王發(fā)
(合肥萬力輪胎有限公司,安徽 合肥 231137)
隨著“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃的不斷推進(jìn)和實(shí)施,工業(yè)化和信息化得到了快速融合,各種各樣的自動(dòng)化流水線以其靈活多樣化的設(shè)計(jì)很快在各個(gè)生產(chǎn)線、裝配線應(yīng)用起來,得到不斷完善和迅猛發(fā)展,其中倍速鏈輸送線以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用最為廣泛。
倍速鏈輸送線也叫倍速鏈流水線,主要用于各種電子電器、機(jī)電等裝配及加工生產(chǎn)線物料輸送,其工作原理就是利用倍速鏈條的增速功能,使得承載物料的工裝快速運(yùn)行,根據(jù)輸送需求使用阻擋器及移栽機(jī)等相應(yīng)的指令來實(shí)現(xiàn)停止、積放動(dòng)作、移位或者轉(zhuǎn)線等功能。在實(shí)際應(yīng)用中,阻擋器是實(shí)現(xiàn)整個(gè)流水線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵,一般會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況設(shè)計(jì)或者選用,但由于阻擋器是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)組件,隨著知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)和力度的加強(qiáng),很多企業(yè)在成本和知識(shí)產(chǎn)權(quán)之間權(quán)衡,出現(xiàn)了“哈姆雷特”式阻擋器,其質(zhì)量也就參差不齊,在后期使用維護(hù)就需要特別注意故障分析及適度優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)故障率低成本低的運(yùn)維目標(biāo)。
阻擋器一般是根據(jù)自動(dòng)化流水線需求而設(shè)計(jì),是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)組件,廣義上來講,只要是能實(shí)現(xiàn)阻擋、積放等功能的都可以稱為阻擋器,大致可以根據(jù)動(dòng)力介質(zhì)、安裝方向、阻擋工件特性、結(jié)構(gòu)等劃分,例如:
(1)根據(jù)動(dòng)力介質(zhì)分為:氣動(dòng)阻擋器、電動(dòng)阻擋器、液壓阻擋器等。
(2)根據(jù)安裝方向形式分為:臥式阻擋器、立式阻擋器(多為阻擋氣缸,目前各大知名氣動(dòng)廠家均有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品)。
(3)根據(jù)阻擋工作特性分為:輕型阻擋器(阻擋單個(gè)工件或者工件重量和沖擊力較?。⒅匦妥钃跗鳎ㄖ饕强勺钃醮笮凸ぜ蛘叨鄠€(gè)工件)。
(4)根據(jù)結(jié)構(gòu)分為:杠桿式阻擋器、單輪阻擋器、雙輪阻擋器等等。
在各大知名的氣動(dòng)廠家推出的輕型阻擋氣缸中,雖然安裝尺寸不盡一致,但質(zhì)量還是很穩(wěn)定的,一般在阻擋單個(gè)工件或者需要定位及轉(zhuǎn)線時(shí)選用的較多,也為自動(dòng)流水線的設(shè)計(jì)者提供多種選擇。我司目前使用較多的是立式輕型阻擋氣缸(外購(gòu)件,單個(gè)工件停止轉(zhuǎn)線用)、臥式重型阻擋器(自制件,多個(gè)工件積放沖擊力大),因此主要的維護(hù)工作對(duì)象就是重型阻擋器。
重型阻擋器一般由底座、側(cè)板、阻擋連桿、氣缸、緩沖器等組成,底座配合安裝板固定于流水線底部中間(也有雙阻擋器在兩側(cè)形式,根據(jù)工件阻擋位確定安裝位置),氣缸安裝在底座后方,其前端連接有支架及推輥,側(cè)板安裝后在自重下可緊密貼合推輥,在推輥被氣缸推進(jìn)或后退時(shí)實(shí)現(xiàn)側(cè)板上升和下降,阻擋連桿和緩沖器安裝在側(cè)板上,中間設(shè)有緩沖頂桿,阻擋連桿端部設(shè)有擋輥直接接觸擋停工件,同時(shí)防止阻擋連桿因自重下垂,在中間部位設(shè)置了限位扭簧,兼具工件通過后阻擋連桿的復(fù)位功能,如圖1所示。
重型阻擋器可根據(jù)控制要求設(shè)定為常閉型(允許工件通過)和常開型(阻擋工件),主要工作原理是當(dāng)氣缸處于縮回狀態(tài)時(shí),推輥處理側(cè)板凹槽部位,阻擋連桿隨著側(cè)板處于下垂?fàn)顟B(tài),其上方滾輪頂端低于工件下表面,當(dāng)工件通過時(shí)不能阻擋進(jìn)而放行(如圖2);而當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣缸伸出氣缸桿時(shí),推輥前進(jìn)至側(cè)板凸出部位,側(cè)板整體上升,阻擋連桿也隨著側(cè)板上升至水平位置,滾輪高度剛好與工件的阻擋位齊平,從而導(dǎo)致工件不能前進(jìn)被擋下(如圖3),氣缸的伸出與縮回主要通過PLC控制的電磁閥進(jìn)行控制,以實(shí)現(xiàn)工件的阻擋與放行,同時(shí)也可以在阻擋器上安裝接近開關(guān)或者氣缸上設(shè)置磁性開關(guān),以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)阻擋器阻擋狀態(tài)。
我司自動(dòng)化物流線自2016年建成投用,輸送的物料通過托盤工裝輸送,根據(jù)物流線上應(yīng)用特點(diǎn),原設(shè)備廠家選擇兩種阻擋器配合使用,第一種是用于單個(gè)托盤阻擋實(shí)現(xiàn)定位、移栽機(jī)轉(zhuǎn)線的輕型阻擋氣缸(外購(gòu)件,采用知名氣動(dòng)廠家產(chǎn)品),第二種是用于多個(gè)托盤積放以實(shí)現(xiàn)托盤分離便于移栽機(jī)轉(zhuǎn)線的重型阻擋器(自制件,已申請(qǐng)相關(guān)專利)。
在生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)中,輕型阻擋氣缸可以直接通過供應(yīng)商購(gòu)買用于維修備件,但是重型阻擋器只有通過原設(shè)備廠家購(gòu)買備件。由于原廠家自制件在運(yùn)行初期時(shí)故障頻繁,因此曾與一知名氣動(dòng)廠家合作帶圖定制一批重型阻擋器,經(jīng)試用后效果良好,但是涉及專利問題不能直接供貨我司,仍需通過原設(shè)備廠家購(gòu)買整件,運(yùn)行維護(hù)成本過高、采購(gòu)周期過長(zhǎng),不能滿足現(xiàn)場(chǎng)維修需求。
由于阻擋器在工作中會(huì)頻繁受到工件的沖擊,輥輪不能安裝軸承,同時(shí)為防止接觸部位潤(rùn)滑油污染工件,輥輪和輥軸之間采用干摩擦方式,材質(zhì)使用優(yōu)質(zhì)碳素鋼,表面調(diào)質(zhì)發(fā)黑處理工藝增強(qiáng)耐磨性和減少腐蝕性。但在實(shí)際使用過程初期磨損較少,但由于磨損碎屑不能及時(shí)排出導(dǎo)致加劇了磨損速度,其磨損周期為1~2個(gè)月就出現(xiàn)了擋輥和輥軸嚴(yán)重磨損不能使用,隨著運(yùn)行時(shí)間越來越長(zhǎng)需要投入大量的人力物力去維修保養(yǎng)才能保證輸送線的正常運(yùn)行,造成員工苦不堪言,一定程度上降低了輸送效率。
阻擋連桿是一種鈍角形式不規(guī)則形狀,上方安裝有2個(gè)阻擋輥輪,下方安裝一個(gè)緩沖輥輪,通過銷軸固定于側(cè)板中,阻擋輥輪端會(huì)受自重下垂,因此安裝了限位扭簧,但阻擋器在放行工件后為了能夠及時(shí)阻擋下一個(gè)工件,需在工件未完全通過時(shí)氣缸就伸出,此時(shí)阻擋連桿上方受工件自重壓力,下方受到推輥的推力,對(duì)扭簧雙向施壓。同時(shí)由于扭簧在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮軸向定位,因此在頻繁沖擊下會(huì)出現(xiàn)軸向竄動(dòng),嚴(yán)重影響扭簧的壽命,出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,周期約2個(gè)月。
原設(shè)計(jì)廠家采用的是一個(gè)合作氣動(dòng)廠家的定制氣缸,氣缸桿長(zhǎng)度比標(biāo)準(zhǔn)氣缸長(zhǎng)一倍,安裝方式與其他氣缸也有一定差異,不能與其他標(biāo)準(zhǔn)氣缸通用。在使用過程中因輥輪與銷軸磨損碎屑灑落,通過缸桿進(jìn)入防塵圈和內(nèi)部,易造成防塵圈磨損。同時(shí)由于缸桿長(zhǎng)度長(zhǎng),安裝調(diào)整不到位時(shí)易產(chǎn)生缸桿彎曲不能使用。
阻擋器在設(shè)計(jì)時(shí)為保證緩沖效果,減少撞擊力損壞工件和噪音,選擇的是大直徑液壓緩沖器,配有緩沖彈簧等,但在放行工件時(shí)液壓緩沖器后端上翹與工件的預(yù)留間隙較小,因此當(dāng)出現(xiàn)阻擋器安裝板在長(zhǎng)時(shí)間沖擊下逐漸扭曲變形時(shí),緩沖器后端翹起升高與工件間隙會(huì)越來越小直至干涉剮蹭,產(chǎn)生噪音和工件損傷及大量碎屑,很難清理干凈。
為解決磨損過快等問題,先后嘗試過更換為40Cr和黃銅材質(zhì)輥輪,有一定程度改善,但仍處于干摩擦狀態(tài),輥輪與輥軸其中一個(gè)必有一個(gè)磨損大需要經(jīng)常更換,并伴有磨屑,進(jìn)一步加劇輥輪和輥軸的磨損,同時(shí)也應(yīng)該氣缸密封性,綜合性價(jià)比因素,最終采用鋼制輥輪內(nèi)部鑲嵌自潤(rùn)滑軸承。
自潤(rùn)滑軸承又稱無油襯套或者無油軸承(如圖4),是一種不添加潤(rùn)滑劑具有自身潤(rùn)滑性的軸承,主要分為復(fù)合型、干模型、鑲嵌型,本次優(yōu)化選用的是金屬基鑲嵌型自潤(rùn)滑軸承,主要有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)沒有潤(rùn)滑油,內(nèi)部嵌入粉末冶金固體潤(rùn)滑劑,能夠防止污染,減少保養(yǎng),改善勞動(dòng)環(huán)境。
(2)耐磨性好,耐沖擊性能好,摩擦系數(shù)小,承載能力高。
(3)有適量彈塑性,能夠均勻分布應(yīng)力,提高承載減少?zèng)_擊噪音。
(4)薄壁結(jié)構(gòu)(3 mm厚),體積小質(zhì)量輕,適合鑲嵌到擋輥內(nèi)部,性價(jià)比高。
(5)運(yùn)行中能形成潤(rùn)滑膜,保護(hù)輥軸,對(duì)輥軸要求也比較低,降低輥軸的加工難度。
針對(duì)扭簧軸向竄動(dòng)問題,把扭簧尾部直線型結(jié)構(gòu)變更為L(zhǎng)形式,同時(shí)安裝位置開槽以便軸向定位防止竄動(dòng)。因雙重載荷導(dǎo)致斷裂的問題,經(jīng)測(cè)試更改材質(zhì)及加粗線徑,效果良好,更改圖紙后推廣已降低80%的故障。
在解決輥輪磨損后大大減少了磨屑的產(chǎn)生,所以減少粉塵通過缸桿進(jìn)入防塵圈,降低氣缸漏氣故障率。同時(shí)通過測(cè)繪此定制氣缸相關(guān)參數(shù)向知名氣動(dòng)廠家訂做氣缸購(gòu)買備件,提高氣缸質(zhì)量的穩(wěn)定性。
關(guān)于緩沖器末端與工件間隙過小剮蹭工件,調(diào)整將緩沖器安裝位置前移至極限位置,縮短整體長(zhǎng)度,同時(shí)在不影響緩沖器結(jié)構(gòu)性能的前提下打磨后端倒角,減小外圍尺寸。另一方面對(duì)阻擋器安裝板增加加強(qiáng)筋,降低變形量,從而降低約90%的剮蹭故障。
重型阻擋器是根據(jù)自動(dòng)物流線的輸送阻停特性及工件形狀、載荷等設(shè)計(jì)的非標(biāo)組件,結(jié)構(gòu)及材料難免有不合適部分,因此在生產(chǎn)運(yùn)行中除了日常保養(yǎng)維護(hù),還需要多觀察、多總結(jié)、多改善才能保證阻擋器的正常高效運(yùn)行。
本文所改進(jìn)的臥式重型阻擋器主要考慮現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)備件的通用性,暫未進(jìn)行大的尺寸改動(dòng),輥輪及扭簧改進(jìn)后極大的降低了故障率的發(fā)生,有效降低維護(hù)費(fèi)用;但同時(shí)也存在液壓緩沖器選型外形尺寸過大導(dǎo)致阻擋器總長(zhǎng)大的問題、阻擋氣缸定制化費(fèi)用高且不能實(shí)現(xiàn)備件標(biāo)準(zhǔn)化問題等,因重型阻擋器現(xiàn)場(chǎng)用量較多,全部改造成本較大,因此暫緩此類的優(yōu)化。
古語有云“術(shù)業(yè)有專攻”,雖然我們?cè)谶\(yùn)行中不斷優(yōu)化,但也能看到與專業(yè)生產(chǎn)制造阻擋器的廠家有一定差距,后期會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)重型阻擋器使用更換情況尋找專業(yè)廠家訂做試用,以期實(shí)現(xiàn)增效提產(chǎn)降本目標(biāo)。