光學(xué)防抖制品彈片組料帶自動(dòng)清洗設(shè)備研究

廖新明，王永亮

（日本電產(chǎn)三協(xié)電子（東莞）有限公司，廣東東莞 523325）

0 引言

隨著企業(yè)生產(chǎn)成本的增加，各行各業(yè)秉持機(jī)械換人，把需要重復(fù)動(dòng)作、作業(yè)環(huán)境惡劣或人工生產(chǎn)效率低下的工作崗位通過現(xiàn)代先進(jìn)工業(yè)技術(shù)改進(jìn)，從而由機(jī)器設(shè)備替代人類作業(yè)。自動(dòng)化工程的實(shí)施是機(jī)械換人意義的體現(xiàn)，不僅降低人力成本，且能大大提升生產(chǎn)效率，使用資源得以合理分配，促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力提升，有力帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)效率。其中光學(xué)防抖制品彈片組料帶清洗工程在傳統(tǒng)手動(dòng)清洗工藝下，其產(chǎn)能嚴(yán)重不足，且清洗作業(yè)所使用的清洗液對(duì)人體具有一定危害。為解決此工程中的相關(guān)問題，專門設(shè)計(jì)研發(fā)一種能提升光學(xué)防抖[1]制品彈片組料帶清洗效率的設(shè)備，有效結(jié)合自動(dòng)進(jìn)排料系統(tǒng)、高效清洗系統(tǒng)與風(fēng)干系統(tǒng)，解決了本工程中彈片組的清洗效率瓶頸問題，提升了光學(xué)防抖制品彈片組料帶清洗工程良品率，為逐步向智能自動(dòng)化制造邁進(jìn)奠定了一定基礎(chǔ)。

本文從光學(xué)防抖制品彈片組料條清洗工藝出發(fā)，探究防抖制品彈片組料條清洗的創(chuàng)新成果。

1 彈片組料條清洗方案

一般來講，自動(dòng)化清洗設(shè)備在工業(yè)上的應(yīng)用主流設(shè)計(jì)類型有液壓式清洗、高壓式清洗、噴淋式清洗和超聲波清洗等幾大類[2]。選用哪種清洗方式應(yīng)根據(jù)成本、適用產(chǎn)品、空間場(chǎng)所、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)等多方考慮，尋求性價(jià)比最高的清洗方案。

此光學(xué)防抖制品彈片組料帶自動(dòng)清洗工程應(yīng)結(jié)合公司車間場(chǎng)所、產(chǎn)品適用性及前后工程銜接等因素綜合事項(xiàng)考慮，本著以提升產(chǎn)品品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率和減少工人勞動(dòng)量為目的。經(jīng)討論，光學(xué)防抖制品彈片組料帶自動(dòng)清洗設(shè)備主要采用超聲波清洗系統(tǒng)模塊配套非標(biāo)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。設(shè)備由自動(dòng)驅(qū)動(dòng)料帶進(jìn)給料系統(tǒng)、超聲波清洗系統(tǒng)、自動(dòng)高壓風(fēng)干系統(tǒng)、洗凈液過濾循環(huán)系統(tǒng)[3]及操控系統(tǒng)構(gòu)成。

1.1 設(shè)備整體

光學(xué)防抖制品彈片組料帶自動(dòng)清洗設(shè)備主要由自動(dòng)驅(qū)動(dòng)料帶進(jìn)給料系統(tǒng)、超聲波清洗系統(tǒng)、自動(dòng)高壓風(fēng)干系統(tǒng)、洗凈液冷卻系統(tǒng)、洗凈液過濾循環(huán)系統(tǒng)及操控系統(tǒng)等部分組成，如圖1所示。

圖1 彈片組料帶自動(dòng)清洗設(shè)備

1.2 彈片組料帶自動(dòng)清洗工藝?yán)щy點(diǎn)

（1）彈片組料帶自動(dòng)上料移送進(jìn)給速度把控不足時(shí)，會(huì)發(fā)生堵料或料帶繃緊從而導(dǎo)致彈片組刮傷、變形、清潔不良等品質(zhì)問題。

（2）設(shè)備上的料帶承托面的光滑度不足時(shí)，料帶的搬運(yùn)移送將會(huì)使用彈片引腳與承托面產(chǎn)生較大摩擦，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起引腳變形，長(zhǎng)時(shí)間的料帶移送過程也會(huì)磨損承托面。

（3）超聲波清洗頻道參數(shù)，需根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，以確保清洗效果。

（4）洗凈液的循環(huán)及溫度的把控，對(duì)洗凈液的消耗量及洗凈效果有重要影響，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，以確保清洗效果與洗凈液的消耗到達(dá)一合理范圍。

2 彈片組料帶自動(dòng)清洗機(jī)重要機(jī)構(gòu)說明

2.1 主體清洗槽機(jī)構(gòu)

主體清洗槽機(jī)構(gòu)由超聲波清洗槽、高壓氣除液槽、相關(guān)循環(huán)管道等機(jī)構(gòu)組成。如圖2所示。

圖2 主體清洗槽機(jī)構(gòu)

超聲波清洗槽內(nèi)壁設(shè)有超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器的設(shè)置位置低于進(jìn)料口，內(nèi)壁設(shè)有與外部水管相通的進(jìn)水口，超聲波清洗槽底部設(shè)有出水口，通過進(jìn)料口、過料口、出料口輔助過料板，輔助過料板前后兩側(cè)均為角度相同的弧形板供料，其上方設(shè)有一與超聲波清洗槽蓋合的清洗蓋板，清洗蓋板的后側(cè)與超聲波清洗槽鉸接，清洗蓋板的前側(cè)設(shè)有把手，高壓氣除液槽上方又設(shè)有一與高壓氣除液槽蓋合的除液蓋板，除液蓋板的后側(cè)與超聲波清洗槽鉸接，除液蓋板的前側(cè)設(shè)有把手。

高壓氣除液槽內(nèi)設(shè)有與外部高壓氣發(fā)生器相通的高壓氣管和與高壓氣管相通的高壓氣噴頭，高壓氣噴頭的設(shè)置高度高于所述過料口，高壓氣噴頭的噴口朝下設(shè)置。通過內(nèi)部滾輪固定板，滾輪固定板豎直設(shè)置，滾輪固定板設(shè)于所述過料口和所述出料口的前側(cè)，滾輪固定板的后側(cè)設(shè)有若干輔助滾輪，輔助滾輪設(shè)于過料口和出料口之間，內(nèi)部3個(gè)除液室，除液室之間均設(shè)有擋板，擋板設(shè)有與所述過料口孔徑一致的通孔，通孔處設(shè)有輔助過料板。

當(dāng)彈片組料帶受進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)[4]驅(qū)動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，料帶依次經(jīng)過清洗槽進(jìn)行超聲波清洗，高壓氣除液槽（3段）高壓氣流除液風(fēng)干，最后排出，整個(gè)彈片組料帶清洗工程無需人員參與即可完成。在高壓氣流風(fēng)干過程中，殘余洗凈液會(huì)被高壓氣除液槽收集并沿著循環(huán)管道重新回流到液池內(nèi)。

2.2 料帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

料帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由伺服步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)齒輪和壓固組件組成，此料帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)[5]主要功能是帶動(dòng)料帶受控往前移動(dòng)，機(jī)構(gòu)組裝如圖3所示。

圖3 料帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

料帶驅(qū)動(dòng)組件包括定位板1、支撐板2、傳動(dòng)軸3、齒輪4、壓塊5、壓板6和步進(jìn)電機(jī)7。定位板1設(shè)于出料口，步進(jìn)電機(jī)7固定設(shè)于定位板1，步進(jìn)電機(jī)7的電機(jī)軸端通過聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸3連接，齒輪4套設(shè)于傳動(dòng)軸3，壓板6設(shè)于齒輪4上方，壓塊5通過提手螺絲活動(dòng)設(shè)于壓板6下方，提手螺絲套設(shè)有彈簧，壓塊5與齒輪4相鄰設(shè)置，壓塊5下方設(shè)有與齒輪4對(duì)應(yīng)的齒槽。在彈片部組料帶由出料口出來時(shí)，用手提起提手螺絲，帶動(dòng)壓塊5向上移動(dòng)，當(dāng)彈片部組料帶與齒輪4接觸后，松開提手螺絲，彈簧的作用力會(huì)使得壓塊5復(fù)位，并與彈片部組料帶接觸，進(jìn)而對(duì)彈片部組料帶進(jìn)行壓合，步進(jìn)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸端通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)動(dòng)軸傳動(dòng)連接，齒輪套設(shè)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸，壓板設(shè)于齒輪上方，壓塊通過提手螺絲和活動(dòng)設(shè)于壓板下方，提手螺絲套設(shè)有彈簧，壓塊與齒輪相鄰設(shè)置，壓塊下方設(shè)有與齒輪對(duì)應(yīng)的齒槽，進(jìn)而將彈片部組料帶牽引至出料口外，進(jìn)而在完成高壓氣除液后可自動(dòng)由出料口出料，并移動(dòng)至下一工位，進(jìn)而提高加工效率。

2.3 洗凈液冷卻系統(tǒng)機(jī)構(gòu)

冷卻系統(tǒng)如圖4所示，主要由壓縮機(jī)[6]、冷卻管道構(gòu)成，結(jié)合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)回流洗凈液的降溫，使其達(dá)到恒定使用溫度，有效抑制洗凈液的過度揮發(fā)。

圖4 洗凈液冷卻系統(tǒng)機(jī)構(gòu)

3 洗凈液過濾效果提升可行性研究

為了確保彈片組料帶的自動(dòng)清洗的品質(zhì)，減少異物不良發(fā)生，以往一般對(duì)策方法是縮短洗凈液使用周期，或者延長(zhǎng)清洗作業(yè)時(shí)間。這兩種方法雖然可提升清洗效果，但也存在缺點(diǎn)，如縮短洗凈液使用周期則會(huì)增加洗凈液的周期使用量從而增加企業(yè)生產(chǎn)成本；若延長(zhǎng)清洗作業(yè)時(shí)間則會(huì)使生產(chǎn)效率降低。所以如何提升洗凈液的過濾效果是本項(xiàng)目設(shè)備研究的重點(diǎn)之一。為了確定過濾方案，在同一大小體積洗凈池、相同量的洗凈液的條件下，進(jìn)行了圖5所示3種過濾配套方案的實(shí)驗(yàn)研究，過濾配套方案①在過濾回流過程中時(shí)常發(fā)生洗凈液流量不足報(bào)警，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)常有停頓故障報(bào)警；過濾配套方案②在過濾回流過程中發(fā)生過濾效果略有不佳，池底容易出現(xiàn)異物；過濾配套方案③經(jīng)驗(yàn)證流量可滿足供給，過濾效果達(dá)標(biāo)。最終確定取用過濾配套方案③作為本設(shè)備的過濾系統(tǒng)方案。

圖5 過濾配套方案

4 控制系統(tǒng)

獨(dú)特的控制系統(tǒng)設(shè)置，控制系統(tǒng)由三菱PLCFX3G[7]和威綸觸摸屏MT8100IE[8]組成。設(shè)備操作分手動(dòng)調(diào)整模式和自動(dòng)模式，運(yùn)用威綸觸摸屏對(duì)超聲波洗凈系統(tǒng)、洗凈液循環(huán)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的控制。手動(dòng)調(diào)整模式是為彈片組料帶更換或設(shè)備故障調(diào)機(jī)及設(shè)備相關(guān)參數(shù)調(diào)整使用。設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行時(shí)實(shí)施監(jiān)控，彈片組料帶自動(dòng)進(jìn)給移動(dòng)、通過上限感應(yīng)器及下限感應(yīng)器自動(dòng)進(jìn)行給料動(dòng)作；通過溫度感應(yīng)器監(jiān)控洗凈液溫度，以確保溫度穩(wěn)定；通過液位感應(yīng)器實(shí)時(shí)監(jiān)控液池洗凈液的量，為洗凈液的補(bǔ)充作準(zhǔn)備[3]。

5 設(shè)備測(cè)試及解決的關(guān)鍵技術(shù)

5.1 設(shè)備運(yùn)行測(cè)試

彈片組料帶自動(dòng)清洗機(jī)的實(shí)際測(cè)試步驟：（1）接通機(jī)器的電，并檢測(cè)系統(tǒng)氣壓0.45 MPa以上；（2）通過觸摸面板系統(tǒng)設(shè)置確認(rèn)相應(yīng)參數(shù)；（3）洗凈液、彈片組料帶上料安裝準(zhǔn)備；（4）按照正常操作，自動(dòng)模式下設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)；（5）完成一定數(shù)量，關(guān)閉設(shè)備記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。

表1 光學(xué)防抖制品彈片組自動(dòng)清洗機(jī)實(shí)測(cè)結(jié)果

5.2 解決的關(guān)鍵技術(shù)

本項(xiàng)目在實(shí)施過程中主要解決了以下關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）自動(dòng)料帶供給系統(tǒng)通過獨(dú)特料帶牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，解決了移動(dòng)料帶過程中可能發(fā)生的疊料、卡料等問題，通過設(shè)備整套信號(hào)控制系統(tǒng)的結(jié)合，在設(shè)備運(yùn)行過程中確保了供料穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）高效合理的過濾技術(shù)方案，讓洗凈液的使用時(shí)間得以延長(zhǎng)，有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時(shí)，也解決了洗凈異物不良多發(fā)的問題。

（3）風(fēng)干除液技術(shù)的應(yīng)用，避免卸排料帶時(shí)洗凈液的過度殘余，大大提升了洗凈液的收集速度，避免設(shè)備慢速運(yùn)行而造成時(shí)間浪費(fèi)。

（4）通過料帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)運(yùn)料，通過驅(qū)動(dòng)器定位板精準(zhǔn)卡位料帶孔，徹底解決了料帶走位不準(zhǔn)而導(dǎo)致料帶損傷的問題，減少材料成本，提升設(shè)備使用率。

6 結(jié)束語

通過本設(shè)備的自動(dòng)驅(qū)動(dòng)料帶進(jìn)給料系統(tǒng)、超聲波清洗系統(tǒng)、自動(dòng)高壓風(fēng)干系統(tǒng)、洗凈液冷卻系統(tǒng)、洗凈液過濾循環(huán)系統(tǒng)及操控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)防抖制品彈片組的自動(dòng)清洗，目前市場(chǎng)上有眾多自動(dòng)清洗機(jī)，適用于光學(xué)防抖制品部件專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備還需深入研究，為推動(dòng)電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精密生產(chǎn)和批量生產(chǎn)，最重要的是可以有效地緩解勞動(dòng)力短缺，改善工人的工作環(huán)境。整套自動(dòng)化的設(shè)備設(shè)計(jì)，為后續(xù)整體光學(xué)防抖制品制造智能產(chǎn)業(yè)化奠定一定基礎(chǔ)。