PUR熱熔膠涂膠機在抽油煙機產品中的應用

梅雪川 梁藝瀚 郭如峰 曹 飛

（國機智能科技有限公司，廣州 510700）

引言

隨著自動化技術的發展，廚電行業煙機在一些零件粘接應用中，通常采用單組份硅酮膠和雙組份硅酮膠自動涂膠機。使用單組份硅酮膠自動涂膠機完成涂膠任務后，還需要人工配套VHB膠帶進行輔助粘接，以彌補初粘力不足的缺點。盡管如此，完成全部工序后的煙機零件仍然需要放置數小時才能移動，不能承受裝配受力。所以，在進入下一道裝配工序前需要占用較大的場地，生產效率較低。采用雙組份硅酮膠涂膠機實現粘接任務，大大縮短了固化時間，但是其適合連續出膠粘接零件。不連續出膠時，他的膠水粘接力有所下降。因此，為了滿足煙機產品高效生產的需求，急需一種新的工藝和配套設備實現智能粘接。

PUR熱熔膠在加熱后熔融，通過手動打膠裝備或自動打膠機將其涂覆在基材表面，被粘物粘合后冷卻后實現粘接效果[1]。近幾年，國外的眾多PUR熱熔膠公司不斷開發新產品，如美國的 Bostin、H.B.fuller、National、Starch、Asland和3M等公司，每年有數億美元的銷售額。而在反應型熱熔膠中，濕固化聚氨酯熱熔膠是其中最典型的代表，發展相當迅速[2]。

目前，在汽車工業、書刊裝訂和制鞋工業等行業中，PUR熱熔膠的應用前景十分廣闊。國內外已有PUR熱熔膠應用與車燈粘接的案例，并正在逐步向其他行業推廣。近期，PUR熱熔膠涂膠機成功應用于廚電行業抽油煙機零件粘接。

1 抽油煙機零件對粘接自動化的要求

隨著社會經濟和科技的迅速發展，包含抽油煙機廚電制造企業在內的各大企業都在不斷向自動化方向發展，而生產線對于實現用戶企業的自動化生產起著重要的作用。以抽油煙機產品為例，越來越多的抽油煙機生產廠家的生產線中出現了各種更先進的涂膠機設備，并與其他配套設備如上下料機械手、自動裝配機械手和自動保壓機等配合工作，從而更好地實現了企業整體的自動化發展需求。根據抽油煙機的裝配和使用環境要求，抽油煙機的涂膠工藝需要滿足短時間內有較高的初始粘接強度，使零件被粘接后可以移動、進行受力裝配等后續自動化操作，并要經受油煙、水蒸氣、油污調料和清潔劑等長時間的侵蝕而不發生老化，如圖1所示。

圖1 煙機自動化工藝需求

2 PUR熱熔膠智能涂膠的先進性

目前，抽油煙機產品零件粘接應用主要使用硅膠，尤其是以單組份硅酮膠為主要應用。相比之下，雙組份硅酮膠的應用較少，而PUR熱熔膠屬于新興的一種應用趨勢。一般地，單組份硅膠為濕氣固化，常為脫醇型。該類自動化涂膠機應用很成熟，但是依然是零件的初始粘接強度差、固化時間長、占用場地大且生產周期長。雙組份硅酮膠一般為10:1脫醇型，但需要專門的供膠系統對AB膠進行混合。一般來說，這類涂膠機的供膠系統設備成本較高，且在實際生產使用過程中容易出現膠水混合不均勻的情況，直接影響粘接強度。PUR熱熔膠的特點是初粘接強度較高和開放時間短，所以適用于自動化生產，缺點是耐高溫性能較差，最高耐熱150℃。一般地，在實際應用場合中，采取PUR熱熔膠涂和單組份硅膠兩種工藝配合使用。PUR熱熔膠主要起替代VHB雙面膠的作用，增強初粘力，節省空間。兩種工藝的高效融合可以采用同一涂膠機本體實現，節約設備的成本投入。表1為幾種涂膠機性能的對比。

3 PUR熱熔膠自動涂膠與VHB膠帶自動粘接方案對比

本文對比了PUR熱熔膠和VHB膠帶的自身特性及其相關自動化應用現狀，如表2所示。從分析中可以看出，采用基于PUR熱熔膠的自動涂抽油煙機的自動化產品，現有的機械化、自動化程度高，不僅可以迅速提高產品質量，而且在實際使用過程中因為靜止時間縮短，可以節省大量空間。

通過PUR熱熔膠自動涂膠代替VHB膠帶自動化粘接或人工粘接，將PUR熱熔膠自動涂膠和傳統單組份有機硅涂膠自動涂膠進行結合，有效提高了生產效率，創新地得到了一種新的自動化涂膠工藝。

4 PUR熱熔膠自動涂膠的工藝

4.1 溫度控制功能

PUR供膠機由主機、喉管和自動膠槍三部分組成。它采用漸進式融化加熱原理，加熱盤位于膠質上方。當加熱盤加熱時，僅上面一層膠與加熱盤接觸，使之達到熔點而融化；膠桶下部分不加熱，避免膠水長時間加熱而老化變質。精密齒輪泵、氣動回流閥、變頻器和電機高效組合，無極變頻調速與氣動回流閥自我反饋調節，精確控制膠量輸出。涂膠機器人可通過與供膠系統的通信，實現涂膠過程中供膠參數的實時監控，監控部件溫度、欠溫/超溫故障和熱熔膠液位等，最終實現涂膠過程的穩定性和高可靠性。圖2為PUR熱熔膠涂膠應用研究工藝圖。

表1 幾種涂膠機對比

性能 PUR熱熔膠 VHB膠帶粘接開放時間 幾秒至及幾十分鐘 靈活受溫度影響 是 否粘接成本 中 較高粘接是否需要加熱 是 否實現自動化的復雜程度 低 中實現自動化的可靠性 高 中實現自動化的生產效率 高 中實現自動化的設備投入 高 中實現自動化的通用性 高 中自動化

圖2 PUR熱熔膠涂膠應用研究工藝圖

4.2 膠線質量控制功能

示教器是示教再現型涂膠機器人的重要組成。通過近幾年的技術發展，它已從落后的單一的命令輸入、代碼顯示的工具，升級為一個相對獨立的系統。它包含了示教、編程、測試、維護、文件管理、系統設置和位姿狀態顯示等多種功能，在各種涂膠機應用中發揮著越來越重要的作用。操作過程中，需選擇及優化涂膠機器人位置點，選取適合的PL位置精度，最終實現涂膠機器人的精密動作要求，解決膠線長寬穩定性控制、膠水出膠大小頭控制和拉絲不良的工藝問題。

為了有效避免兩次對中完成定位的缺點，通過增加視覺輔助定位模塊，可高精度、快節拍地一次完成對中定位功能，大大縮短生產節拍，節約時間，有效降低了下一步實現自動裝配和自動保壓的技術難度，提高了整線自動化實現的可能性。基于機器視覺技術可在涂膠過程中控制膠線質量，保證膠線質量一致性，大大提高涂膠速度和生產節拍，充分發揮涂膠機器人設備的使用效率。

圖3為PUR熱熔膠涂膠機現場。

圖3 PUR熱熔膠涂膠機現場

5 未來發展趨勢

5.1 涂膠機器人與外圍設備的協調控制技術

隨著技術的發展，涂膠機器人系統已不是一個獨立工作單元，它與涂膠工裝卡具、供膠泵、打膠槍和系統控制柜等構成了一個涂膠機器人系統，與外圍各類配套設備功能配合、信息交互，協作完成最終的涂膠非工作任務，從而實現對產品高效自動化的最終目標。所以，在如今的涂膠機器人系統研制時，一般不單獨考慮單個子系統的設計和實現的復雜程度，而是按照整個涂膠系統中的任務劃分，從物理、邏輯和功能上做出區分，形成功能相對獨立的智能環節單體，再將各個智能單體通過配合，組成一個功能完整的涂膠機器人系統[3]。

5.2 多傳感信息智能融合技術

在機器人系統中，新傳感技術的應用層出不窮，如超聲波觸覺傳感器、基于光纖陀螺慣性測量的3D運動傳感器等[4]。以智能涂膠機器人應用為例，單獨的傳感器信號可靠性較低，無法實現復雜情況下涂膠機器人快遞、準確涂膠的目的。所以，需要多種智能傳感器的相互融合，使整個智能涂膠機器人系統可以同時處理多種傳感信息，做出快速且精準的判斷，大大提高整個系統的可靠性。例如，視覺引導和視覺檢測技術可以分別應用于前端和后端。涂膠過程中的流量控制傳感器和溫度控制傳感器則用于保證涂膠膠線質量。

6 結 語

PUR熱熔膠涂膠機器人采用新一代性能優越的粘接劑為應用對象，具有廣闊的應用領域和發展前景，操作簡單，快速粘接，易于整線的自動化改造升級。公司將PUR涂膠和傳統單組份有機硅涂膠進行結合，克服不同種類膠粘劑的相斥性，成功地應用于抽油煙機的自動化涂膠工藝。該類涂膠機在抽油煙機行業的應用，具有巨大的經濟效益和社會價值。

[1]程時遠，李盛彪，黃世強.膠黏劑[M].北京：化學工業出版社，2008.

[2]雷云飛，鄧娟，歐靜，等.PUR熱熔膠研究進展[J].粘接，2017，（12）：57-61.

[3]梅雪川，葛光軍，林粵科，等.涂膠機器人技術現狀與發展趨勢[J].現代制造技術與裝備，2016，1（3）：159-160.

[4]朱萬輝.七自由度焊接機器人控制系統設計[D].馬鞍山：安徽工業大學，2012.