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(duì)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(duì)象，通過對(duì)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(duì)不可取的。另外，還要對(duì)設(shè)備進(jìn)行環(huán)境安全性、可靠性研究，是否對(duì)生產(chǎn)線中的其他工位有不明的隱患，以確?，F(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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?？删幊绦蚩刂破魇钦麄€(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(duì)話對(duì)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(hào)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(hào)選擇功能和完成不同型號(hào)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?？赜蛯C(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)。