軸流風葉軸套自動上料設備的開發及應用

王 錦，陳國強，高 明，郭志華，溫永高

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海 519070）

0 引言

對于環境電器風扇類的產品配件，如軸流風葉、貫流風輪，風葉或風輪軸孔長期使用過程中會產生變形及開裂現象，會降低其使用壽命。其中，對于PP 及AS 材質風葉的中心位置均會鑲嵌耐熱性的PC料軸套。

風葉或風輪整體注塑成型過程：首先，人工將軸套裝入模腔，關閉注塑機門，待注塑完成后再由人工取出風葉并去除水口；風葉成品的注塑過程，離不開人工安裝軸套以及開關注塑機門的一系列動作，使得員工一直在做高重復性的工作。員工不僅容易疲勞，影響工作效率，而且公司的用工成本居高不下。為此，從生產實際出發，專門設計開發了一款可替代人工作業的全自動風葉軸套上料設備。

1 軸套上料設備的工藝需求及軸套結構

風葉軸套結構示意圖如圖1 所示。軸套上料設備的工藝需求如下。

（1）當前風葉軸套由機械手取料后，設備通過光纖自動檢測，并再供給一件軸套，以此循環。

（2）振動盤儲料至少1 000件，供料節拍大5件/s。

（3）軸套供料處保證至少3/4露出，方便機械手夾具取料。

（4）每個軸套供料的循環時間不應大于風葉的注塑周期35 s。

（5）機械手夾取軸套位置距離地面高度為1.4 m。

圖1 軸套結構圖

2 軸套上料設備

2.1 工作原理

圖2所示為軸套上料機構圖，設備的工作原理[1-2]分析如下。2.1.1 機構的初始位置

（1）圓振器軌道上的光纖S1S1′檢測到軸套，圓振器處于工作狀態；

（2）直震器軌道內的光纖檢測到軸套，直震器處于工作狀態；

2011年底的時候，有一天鮑老師告訴我，2012年她要到國外做一年訪問學者，交談中還不忘叮囑我，如果有什么學習方面的問題，可以給她發郵件或找她的助教幫助解決。對此，我表達了自己的感激之情，并預祝她在新的一年事業順利，在國外生活得愉快。對于北大平民學校，我們都堅信它會一直辦下去，并堅信我們都會迎來更加美好的未來。

（3）分料機構處于圖2 所示位置，分料機構的氣缸處于伸出狀態；

（4）上、下移載機構處于上升非工作狀態；

（5）取料機構的手指氣缸夾緊軸套，處于工作狀態（高于供料機構面）；

（6）右移載機構處于圖2所示非工作狀態；

（7）步進馬達處于非工作狀態狀態；

（8）D型軸導向臺上有軸套，處于等待機械手取料狀態。

圖2 軸套上料機構

2.1.2 機構的工作原理

軸套的供料過程共分為3個階段，具體分析如下。

（1）圓振器將軸套傳送至直震器軌道。當光纖S1S1′檢測無產品信號時，通過圓振器振動將軸套有序排列（D 型孔朝上），再傳送至直振器軌道，直振器將軸套整齊排列于直振器軌道。

（2）軸套傳送至分料氣缸待機位置。當光纖S2S2′檢測到直振軌道的軸套時，則分料機構的氣缸將當前軸套推出，等待取料機構夾取。

（3）軸套完成最終D 型孔定位。取料機構的手指氣缸夾取軸套，移載機構移動將軸套移動至D 型軸導向平臺上方。上、下移載機構下降，同時，步進馬達帶動夾取機構旋轉，軸套隨之旋轉，最后，軸套實現最終定位。機械手夾取軸套后，取料機構再次夾取軸套至D 型軸導向平臺。至此完成一個上料取軸套的循環周期。

2.2 動作流程

風葉軸套自動上料的動作流程，共分為以下幾道工序，如圖3所示。

2.3 動作時序

風葉軸套自動上料機構的動作時序分析如圖4 所示，經分析可知，每個軸套上料循環時間為11 s，遠小于產品注塑周期35 s。

2.4 技術可行性

（1）實現軸套的持續上料。震動盤容量可裝至少1 000件軸套，振動盤持續振動將軸套傳送至螺旋軌道，軌道中上部增加缺口及勾位進行篩選，D 型孔朝下的軸套由缺口重新掉落至圓振器內，D型孔朝上的軸套則順利進入直振軌道。

（2）實現軸套豎直且D 型孔朝同一方向供料。取料機構抓取軸套，移動至D 型軸導向平臺上方，步進馬達帶動取料機構旋轉下壓，實現D型軸的完全定位。

圖3 軸套上料機構動作流程圖

圖4 軸套上料機構動作時序分析圖

（3）實現治具在模腔內吸取風葉再將軸套裝入模腔。注塑機機械手的治具，為一端帶吸盤可吸取風葉，另一端裝有一個氣動手指，其兩個夾頭上各裝有一個半圓形的電木夾具，用于夾取軸套。

（4）判斷粉料機構是否有軸套推出。通過在滑塊位置開孔增加光纖，分料氣缸縮回推動軸套過程中，可通過光纖感應判斷軸套是否歪倒或斷料。當檢測無軸套時，光纖開關信號反饋至PLC[3-4]，程序控制設備暫停并通過蜂鳴器報警，由人工處理后再將機器復位。

3 軸套自動上料機構

風葉軸套自動上料設備[5-10]主要由電箱組件、圓振器、直振器、分料機構、取料機構及左右移載機構構成，圖5所示為軸套上料機構的整體效果圖。圖6所示為設備在車間的實際應用場景，通過圓振器、直振器，將產品傳送至設定位置。對于取料機構及左、右移載機構均采用氣缸作動力，實現將軸套傳送至指定位置。旋轉定位則使用步進馬達作動力，完成對軸套D型孔的最終定位。

圖5 軸套上料機構整體效果圖

圖6 軸套上料設備實際應用場景

4 結束語

基于目前家電行業存在的現狀及未來的發展趨勢，越來越多的注塑件需增加嵌件二次成型工序，本文提出了軸套自動上料機構的設計原則，根據機械設計理論及機械原理等方法，通過自主研發設計、繪制三維圖、出工程圖、零件委外加工，及后期組裝調試，最后研制出了一款實用型的軸套上料設備。該設備的應用替代了傳統人工裝軸套的作業方式，實現了公司的降本增效的目的。