节温器水管涂胶压装机的柔性化改造研究

刘云志 关俊祥

摘 要：本文介绍了一种改造后的节温器水管的涂胶压装机，通过对原设备的涂胶结构部分进行柔性化改造，将原来的对水管涂胶改为现在的对节温器孔内与水管的压装面涂胶。

关键词：节温器;涂胶;柔性化改造

中图分类号：U468.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）13-0051-02

Abstract： This paper introduced a kind of pressure and loading machine which was applied to the modified thermostats water pipe， through the flexible modification of the structure part of the original equipment， the original glue coating on the water pipe was changed into the coating glue on the inner hole of the thermostat and the pressing surface of the water pipe.

Keywords： thermostat;glue;flexible transformation

本文介绍了一种节温器水管的涂胶压装机。原设备为专用设备，一旦产品结构及尺寸发生了变化，原有的专用设备就失去了作用。如果在旧设备的基础上，增加设备通用性，就可以解决专用设备不能适应新产品的问题[1]。

1 原设备概述

1.1 工作原理

原设备为自动涂胶压装一体机。其采用人工上料的方式，在涂胶部分，先将3种不同直径及形状的水管装上相对应的涂胶轴，在压装工位上装上节温器壳体零件，并将已涂完胶的3个水管装上3个压头，然后双手按启动按钮，机器自动动作，完成涂胶及压装工作流程，如图1所示。

涂胶部分为一个涂胶轮，涂胶轮的旋转由直流减速电机驱动，转速约为6rad/min。涂胶轮在气动滑台的驱动下与3根水管相切，水管由涂胶轮的旋转摩擦力带动旋转，从而完成涂胶动作，如图2所示。

1.2 原设备的涂胶分析

涂胶原理为涂膠轮与3根水管外径相切，故3根水管与涂胶轮的位置相对固定。若有不同直径的水管需要涂胶，直径变化导致水管外径与涂胶轮不能相切，就不能完成涂胶动作，更换产品时需根据水管的直径及形状重新布置设计。涂胶胶水为648胶水，该胶水有一定的挥发性，对生产环境产生一定影响。按此涂胶轮涂胶的方式，在生产现场容易出现灰尘沾染到涂胶轮和工件外表面涂覆的胶水上，有影响压装密封效果的隐患[2]。在实际生产中，涂胶轮转动带动工件旋转涂胶，涂胶时间为8～10s。但在涂胶开始及结束阶段，由于有3个水管由工人手工装卸，工件在涂胶下料和压装上料过程中要避免接触水管外表面涂覆的胶水，所以，工件安装及拆卸过程中应小心谨慎，时间偏长，达到24s，涂胶节拍为34s。

2 设备改造方案概述

2.1 设备改造原理

通过对多种涂胶产品的结构进行分析，可以采取不涂覆水管外径的方式。通过甩胶涂覆节温器与水管外径配合的内孔壁，根据各种节温器结构差异，采用一种数控摆台及数控滑台相结合的方式，在摆台上放置可以更换的节温器定位件，从而换装不同的节温器外壳。摆台U轴和V轴配合旋转，将要涂胶的孔摆置到竖直位置。甩胶头安装在三轴（x轴、y轴和z轴）的滑台上，再运动到要涂覆孔的相应位置上甩胶涂覆，如图3所示。

2.2 改造方案的动作流程

①流程开始前，三轴（x轴、y轴和z轴）滑台处于原位，摆台台面朝上，节温器气缸打开，人工上料。在此方案中，人工需上料节温器壳体一次，时间耗时2s。②上料完成，手动按启动按钮开始自动运行。③气缸4夹紧节温器壳体，耗时0.5s。④夹紧节温器壳体后，摆台U、V轴转动运行至第一孔位置，同时，三轴（x轴、y轴和z轴）直线滑台配合运行至第一孔涂胶位，耗时2s。然后甩胶头转动涂胶，运行3s后Z轴升起，第一孔涂胶结束。⑤摆台U、V轴转动运行至第二孔位置，同时，三轴（x轴、y轴和z轴）直线滑台配合运行至第二孔涂胶位，耗时2s。然后甩胶头转动涂胶，运行3s后Z轴升起，第二孔涂胶结束。⑥摆台U、V轴转动运行至第三孔位置，同时，三轴（x轴、y轴和z轴）直线滑台配合运行至第三孔涂胶位，耗时2s。然后甩胶头转动涂胶，运行3s后Z轴升起，第三孔涂胶结束。⑦直线滑台回原位，同时摆台转至原位，气缸打开，总耗时2s。⑧提示人工下料，人工下料1.5s[3]。

3 设备改造过程

3.1 机械部分

机械结构，包含设计制造机械专用零件底板、支架，摆台减速机构和旋转机构，工件定位件及滑台支架、连接板等零件。其中，涂胶头滑台采用直线导轨加滚珠丝杠结构的直线运动模组。Z轴和U轴的电机采用带制动的三菱伺服电机，在掉电状态下能保持锁紧，维持机构安全。

3.2 电气部分

电气部分因增加了5个伺服电机，要求PLC能控制5轴伺服驱动器，所以对原设备的PLC进行了更换，因原设备采用三菱，故沿用其相关屏、传感器等配件，选择了三菱的PLC，型号为FX3U-48MT/DS，满足控制5轴伺服驱动器的要求。重新设计PLC程序，配合人机界面以满足设备柔性化调整。触摸屏沿用原设备的，对人机界面内容进行重新规划设计，对节温器的涂胶孔角度、位置参数写入寄存器，设计为人工在界面上更改这些参数，程序运行时伺服涂胶机构会动作到相应位置，满足涂胶柔性调整的需求。

4 结语

经过对设备机械和电气部分改造，重新编制PLC程序，编写人机界面，最后经过涂胶压装试验。对在此一台设备上生产的3种产品进行批量测试，对压装后的节温器水管组件进行检漏测试，从而满足产品检漏压力测试要求。一方面，在人工换装过程中，人机界面的易调整操作性，给调机人员提供了方便;另一方面，工人在上下料过程中，不再出现手指误触涂胶位置而出现需重新涂胶现象，提高了生产效率，为企业带来了经济效益。

参考文献：

[1]王洪欣.机械原理[M].南京：东南大学出版社，2011.

[2]申冰冰.实用机构图册[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3]张士军，陈红娟.UG机械设计[M].北京：机械工业出版社，2013.