鈑金件海綿自動預裝模式的研究與應用

文／張芳，閆媛芳，任裕祥·格力電器（石家莊）有限公司

導 語

在空調外機生產過程中，為加強整機裝配的可靠性，需要在鈑金件噴涂工序之后進行預裝作業(yè)，預裝的下掛件主要為海綿，通常一個鈑金件需要安排多位員工進行預裝作業(yè)，預裝效率較低，同時，由于人的不確定性因素，海綿的粘貼質量一致性較差，錯漏現象頻發(fā)，急需改善。本文針對該問題，通過現場調研，并采取不同的自動化預裝手段實現了兩大類海綿的自動化預裝，提高了空調外機預裝工序的效率和質量。

海綿種類及傳統(tǒng)的預裝模式

空調外機預裝用海綿的種類繁多，根據海綿的形狀和薄厚差異，可以將海綿總體分為短矩形薄款、長矩形薄款和L形厚款三種。其中，短矩形薄款海綿和L形厚款海綿均粘貼在鈑金件的平面區(qū)域，如圖1所示。長矩形薄款海綿需要預裝在鈑金件的折彎處，如圖2所示。由于長矩形薄款海綿粘貼位置的特殊性，自動化預裝的實現局限性較大，本文重點就短矩形薄款和L形厚款進行論述。

圖1 短矩形薄款和L形厚款海綿的粘貼位置

圖2 長矩形薄款海綿的粘貼位置

短矩形薄款海綿（后續(xù)稱為常規(guī)海綿）的傳統(tǒng)預裝現場如圖3所示，因常規(guī)海綿的預裝數量較多，為提高生產效率，單個員工需要拿取至少兩款海綿進行預裝作業(yè)，作業(yè)疲勞時往往造成海綿貼錯、漏貼或貼歪的現象。

圖3 常規(guī)海綿的傳統(tǒng)預裝現場

L形厚款海綿（后續(xù)稱為特型海綿）的傳統(tǒng)預裝現場如圖4所示，由于海綿較大不易撕去，因此需要兩個人經過7個動作完成預裝工作，生產效率較低，同時，員工在撕取海綿時往往會造成海綿變形，影響粘貼質量（圖5）。

圖4 特型海綿的現場預裝

圖5 特型海綿的具體預裝流程圖

常規(guī)海綿自動預裝的研究與應用

針對常規(guī)海綿尺寸較小、形狀規(guī)則的特點，引入海綿剝離機對海綿進行剝離，使用機器人對海綿進行粘貼。為降低不必要的人力成本，采用零件定位循環(huán)輸送裝置實現零件的定位和傳輸功能，同時實現上、下料合并為1人，自動預裝布局圖和現場分別如圖6和圖7所示。

圖6 自動預裝布局圖

圖7 自動預裝現場

常規(guī)海綿自動預裝實現后，雙班實現減員6人，具體的預裝流程如下：

員工將儲料區(qū)的零件放置在定位工裝板上，定位工裝板上設置有磁鐵，可以保證零件放置的穩(wěn)定性，方便后續(xù)機器人預裝作業(yè)。定位工裝板攜零件在傳輸平臺運動，每個機器人前方均設置有阻擋器和光電傳感器，當光電傳感器識別到零件時阻擋器升起，零件暫停等待機器人作業(yè)，當所有預裝工作完成后，定位工裝板通過升降臺返回人工收料處，完成閉環(huán)作業(yè)。

在上述自動預裝裝置的基礎上，引入智能視覺檢測系統(tǒng)對預裝完畢的零件進行海綿錯、漏、變形情況的實時監(jiān)測，提升了檢驗技術，確保產品質量受控。

特型海綿預裝自動化的研究與應用

特型海綿具有尺寸大（約是常規(guī)海綿的20倍左右）、形狀不規(guī)則（L形）的特點，無法使用剝離機對海綿進行剝離，因此常規(guī)海綿的自動預裝方案無法適用，需要另辟蹊徑，尋找解決方案。

方案研究

(1)首先分析特型海綿在預裝時的必需動作。由圖5可知，動作3和動作4為浪費點，需要取消該動作，剩余動作全部由1人完成，但單人預裝速度跟不上線體速度。

(2)為提高單人作業(yè)速度，再次對其動作進行細分，分為可替代類和不可替代類。其中不可替代類為動作1、動作2?？商娲悶閯幼?、動作6和動作7。

(3)考慮將可替代類動作由機械裝置來進行代替。

首先人工剝離完成的海綿需要放置在定位工裝上，然后機械裝置抓取海綿進行自動粘貼。該思路為常規(guī)的自動化開展思路，但是由于海綿剝離完后，其一側具有較大的粘性，容易粘手，員工放置存在困難。

針對上述問題，運用ECRS分析法將剝離海綿和放置兩個動作進行互換，先固定放置好海綿再進行海綿剝離。剝離完的海綿機械手無法抓取，因此，將定位工裝創(chuàng)新設計為可翻轉式，使得剝離完成的海綿直接被翻轉粘貼在鈑金件上。改進后的特型海綿預裝流程如圖8所示。

圖8 改進后預裝工藝流程

方案實施與過程改進

按照上述方案進行翻轉粘貼工裝的制作，整體由三部分結構組成，分別為海綿承載裝置、海綿定位裝置和海綿翻轉粘貼裝置。其中，海綿承載裝置創(chuàng)新利用吸盤的“吸”功能來承載海綿，利用吸盤的“放”功能實現海綿粘貼后的松開動作，具體的結構如圖9所示。

圖9 海綿翻轉粘貼工裝結構

將翻轉粘貼工裝安裝在皮帶線邊，同時設置光電傳感器，實現當鈑金件觸發(fā)傳感器時，翻轉粘貼工裝對鈑金件進行粘貼。然而，現場調試中發(fā)現，當翻轉粘貼工裝正向旋轉角度為180°和反向旋轉角度為180°時存在嚴重的反彈現象，海綿粘貼效果不理想。

針對上述問題，分析反彈現象的產生是由于瞬時沖擊力過大導致，因此，分別在工裝翻轉桿的上、下面設置緩沖器（圖10），通過現場驗證，反彈現象得到一定的改善。驗證結果表明，緩沖器的位置和緩沖力的大小直接影響最終的反彈結果。通過現場試驗調整，最終將緩沖器設置在距離旋轉中心3～5cm處，調整后反彈現象消失，海綿粘貼穩(wěn)定。

圖10 改進后的海綿翻轉粘貼工裝結構

結束語

本文針對空調鈑金件預裝海綿工序，將繁多的海綿種類分為常規(guī)海綿與特型海綿，針對該兩類海綿的特點，設計了兩種海綿自動化預裝裝置。其中，常規(guī)海綿裝置的應用使得雙班直接減人員6名，特型海綿自動預裝裝置雙班直接減人員2名，解決了傳統(tǒng)預裝模式存在的效率低，海綿錯、漏現象頻發(fā)的問題。同時，在后續(xù)引入新品海綿時，只要確定海綿的大類，即可采用成熟的自動預裝模式進行預裝作業(yè)，為海綿預裝的標準化提供了借鑒。