自动涂油机的设计与应用

管天福 裴慧

摘要：为解决橡胶件涂油的高质量、高效率和低损耗生产需要的难题，课题组设计自动化程度高、尺寸小、性能稳定的盘式自动涂油机。涂油机盘型工作区分为放置区、冷却区、涂油区三个区间，每一区间有8工位，吻合生产线工作节拍。采用三轴伺服控制系统执行涂油轨迹，提高了橡胶密封件涂油的速度和均匀度，实现柔性化生产，更换夹具和程序即可实现新产品的生产，实现一机多用。

关键词：涂油机;盘型结构;三轴伺服控制系统;柔性化生产

中图分类号：TH122                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）08-0083-02

0  引言

橡胶密封件在汽车装配上属于特殊防护部件，对相邻机械部件起到防护作用[1]。为保证橡胶密封件的使用性能和使用寿命，生产企业在封装出厂前需要在橡胶密封件表面均匀喷上一层润滑油。目前大多数国内厂商采用手动操作毛刷（或油枪）涂油、简易工装夹具涂油等方式[2]，这些操作方法主要有以下缺点：①工人劳动强度大，生产效率低;②涂油不均匀，浪费油脂，涂油效率品质低下;③漏加工或者重复加工情况较多，漏加工对后期的使用存在安全隐患;④人力成本大，不能实现自动化和整线联机防错。

课题组经过分析论证，最终设计出自动化程度高、尺寸小、性能稳定的盘式涂油机，提高了橡胶密封件涂油的速度和均匀度，实现柔性化生产，更换夹具和程序即可实现新产品的生产，实现一机多用。解决了目前橡胶件涂油的高质量、高效率和低损耗生产需要的难题。

1  涂油机系统构成

操作员操作涂油机与注塑机协同工作，完成橡胶密封件的涂油、冷却工作环节，并将工件放置到物料周转车，进入下一个工位。涂油机采用盘型布局，结构紧凑，充分利用空间，总体结构如图1所示。设备整体长1200mm，宽1000mm，高1800mm，主要分为机械机构：设备框架（柜体内放置压力油桶）、防护光栅、盘型分割系统、涂油机构、冷却机构;电气系统：PLC控制系统、伺服定位模块系统、变频器和电机系统、HMI操作系统。

1.1 盘型上下料机构

盘型工作区分为放置区、冷却区、涂油区三个区间，每一区间有8工位（上道工序8个产品同时出模），共24个工位，设备另配置专用工件治具，每个治具8个工位，批量替换转盘上的治具。转盘分隔系统由分割器和减速电机组成，电机配有变频器，根据生产要求可以对分隔系统可以进行调速。操作安全可靠，防止出现漏加工和重复加工现象，整体切换是为了减少放置时间，工作效率高。如图2所示。

1.2 冷却机构

工件从注塑机模具脱模后，即被操作员放置到治具上，还未冷却。为保证涂油效果，需要对工件进行冷却降温，设备利用车间现有的压缩空气，设计程序控制气阀运动，通过可调风嘴，在冷却区对工件进行吹风冷却降温。如图3所示。

1.3 涂油机构

由于采用与橡胶工件对应的海绵模具作为涂油头，由气动系统驱动涂油海绵向下运动，完成涂油，对位置精度位置精度要求高，涂油不均匀有滴漏。本设备采用三轴伺服控制系统执行涂油轨迹，伺服系统采用高精度定位模块和三菱伺服电机组成，实现了运行轨迹顺畅，参数可改可调，对后期的机种增加提供了柔性化生产。涂油头采用定量雾化阀，控制每次喷油量。程序设计喷头运动轨迹，传感器检测到工件定位后，喷头按轨迹运动，完成涂油。如图4所示。

1.4 安全防护机构

为保障操作员的人身安全，需要在设备上设计安全防护机构。如果安装安全防护门，虽然安全可靠，但操作不方便，长时间使用，也会使操作员产生麻痹心理，不规范操作，造成安全隐患。借鉴冲床的安全防护措施，安装防护光栅作为电气安全防护，保证设备安全运行。设备分度转盘电子计数，8个转位为一组，通过程序控制光栅通断电，料架光栅只能在完成一组涂油时失效，便于操作员取出治具，其他时间触碰光栅设备停机报警。

2  设备工作流程

盘型涂油机的工作流程如下：

①注塑机一次脱模8个橡胶密封件，操作员将依次将脱模的8个工件放入治具，再整体替换上下料区的治具，实现整体上下料;②工人双手按下启动按钮，光栅尺开启，电机带动装盘轴转动，每次转15度，暂停2秒，累计8次为一组;③冷却区风口依次吹风;涂油区内涂油机构在每次暂停时间逐个对工件涂油;④分度感应器计数8次，转盘停止，工人取出工件治具，进入下一个循环。

3  设备参数与技术要求

根据设计要求，涂油机具有以下性能参数和相关技术要求。

3.1 设备主要参数（表1）

3.2 运输及安装要求

设备运输时应使用吊耳或者叉车，运输过程必需保证平稳、小心轻放。安装设备时不用特设地基，只需调整六个浮动地脚使设备工作台面处于水平状态即可。接好管路和电源线，在压力桶内加足润滑油（至油标上限）合上电源即可起动调试。起动电机其转向应为顺时针转动，频率为50Hz。如没有异常，即可选择所需程序进行工作。

3.3 调试方法

当设备正常安装并接入规定参数的电网、气源压力启动正常后，即可进行调试。先将锁匙开关旋向“开”的位置，电源指示灯亮，表示电源已经接通。将“手动、自动”按钮切换到“手动”位置，将选项旋钮分别旋向“进”或“退”按钮，可对转盘进行手动试验。伺服系统归零后，显示面板提示设备进入原位状态后。可进行自动试验。自动试验程序为：手动放好工件，将“手动、自动”按钮切换到“自动”位置，按下启动按钮，设备对工件进行分度切换、冷却、涂油状态显示，然后对涂完的工件进行转运。多次调试确认设备运转正常，即可将设备投入生产使用。

3.4 使用要求

为確保安全与正常工作，开始工作前必须检查下述项目：

①所有运动机构必须处于原位，“原位”指示灯亮;

②各运动部件是否保持良好润滑，并处于螺丝锁紧状态下;

③设备如果较长时间停用，重新开始使用时，还必须检查各部件是否有腐蚀现象，并采取相应措施;

④检查润滑系统是否有足够的油润滑，油面不够需加油补充;

⑤检测各气缸是否正常工作;

⑥将设备置于“调整”状态，按循环动作顺序逐个检查机床每个动作是否正确，检查完毕后方可进入“自动”循环操作。

4  结束语[3]

为提高橡胶密封件的涂油效率和质量，设计了该设备，采用机械机构和电气控制机构相互配合，完成自动涂油的工作。盘型涂油机结构紧凑，生产效率高，经测试产品油脂涂布量满足5±0.5g要求，定量雾化阀的容积可以在3-10g之间调节。降低了现场用工数量及人员劳动强度，达到生产使用企业的要求。今后将探索自动化生产线上涂油设备的联机方式，进一步提高生产效率。

参考文献：

[1]王琪，刘国强，等.发动机装配中自动涂油装置设计[J].液压与气动，2016（6）：114-116.

[2]程妍，杜强，姜猛，等.气缸缸筒连续涂油装置实现[J].液压气动与密封，2020（1）：39-40.

[3]李辉，郭晓军，孔庆旺，等.自动压合油封机设计与应用[J]. 装备制造技术，2020（10）：107- 110.