噴油泵包裝線噴油泵控油工位的設(shè)計(jì)*

胡曉峰，邱欣華

(湖北省機(jī)電研究設(shè)計(jì)院股份公司，湖北 武漢 430070)

0 引 言

通過調(diào)研一些油泵生產(chǎn)企業(yè)、不論是大小國企還是中外合資企業(yè)，噴油泵的控油是包裝線中的重要工位，既要滿足生產(chǎn)節(jié)拍，又要將廢油控干凈，發(fā)現(xiàn)噴油泵中泵體控油是由人手工來完成。工人勞動(dòng)時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大、控油不徹底。效率極底，大大制約了油泵的生產(chǎn)產(chǎn)量，進(jìn)而制約著企業(yè)的更高、更快的發(fā)展。

針對這種國內(nèi)油泵生產(chǎn)企業(yè)目前的現(xiàn)狀，利用PLC加觸摸屏等現(xiàn)代控制、操作技術(shù)等設(shè)計(jì)制造方法，把它引入設(shè)備生產(chǎn)實(shí)際中，提出以北京亞新科天偉油泵油嘴股份有限公司共軌泵包裝生產(chǎn)線控油工位為研究對象，通過對設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可行性、可靠性、安全性、工藝要求、生產(chǎn)節(jié)拍，電氣控制等技術(shù)進(jìn)行了研究，得出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、安全可靠、滿足生產(chǎn)工藝節(jié)拍要求，電氣控制邏輯合理，達(dá)到了生產(chǎn)線上輔機(jī)設(shè)備符合主線運(yùn)行的目的。

1 噴油泵控油專機(jī)的總體設(shè)計(jì)

1.1 噴油泵控油專機(jī)總體設(shè)計(jì)目的

設(shè)計(jì)噴油泵工位就是為了更好地滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線的使用要求，提高生產(chǎn)效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改變傳統(tǒng)企業(yè)的大規(guī)模、密集型的手工生產(chǎn)模式。處于效率考慮，大規(guī)模、密集型生產(chǎn)模式在現(xiàn)代化企業(yè)中是絕對不可取的。另外，還要對設(shè)備進(jìn)行環(huán)境安全性、可靠性研究，是否對生產(chǎn)線中的其他工位有不明的隱患，以確保現(xiàn)場維修、操作人員的安全，考核設(shè)備的可靠性、可操作性，確保設(shè)備正常順利使用，降低設(shè)備成本。

基于上述現(xiàn)狀問題，為了降低成本，研制了噴油泵控油專機(jī)設(shè)備，開展了設(shè)備生產(chǎn)的工藝研究、現(xiàn)場安全性研究、設(shè)備的可靠性和操作性研究。

1.2 噴油泵控油專機(jī)的技術(shù)要求

在輸送線中將工裝板及工件輸送到此工位，壓緊機(jī)構(gòu)可以將一個(gè)或多個(gè)工件夾緊，電機(jī)通過外齒輪齒圈運(yùn)動(dòng)將鼠籠式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)0°～180°，控油時(shí)間可設(shè)定，達(dá)到將泵體內(nèi)的廢油徹底控出。

1.3 噴油泵控油專機(jī)的設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)要求如下：①設(shè)備要求結(jié)構(gòu)緊湊、簡潔、安裝、操作、維護(hù)維修方便，安全可靠，噪音低且環(huán)保；②速度、壓力控制可調(diào)；③所有泵體不能受損④控油時(shí)間可設(shè)定；⑤專機(jī)可以控不同泵系列產(chǎn)品；⑥電氣采用PLC加觸摸屏控制，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，布線簡潔、美觀，維護(hù)方便，安全穩(wěn)定可靠；⑦氣動(dòng)系統(tǒng)中的氣缸速度及壓力可調(diào)；⑧控出廢油集中處理。

1.4 噴油泵控油專機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

根據(jù)噴油泵控油工位設(shè)計(jì)的目的和要求，設(shè)備包括減速伺服翻轉(zhuǎn)電機(jī)、輥道電機(jī)、輥道組兩套、齒圈鼠籠、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工裝板、集油裝置、配氣站、氣源處理、氣動(dòng)元件等。工位設(shè)備組成及工作路線如圖1所示。

圖1 壓裝設(shè)備組成及工作路線

工作原理：將線體移動(dòng)過來的工裝板(上含有泵體)在此通過鼠籠內(nèi)的輸送輥道進(jìn)入鼠籠，逆止器及阻擋氣缸定位，夾緊機(jī)構(gòu)將工裝板及工件夾緊，伺服電機(jī)動(dòng)作通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)鼠籠齒圈、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)0°～180°翻轉(zhuǎn)控油，控油時(shí)間可調(diào)，控油完畢翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)復(fù)位、夾緊機(jī)構(gòu)復(fù)位，滾道組電機(jī)動(dòng)作將工裝板(上含泵體)輸送出控油專機(jī)工位[1-2]。

1.5 噴油泵控油專機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)控油專機(jī)是全自動(dòng)無人操作和工件易放行的特點(diǎn)，整體設(shè)備水平放置，整體結(jié)構(gòu)為普通鋼結(jié)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)安裝在線體的上方與設(shè)備的基準(zhǔn)平面固定，氣缸等氣動(dòng)元件及支架、傳感器及支架、調(diào)速閥、伺服電機(jī)及支座等，輥道輸送電機(jī)安裝在雙齒輪堆積輥筒的下方，安裝布局合理[3]，整體尺寸為1070×867×1418,如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計(jì)示意圖

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 電氣控制系統(tǒng)的組成

整套設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)由可編程序控制器、伺服電機(jī)系統(tǒng)和觸摸屏人機(jī)界面等組成。可編程序控制器是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的核心器件，它能夠接受控制指令，控制整套設(shè)備的運(yùn)行[4]。

伺服電機(jī)系統(tǒng)是精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件，能夠在可編程序控制器的控制下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控油旋轉(zhuǎn)角度控制。觸摸屏具有良好的人機(jī)對話對話功能，接受操作者的操作指令和指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，方便操作者的使用。整套系統(tǒng)的組成原理如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)組成原理

2.2 電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

整套軟件的工作流程如圖4所示。

圖4 軟件設(shè)計(jì)流程圖

系統(tǒng)中的可編程序控制器要完成設(shè)備的運(yùn)行控制工作，就需要為之編寫一整套的控制軟件，在控制軟件的控制處理之下，系統(tǒng)的硬件才能完成設(shè)備的運(yùn)行控制工作[5]。

根據(jù)工藝的要求，控制系統(tǒng)需要同時(shí)控制雙工件定位、加緊裝置和旋轉(zhuǎn)角度控油伺服系統(tǒng)，軌道動(dòng)力運(yùn)行系統(tǒng)，完成多裝置的配合工作，才能到達(dá)噴油泵體的控油工藝要求。而且，由于設(shè)備需要完成不同型號噴油泵體的控油工作，所以控制系統(tǒng)還需要兼有泵體型號選擇功能和完成不同型號泵體下有差別的控油工作。

3 結(jié) 語

噴油泵控油專機(jī)已經(jīng)在北京亞新科天偉油泵油嘴股份有限公司等企業(yè)單位使用，正在企業(yè)發(fā)揮設(shè)備的使用價(jià)值。通過了1年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，噴油泵控油專機(jī)的性能可靠，結(jié)構(gòu)簡潔、布局合理，功能齊全，操作方便，使用安全，控制與監(jiān)控功能達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。控油專機(jī)投入使用以后，企業(yè)實(shí)行兩班制，設(shè)備使用率在20 h/天，設(shè)備運(yùn)行正常、控油徹底，而且大大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)的效率，為企業(yè)的更好發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。