節(jié)溫器水管涂膠壓裝機(jī)的柔性化改造研究

劉云志 關(guān)俊祥

摘 要：本文介紹了一種改造后的節(jié)溫器水管的涂膠壓裝機(jī)，通過對原設(shè)備的涂膠結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行柔性化改造，將原來的對水管涂膠改為現(xiàn)在的對節(jié)溫器孔內(nèi)與水管的壓裝面涂膠。

關(guān)鍵詞：節(jié)溫器;涂膠;柔性化改造

中圖分類號：U468.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）13-0051-02

Abstract： This paper introduced a kind of pressure and loading machine which was applied to the modified thermostats water pipe， through the flexible modification of the structure part of the original equipment， the original glue coating on the water pipe was changed into the coating glue on the inner hole of the thermostat and the pressing surface of the water pipe.

Keywords： thermostat;glue;flexible transformation

本文介紹了一種節(jié)溫器水管的涂膠壓裝機(jī)。原設(shè)備為專用設(shè)備，一旦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及尺寸發(fā)生了變化，原有的專用設(shè)備就失去了作用。如果在舊設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加設(shè)備通用性，就可以解決專用設(shè)備不能適應(yīng)新產(chǎn)品的問題[1]。

1 原設(shè)備概述

1.1 工作原理

原設(shè)備為自動(dòng)涂膠壓裝一體機(jī)。其采用人工上料的方式，在涂膠部分，先將3種不同直徑及形狀的水管裝上相對應(yīng)的涂膠軸，在壓裝工位上裝上節(jié)溫器殼體零件，并將已涂完膠的3個(gè)水管裝上3個(gè)壓頭，然后雙手按啟動(dòng)按鈕，機(jī)器自動(dòng)動(dòng)作，完成涂膠及壓裝工作流程，如圖1所示。

涂膠部分為一個(gè)涂膠輪，涂膠輪的旋轉(zhuǎn)由直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速約為6rad/min。涂膠輪在氣動(dòng)滑臺的驅(qū)動(dòng)下與3根水管相切，水管由涂膠輪的旋轉(zhuǎn)摩擦力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而完成涂膠動(dòng)作，如圖2所示。

1.2 原設(shè)備的涂膠分析

涂膠原理為涂膠輪與3根水管外徑相切，故3根水管與涂膠輪的位置相對固定。若有不同直徑的水管需要涂膠，直徑變化導(dǎo)致水管外徑與涂膠輪不能相切，就不能完成涂膠動(dòng)作，更換產(chǎn)品時(shí)需根據(jù)水管的直徑及形狀重新布置設(shè)計(jì)。涂膠膠水為648膠水，該膠水有一定的揮發(fā)性，對生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生一定影響。按此涂膠輪涂膠的方式，在生產(chǎn)現(xiàn)場容易出現(xiàn)灰塵沾染到涂膠輪和工件外表面涂覆的膠水上，有影響壓裝密封效果的隱患[2]。在實(shí)際生產(chǎn)中，涂膠輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)涂膠，涂膠時(shí)間為8～10s。但在涂膠開始及結(jié)束階段，由于有3個(gè)水管由工人手工裝卸，工件在涂膠下料和壓裝上料過程中要避免接觸水管外表面涂覆的膠水，所以，工件安裝及拆卸過程中應(yīng)小心謹(jǐn)慎，時(shí)間偏長，達(dá)到24s，涂膠節(jié)拍為34s。

2 設(shè)備改造方案概述

2.1 設(shè)備改造原理

通過對多種涂膠產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以采取不涂覆水管外徑的方式。通過甩膠涂覆節(jié)溫器與水管外徑配合的內(nèi)孔壁，根據(jù)各種節(jié)溫器結(jié)構(gòu)差異，采用一種數(shù)控?cái)[臺及數(shù)控滑臺相結(jié)合的方式，在擺臺上放置可以更換的節(jié)溫器定位件，從而換裝不同的節(jié)溫器外殼。擺臺U軸和V軸配合旋轉(zhuǎn)，將要涂膠的孔擺置到豎直位置。甩膠頭安裝在三軸（x軸、y軸和z軸）的滑臺上，再運(yùn)動(dòng)到要涂覆孔的相應(yīng)位置上甩膠涂覆，如圖3所示。

2.2 改造方案的動(dòng)作流程

①流程開始前，三軸（x軸、y軸和z軸）滑臺處于原位，擺臺臺面朝上，節(jié)溫器氣缸打開，人工上料。在此方案中，人工需上料節(jié)溫器殼體一次，時(shí)間耗時(shí)2s。②上料完成，手動(dòng)按啟動(dòng)按鈕開始自動(dòng)運(yùn)行。③氣缸4夾緊節(jié)溫器殼體，耗時(shí)0.5s。④夾緊節(jié)溫器殼體后，擺臺U、V軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行至第一孔位置，同時(shí)，三軸（x軸、y軸和z軸）直線滑臺配合運(yùn)行至第一孔涂膠位，耗時(shí)2s。然后甩膠頭轉(zhuǎn)動(dòng)涂膠，運(yùn)行3s后Z軸升起，第一孔涂膠結(jié)束。⑤擺臺U、V軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行至第二孔位置，同時(shí)，三軸（x軸、y軸和z軸）直線滑臺配合運(yùn)行至第二孔涂膠位，耗時(shí)2s。然后甩膠頭轉(zhuǎn)動(dòng)涂膠，運(yùn)行3s后Z軸升起，第二孔涂膠結(jié)束。⑥擺臺U、V軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行至第三孔位置，同時(shí)，三軸（x軸、y軸和z軸）直線滑臺配合運(yùn)行至第三孔涂膠位，耗時(shí)2s。然后甩膠頭轉(zhuǎn)動(dòng)涂膠，運(yùn)行3s后Z軸升起，第三孔涂膠結(jié)束。⑦直線滑臺回原位，同時(shí)擺臺轉(zhuǎn)至原位，氣缸打開，總耗時(shí)2s。⑧提示人工下料，人工下料1.5s[3]。

3 設(shè)備改造過程

3.1 機(jī)械部分

機(jī)械結(jié)構(gòu)，包含設(shè)計(jì)制造機(jī)械專用零件底板、支架，擺臺減速機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工件定位件及滑臺支架、連接板等零件。其中，涂膠頭滑臺采用直線導(dǎo)軌加滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)模組。Z軸和U軸的電機(jī)采用帶制動(dòng)的三菱伺服電機(jī)，在掉電狀態(tài)下能保持鎖緊，維持機(jī)構(gòu)安全。

3.2 電氣部分

電氣部分因增加了5個(gè)伺服電機(jī)，要求PLC能控制5軸伺服驅(qū)動(dòng)器，所以對原設(shè)備的PLC進(jìn)行了更換，因原設(shè)備采用三菱，故沿用其相關(guān)屏、傳感器等配件，選擇了三菱的PLC，型號為FX3U-48MT/DS，滿足控制5軸伺服驅(qū)動(dòng)器的要求。重新設(shè)計(jì)PLC程序，配合人機(jī)界面以滿足設(shè)備柔性化調(diào)整。觸摸屏沿用原設(shè)備的，對人機(jī)界面內(nèi)容進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì)，對節(jié)溫器的涂膠孔角度、位置參數(shù)寫入寄存器，設(shè)計(jì)為人工在界面上更改這些參數(shù)，程序運(yùn)行時(shí)伺服涂膠機(jī)構(gòu)會(huì)動(dòng)作到相應(yīng)位置，滿足涂膠柔性調(diào)整的需求。

4 結(jié)語

經(jīng)過對設(shè)備機(jī)械和電氣部分改造，重新編制PLC程序，編寫人機(jī)界面，最后經(jīng)過涂膠壓裝試驗(yàn)。對在此一臺設(shè)備上生產(chǎn)的3種產(chǎn)品進(jìn)行批量測試，對壓裝后的節(jié)溫器水管組件進(jìn)行檢漏測試，從而滿足產(chǎn)品檢漏壓力測試要求。一方面，在人工換裝過程中，人機(jī)界面的易調(diào)整操作性，給調(diào)機(jī)人員提供了方便;另一方面，工人在上下料過程中，不再出現(xiàn)手指誤觸涂膠位置而出現(xiàn)需重新涂膠現(xiàn)象，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王洪欣.機(jī)械原理[M].南京：東南大學(xué)出版社，2011.

[2]申冰冰.實(shí)用機(jī)構(gòu)圖冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]張士軍，陳紅娟.UG機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.