件1 后，要保證勾料小塊的最下端要低于相應一層料盤的上邊沿一定距離。距離太大，勾料小塊折回到最大程度也無法進入料盤凹槽，而將料盤推向相反的方向；距離太小，勾料小塊復位后與料盤接觸少，會引起勾料過程中的不穩定。

（3）料盤下降時，彈簧1 形變產生的力必須小于料盤下降時與勾料臂產生的摩擦力，使得料盤能夠順利下降一層。否則，料盤會卡在勾料臂處無法下降。

3.3 模塊之間的過渡改進

在第一代聯動線中，料盤從一個模塊到另一個模塊采用了氣缸作為動力源，受生產環境的溫度影響，氣缸的動作會出現不定時的延遲現象，從而影響了整線的穩定性。在第二代聯動線中，動力源改為電機，由電機帶動鏈條來完成料盤所需的動作，模塊之間的運動準確、順暢，提高了整線穩定性。

4 結束語

第二代薄膜電容含浸固化聯動線運料方式的改進，使得加熱爐的內部結構更加簡單，而且運行順暢，降低了故障的發生率。同時，第二代聯動線不僅在運料方式上進行了改進，而且將各個模塊設備的外形及結構進行了優化，使得整條生產線外觀更加美觀，運行更加穩定。

[1] 濮良貴，紀名剛. 機械設計（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[2] 成大先. 機械設計手冊（第五版）[M]. 北京：化學工業出版社，2007.