一種多工位雙組份注膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張春雨， 鄭鳳菊， 訾建平，王 力

(安徽科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

一種多工位雙組份注膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張春雨， 鄭鳳菊， 訾建平，王 力

(安徽科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

濾清器注膠系統(tǒng)用于注射濾芯與殼體零件粘連的膠水，原有注膠系統(tǒng)存在注膠效率低、注膠頭殘膠、管道泄漏、控制不精確等問題，為解決上述問題本文提出一種多工位雙頭注膠系統(tǒng)，該系統(tǒng)取電氣和氣動技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)注膠過程的精確控制。

濾清器；雙組份；注膠系統(tǒng)

濾清器為國家重點(diǎn)發(fā)展的三十三種汽車關(guān)鍵零部件之一[1]。注膠是濾清器生產(chǎn)中重要的工序，要求混合均勻、無污染、雜質(zhì)過濾干凈、注入速度快、效率高、膠水分布均勻，因此設(shè)計(jì)出合理的注膠工藝與裝備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量穩(wěn)定、自動、高效的注膠過程對濾清器制造至關(guān)重要[2]。而目前在實(shí)際生產(chǎn)中使用的雙組份注膠機(jī)主要存在注膠結(jié)束后注膠頭處有膠液殘留，另外，注膠機(jī)注膠比例難以精確控制，注膠過程勞動強(qiáng)度大、效率低下和產(chǎn)品質(zhì)量差等問題。為解決原有注膠系統(tǒng)存在的問題，設(shè)計(jì)出一種雙組份多工位雙頭自動注膠系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)自動注膠系統(tǒng)，主要對濾清器外殼與濾芯粘連處進(jìn)行自動注膠。生產(chǎn)要求：設(shè)備的使用壽命不低于10年，每天工作12小h，載荷持續(xù)率為90%。

注膠屬于輕載荷工作，既要保證注膠的工藝過程，還要控制雙組份材料的混合時間及混合比例。對電機(jī)功率要求不是太高，所以采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，保證注膠的范圍、速度和均勻性[3，8-10]。機(jī)械部分要考慮整體布局，工作行程要能滿足要求，傳動裝置要平穩(wěn)且準(zhǔn)確，還要兼顧速度，另外需考慮經(jīng)濟(jì)性，該設(shè)備要求成本低，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，減少額外的工作量。具體措施如下：

(1)每兩個產(chǎn)品完成注膠，回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動60度，回轉(zhuǎn)工作臺的運(yùn)動是通過步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)過減速器減速，再通過鏈傳動帶動旋轉(zhuǎn)，同時在雙作用氣缸的作用下保證回轉(zhuǎn)工作臺的周期性工作。

(2)在產(chǎn)品注膠的同時，工位步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)過減速器減速后通過鏈傳動帶動其中一個工位軸的自轉(zhuǎn)，該工位主軸通過傳動比i=1的鏈傳動帶動另一工位主軸的旋轉(zhuǎn)。同時在兩個雙作用氣缸的作用下進(jìn)行定位，保證工位夾具的交替性工作。

(3)對于雙膠比例的控制采用相同齒輪泵，功率比為2∶1的步進(jìn)電動機(jī)實(shí)現(xiàn)雙膠精準(zhǔn)比例混合。

綜合考慮，設(shè)計(jì)的自動注膠系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)為：注膠時間3s，工位圓筒自轉(zhuǎn)速度100r/min，回轉(zhuǎn)工作臺主軸旋轉(zhuǎn)速度20r/min，注膠頭移動距離35mm。其結(jié)構(gòu)主要由輸膠站、注膠頭、回轉(zhuǎn)工作臺、調(diào)整立柱等組成，如圖1所示。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 注膠回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)

為便于工人操作，整個注膠回轉(zhuǎn)工作平臺傾斜30°，按照三工位設(shè)計(jì)，可安裝6個濾清器外殼，共三個工作區(qū)域：

(1) 注膠區(qū)域：雙注膠頭對2個工件同時注膠。

(2) 裝夾區(qū)域：操作工人安裝工件的區(qū)域。

(3) 卸除區(qū)域：操作工人卸除工件的區(qū)域。

以上這三個區(qū)域保證了裝夾、加工、卸除工作的互不影響和相互循環(huán)。三個工位的定位裝置如圖2所示，使用定位氣缸對工作臺各工位進(jìn)行定位。

主軸電動機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動，配合定位氣缸，實(shí)現(xiàn)不同工位的準(zhǔn)確定位。工位電動機(jī)驅(qū)動工位夾具自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)整周均勻注膠；注膠頭組件安裝在立柱上，根據(jù)需要可以上下移動，同時立柱也能轉(zhuǎn)動一定角度，這樣可以調(diào)整注膠頭組件的位置。注膠頭在氣缸的驅(qū)動下能實(shí)現(xiàn)短距移動，以準(zhǔn)確進(jìn)入注膠位置，完成注膠工作。

2.2 傳動裝置設(shè)計(jì)

2.2.1 電機(jī)的選取

(1)主軸電動機(jī)選取

主軸電動機(jī)僅僅是帶動回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動，沒有其他額外負(fù)載，轉(zhuǎn)矩能滿足旋轉(zhuǎn)工作臺的自轉(zhuǎn)即可；同時對運(yùn)轉(zhuǎn)速度和精度要求不高，因此選用步進(jìn)電機(jī)。根據(jù)電機(jī)的電流、細(xì)分和供電電壓選擇驅(qū)動器，本系統(tǒng)選擇Y100L1-4型號的步進(jìn)電機(jī)[4，7]。

(2)工位電動機(jī)的選取

工位電動機(jī)僅僅通過鏈傳動驅(qū)動工位夾具的自轉(zhuǎn)，對于扭矩的要求也很低，精度要求不高，選取電機(jī)型號為YS5622[4]。

2.2.2 傳動方式選取 整個注膠系統(tǒng)動力傳動屬于低速傳動，對于傳動方式的精度要求不是很高，但是對于傳動的穩(wěn)定性要求較高，故選選擇鏈傳動[3]。鏈傳動具有工作可靠，制造簡單，成本低，能在高溫和潮濕的環(huán)境下連續(xù)工作的優(yōu)點(diǎn)。

3 系統(tǒng)的控制部分

系統(tǒng)控制系統(tǒng)原理如圖3所示。

工作時，氣源經(jīng)過氣動三連件(空氣過濾器、減壓閥、油霧器)向整個系統(tǒng)提供動力來源[6]。其中減壓閥可對氣源進(jìn)行穩(wěn)壓，使氣源處于恒定狀態(tài)，可減小因氣源氣壓突變時對閥門或執(zhí)行器等硬件的損傷；過濾器用于對氣源的清潔，可過濾壓縮空氣中的水分，避免水分隨氣體進(jìn)入裝置；油霧器可對機(jī)體運(yùn)動部件進(jìn)行潤滑，可以對部件進(jìn)行潤滑[9-14]。當(dāng)三位四通電磁閥2的右位開始工作，對注膠膠頭部分進(jìn)行清洗，防止注膠過程出現(xiàn)堵膠等異常情況。

清洗完畢，檢測信號裝置檢測到定位開關(guān)定位完畢信號，兩供膠電動機(jī)開始工作，同時氣缸5動作控制兩電磁閥轉(zhuǎn)到接通到膠頭管道的工位，雙作用氣缸8的推動注膠頭沿滑道下移，同時氣缸9號動作，推動工位主軸上移，通過軸端的摩擦塊傳遞扭矩給夾具，帶動夾具的自轉(zhuǎn)，開始注膠。注膠兩秒后，氣缸5動作，開始卸荷，膠水回到膠桶，同時工件仍在工位上旋轉(zhuǎn)，勻膠1s后，雙作用磁性氣缸發(fā)出信號，并動作，使滑道上移。

接收到雙作用氣缸發(fā)出型號的同時，氣缸8、9、12同時動作，使滑道上移，主軸轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動兩個工位。當(dāng)接近開關(guān)接收到回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動兩個工位的信號，氣缸12動作，使回轉(zhuǎn)工作臺停止旋轉(zhuǎn)。隨后進(jìn)行下一工作循環(huán)。

4 結(jié)論

本注膠系統(tǒng)經(jīng)試制、測試表明，具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，工作效率高，操作勞動強(qiáng)度低，能很好的保證注膠厚度和均勻性等特點(diǎn)。合作企業(yè)進(jìn)行試用后發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在保證濾清器的生產(chǎn)效率和品質(zhì)方面效果良好，能給濾清器生產(chǎn)廠家?guī)砹己玫慕?jīng)濟(jì)效益。

[1]葛德義.車用濾清器發(fā)展概況[J].汽車零部件,2013(2):5.

[2]趙希明.空氣濾清器使用中存在的問題及對策[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與設(shè)備，2010(8):47.

[3]濮良貴,紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2009:68.

[4]洪鐘德.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2002.

[5]趙燕,周新建.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2008.

[6]姜繼海,宋錦春,高常識.液壓與氣壓控制[M].北京:高等教育出版社,2009.

[7]邱宣懷,蔡春源.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊[M].北京: 冶金工業(yè)出版社，1990.

[8]高軍偉,楊建軍,黃振興,等.自動注膠機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 輕工機(jī)械，2009(3):36-38.

[9]羅小林,伍瑞華,何冰強(qiáng).LED自動注膠機(jī)注膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(7):76-79.

[10]李明,倪春耕.YD204LV4文本顯示器與三菱PLC結(jié)合在四頭注膠機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用[J].中國科技信息，2011(13):23.

[11]余俊.點(diǎn)膠機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理剖析[J].知識經(jīng)濟(jì)，2010(11):76.

[12]周莉.基于實(shí)驗(yàn)室虛擬工作平臺的點(diǎn)膠機(jī)定位精度的測試[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2008(7):59-61.

[13]羅小林,伍瑞華,余海旭.LED自動注膠機(jī)膠水氣泡去除系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2006(9):35-37.

[14]袁立強(qiáng).液晶顯示屏點(diǎn)膠機(jī)氣動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動，2003(8):9-10.

(責(zé)任編輯：李孟良)

The Design of A Multi-position Two-component Injecting System

ZHANG Chun-yu, ZHENG Feng-ju, ZI Jian-ping,WANG Li

(College of Mechanical Engineering, Anhui Science and Technology University，F(xiàn)engyang 233100，China)

Filter plastic injection system is used to inject glue between the filter and the shell. The original dispensing system has low efficiency, adhesive residue is on the head, pipeline leaks, and there appear inaccurate control and other issues, In order to solve the above problem, a multi-position two-component injecting system is designed, which takes the electric and pneumatic technology to achieve precise control over the dispensing process.

Filter; Two-component; Plastic injection system

2014-09-15

國家星火計(jì)劃(2011GA710046)；滁州市發(fā)明專利項(xiàng)目(201301)；安徽科技學(xué)院校級科研項(xiàng)目(ZRC2013365)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201310879016)。

張春雨(1971-)，男，碩士，副教授，安徽省阜陽市人，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造研究。

TH69

A

1673-8772(2015)01-0058-04