自動涂油機的設計與應用

管天福 裴慧

摘要：為解決橡膠件涂油的高質量、高效率和低損耗生產需要的難題，課題組設計自動化程度高、尺寸小、性能穩定的盤式自動涂油機。涂油機盤型工作區分為放置區、冷卻區、涂油區三個區間，每一區間有8工位，吻合生產線工作節拍。采用三軸伺服控制系統執行涂油軌跡，提高了橡膠密封件涂油的速度和均勻度，實現柔性化生產，更換夾具和程序即可實現新產品的生產，實現一機多用。

關鍵詞：涂油機;盤型結構;三軸伺服控制系統;柔性化生產

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0083-02

0? 引言

橡膠密封件在汽車裝配上屬于特殊防護部件，對相鄰機械部件起到防護作用[1]。為保證橡膠密封件的使用性能和使用壽命，生產企業在封裝出廠前需要在橡膠密封件表面均勻噴上一層潤滑油。目前大多數國內廠商采用手動操作毛刷（或油槍）涂油、簡易工裝夾具涂油等方式[2]，這些操作方法主要有以下缺點：①工人勞動強度大，生產效率低;②涂油不均勻，浪費油脂，涂油效率品質低下;③漏加工或者重復加工情況較多，漏加工對后期的使用存在安全隱患;④人力成本大，不能實現自動化和整線聯機防錯。

課題組經過分析論證，最終設計出自動化程度高、尺寸小、性能穩定的盤式涂油機，提高了橡膠密封件涂油的速度和均勻度，實現柔性化生產，更換夾具和程序即可實現新產品的生產，實現一機多用。解決了目前橡膠件涂油的高質量、高效率和低損耗生產需要的難題。

1? 涂油機系統構成

操作員操作涂油機與注塑機協同工作，完成橡膠密封件的涂油、冷卻工作環節，并將工件放置到物料周轉車，進入下一個工位。涂油機采用盤型布局，結構緊湊，充分利用空間，總體結構如圖1所示。設備整體長1200mm，寬1000mm，高1800mm，主要分為機械機構：設備框架（柜體內放置壓力油桶）、防護光柵、盤型分割系統、涂油機構、冷卻機構;電氣系統：PLC控制系統、伺服定位模塊系統、變頻器和電機系統、HMI操作系統。

1.1 盤型上下料機構

盤型工作區分為放置區、冷卻區、涂油區三個區間，每一區間有8工位（上道工序8個產品同時出模），共24個工位，設備另配置專用工件治具，每個治具8個工位，批量替換轉盤上的治具。轉盤分隔系統由分割器和減速電機組成，電機配有變頻器，根據生產要求可以對分隔系統可以進行調速。操作安全可靠，防止出現漏加工和重復加工現象，整體切換是為了減少放置時間，工作效率高。如圖2所示。

1.2 冷卻機構

工件從注塑機模具脫模后，即被操作員放置到治具上，還未冷卻。為保證涂油效果，需要對工件進行冷卻降溫，設備利用車間現有的壓縮空氣，設計程序控制氣閥運動，通過可調風嘴，在冷卻區對工件進行吹風冷卻降溫。如圖3所示。

1.3 涂油機構

由于采用與橡膠工件對應的海綿模具作為涂油頭，由氣動系統驅動涂油海綿向下運動，完成涂油，對位置精度位置精度要求高，涂油不均勻有滴漏。本設備采用三軸伺服控制系統執行涂油軌跡，伺服系統采用高精度定位模塊和三菱伺服電機組成，實現了運行軌跡順暢，參數可改可調，對后期的機種增加提供了柔性化生產。涂油頭采用定量霧化閥，控制每次噴油量。程序設計噴頭運動軌跡，傳感器檢測到工件定位后，噴頭按軌跡運動，完成涂油。如圖4所示。

1.4 安全防護機構

為保障操作員的人身安全，需要在設備上設計安全防護機構。如果安裝安全防護門，雖然安全可靠，但操作不方便，長時間使用，也會使操作員產生麻痹心理，不規范操作，造成安全隱患。借鑒沖床的安全防護措施，安裝防護光柵作為電氣安全防護，保證設備安全運行。設備分度轉盤電子計數，8個轉位為一組，通過程序控制光柵通斷電，料架光柵只能在完成一組涂油時失效，便于操作員取出治具，其他時間觸碰光柵設備停機報警。

2? 設備工作流程

盤型涂油機的工作流程如下：

①注塑機一次脫模8個橡膠密封件，操作員將依次將脫模的8個工件放入治具，再整體替換上下料區的治具，實現整體上下料;②工人雙手按下啟動按鈕，光柵尺開啟，電機帶動裝盤軸轉動，每次轉15度，暫停2秒，累計8次為一組;③冷卻區風口依次吹風;涂油區內涂油機構在每次暫停時間逐個對工件涂油;④分度感應器計數8次，轉盤停止，工人取出工件治具，進入下一個循環。

3? 設備參數與技術要求

根據設計要求，涂油機具有以下性能參數和相關技術要求。

3.1 設備主要參數（表1）

3.2 運輸及安裝要求

設備運輸時應使用吊耳或者叉車，運輸過程必需保證平穩、小心輕放。安裝設備時不用特設地基，只需調整六個浮動地腳使設備工作臺面處于水平狀態即可。接好管路和電源線，在壓力桶內加足潤滑油（至油標上限）合上電源即可起動調試。起動電機其轉向應為順時針轉動，頻率為50Hz。如沒有異常，即可選擇所需程序進行工作。

3.3 調試方法

當設備正常安裝并接入規定參數的電網、氣源壓力啟動正常后，即可進行調試。先將鎖匙開關旋向“開”的位置，電源指示燈亮，表示電源已經接通。將“手動、自動”按鈕切換到“手動”位置，將選項旋鈕分別旋向“進”或“退”按鈕，可對轉盤進行手動試驗。伺服系統歸零后，顯示面板提示設備進入原位狀態后。可進行自動試驗。自動試驗程序為：手動放好工件，將“手動、自動”按鈕切換到“自動”位置，按下啟動按鈕，設備對工件進行分度切換、冷卻、涂油狀態顯示，然后對涂完的工件進行轉運。多次調試確認設備運轉正常，即可將設備投入生產使用。

3.4 使用要求

為確保安全與正常工作，開始工作前必須檢查下述項目：

①所有運動機構必須處于原位，“原位”指示燈亮;

②各運動部件是否保持良好潤滑，并處于螺絲鎖緊狀態下;

③設備如果較長時間停用，重新開始使用時，還必須檢查各部件是否有腐蝕現象，并采取相應措施;

④檢查潤滑系統是否有足夠的油潤滑，油面不夠需加油補充;

⑤檢測各氣缸是否正常工作;

⑥將設備置于“調整”狀態，按循環動作順序逐個檢查機床每個動作是否正確，檢查完畢后方可進入“自動”循環操作。

4? 結束語[3]

為提高橡膠密封件的涂油效率和質量，設計了該設備，采用機械機構和電氣控制機構相互配合，完成自動涂油的工作。盤型涂油機結構緊湊，生產效率高，經測試產品油脂涂布量滿足5±0.5g要求，定量霧化閥的容積可以在3-10g之間調節。降低了現場用工數量及人員勞動強度，達到生產使用企業的要求。今后將探索自動化生產線上涂油設備的聯機方式，進一步提高生產效率。

參考文獻：

[1]王琪，劉國強，等.發動機裝配中自動涂油裝置設計[J].液壓與氣動，2016（6）：114-116.

[2]程妍，杜強，姜猛，等.氣缸缸筒連續涂油裝置實現[J].液壓氣動與密封，2020（1）：39-40.

[3]李輝，郭曉軍，孔慶旺，等.自動壓合油封機設計與應用[J]. 裝備制造技術，2020（10）：107- 110.