光学防抖制品弹片组料带自动清洗设备研究

廖新明，王永亮

（日本电产三协电子（东莞）有限公司，广东东莞 523325）

0 引言

随着企业生产成本的增加，各行各业秉持机械换人，把需要重复动作、作业环境恶劣或人工生产效率低下的工作岗位通过现代先进工业技术改进，从而由机器设备替代人类作业。自动化工程的实施是机械换人意义的体现，不仅降低人力成本，且能大大提升生产效率，使用资源得以合理分配，促进社会生产力提升，有力带动经济效率。其中光学防抖制品弹片组料带清洗工程在传统手动清洗工艺下，其产能严重不足，且清洗作业所使用的清洗液对人体具有一定危害。为解决此工程中的相关问题，专门设计研发一种能提升光学防抖[1]制品弹片组料带清洗效率的设备，有效结合自动进排料系统、高效清洗系统与风干系统，解决了本工程中弹片组的清洗效率瓶颈问题，提升了光学防抖制品弹片组料带清洗工程良品率，为逐步向智能自动化制造迈进奠定了一定基础。

本文从光学防抖制品弹片组料条清洗工艺出发，探究防抖制品弹片组料条清洗的创新成果。

1 弹片组料条清洗方案

一般来讲，自动化清洗设备在工业上的应用主流设计类型有液压式清洗、高压式清洗、喷淋式清洗和超声波清洗等几大类[2]。选用哪种清洗方式应根据成本、适用产品、空间场所、环保标准等多方考虑，寻求性价比最高的清洗方案。

此光学防抖制品弹片组料带自动清洗工程应结合公司车间场所、产品适用性及前后工程衔接等因素综合事项考虑，本着以提升产品品质、提高生产效率和减少工人劳动量为目的。经讨论，光学防抖制品弹片组料带自动清洗设备主要采用超声波清洗系统模块配套非标机械设计结构。设备由自动驱动料带进给料系统、超声波清洗系统、自动高压风干系统、洗净液过滤循环系统[3]及操控系统构成。

1.1 设备整体

光学防抖制品弹片组料带自动清洗设备主要由自动驱动料带进给料系统、超声波清洗系统、自动高压风干系统、洗净液冷却系统、洗净液过滤循环系统及操控系统等部分组成，如图1所示。

图1 弹片组料带自动清洗设备

1.2 弹片组料带自动清洗工艺困难点

（1）弹片组料带自动上料移送进给速度把控不足时，会发生堵料或料带绷紧从而导致弹片组刮伤、变形、清洁不良等品质问题。

（2）设备上的料带承托面的光滑度不足时，料带的搬运移送将会使用弹片引脚与承托面产生较大摩擦，严重时会引起引脚变形，长时间的料带移送过程也会磨损承托面。

（3）超声波清洗频道参数，需根据实时现场调整，以确保清洗效果。

（4）洗净液的循环及温度的把控，对洗净液的消耗量及洗净效果有重要影响，需根据现场调整，以确保清洗效果与洗净液的消耗到达一合理范围。

2 弹片组料带自动清洗机重要机构说明

2.1 主体清洗槽机构

主体清洗槽机构由超声波清洗槽、高压气除液槽、相关循环管道等机构组成。如图2所示。

图2 主体清洗槽机构

超声波清洗槽内壁设有超声波发生器，超声波发生器的设置位置低于进料口，内壁设有与外部水管相通的进水口，超声波清洗槽底部设有出水口，通过进料口、过料口、出料口辅助过料板，辅助过料板前后两侧均为角度相同的弧形板供料，其上方设有一与超声波清洗槽盖合的清洗盖板，清洗盖板的后侧与超声波清洗槽铰接，清洗盖板的前侧设有把手，高压气除液槽上方又设有一与高压气除液槽盖合的除液盖板，除液盖板的后侧与超声波清洗槽铰接，除液盖板的前侧设有把手。

高压气除液槽内设有与外部高压气发生器相通的高压气管和与高压气管相通的高压气喷头，高压气喷头的设置高度高于所述过料口，高压气喷头的喷口朝下设置。通过内部滚轮固定板，滚轮固定板竖直设置，滚轮固定板设于所述过料口和所述出料口的前侧，滚轮固定板的后侧设有若干辅助滚轮，辅助滚轮设于过料口和出料口之间，内部3个除液室，除液室之间均设有挡板，挡板设有与所述过料口孔径一致的通孔，通孔处设有辅助过料板。

当弹片组料带受进给步进电机[4]驱动进行移动，料带依次经过清洗槽进行超声波清洗，高压气除液槽（3段）高压气流除液风干，最后排出，整个弹片组料带清洗工程无需人员参与即可完成。在高压气流风干过程中，残余洗净液会被高压气除液槽收集并沿着循环管道重新回流到液池内。

2.2 料带驱动机构

料带驱动机构主要由伺服步进电机、驱动齿轮和压固组件组成，此料带驱动机构[5]主要功能是带动料带受控往前移动，机构组装如图3所示。

图3 料带驱动机构

料带驱动组件包括定位板1、支撑板2、传动轴3、齿轮4、压块5、压板6和步进电机7。定位板1设于出料口，步进电机7固定设于定位板1，步进电机7的电机轴端通过联轴器与传动轴3连接，齿轮4套设于传动轴3，压板6设于齿轮4上方，压块5通过提手螺丝活动设于压板6下方，提手螺丝套设有弹簧，压块5与齿轮4相邻设置，压块5下方设有与齿轮4对应的齿槽。在弹片部组料带由出料口出来时，用手提起提手螺丝，带动压块5向上移动，当弹片部组料带与齿轮4接触后，松开提手螺丝，弹簧的作用力会使得压块5复位，并与弹片部组料带接触，进而对弹片部组料带进行压合，步进电机7驱动传动轴3转动，进而带动齿轮4转动，步进电机的电机轴端通过联轴器与转动轴传动连接，齿轮套设与转动轴，压板设于齿轮上方，压块通过提手螺丝和活动设于压板下方，提手螺丝套设有弹簧，压块与齿轮相邻设置，压块下方设有与齿轮对应的齿槽，进而将弹片部组料带牵引至出料口外，进而在完成高压气除液后可自动由出料口出料，并移动至下一工位，进而提高加工效率。

2.3 洗净液冷却系统机构

冷却系统如图4所示，主要由压缩机[6]、冷却管道构成，结合控制系统实现对回流洗净液的降温，使其达到恒定使用温度，有效抑制洗净液的过度挥发。

图4 洗净液冷却系统机构

3 洗净液过滤效果提升可行性研究

为了确保弹片组料带的自动清洗的品质，减少异物不良发生，以往一般对策方法是缩短洗净液使用周期，或者延长清洗作业时间。这两种方法虽然可提升清洗效果，但也存在缺点，如缩短洗净液使用周期则会增加洗净液的周期使用量从而增加企业生产成本；若延长清洗作业时间则会使生产效率降低。所以如何提升洗净液的过滤效果是本项目设备研究的重点之一。为了确定过滤方案，在同一大小体积洗净池、相同量的洗净液的条件下，进行了图5所示3种过滤配套方案的实验研究，过滤配套方案①在过滤回流过程中时常发生洗净液流量不足报警，导致设备运行时常有停顿故障报警；过滤配套方案②在过滤回流过程中发生过滤效果略有不佳，池底容易出现异物；过滤配套方案③经验证流量可满足供给，过滤效果达标。最终确定取用过滤配套方案③作为本设备的过滤系统方案。

图5 过滤配套方案

4 控制系统

独特的控制系统设置，控制系统由三菱PLCFX3G[7]和威纶触摸屏MT8100IE[8]组成。设备操作分手动调整模式和自动模式，运用威纶触摸屏对超声波洗净系统、洗净液循环系统、冷却系统的控制。手动调整模式是为弹片组料带更换或设备故障调机及设备相关参数调整使用。设备自动运行时实施监控，弹片组料带自动进给移动、通过上限感应器及下限感应器自动进行给料动作；通过温度感应器监控洗净液温度，以确保温度稳定；通过液位感应器实时监控液池洗净液的量，为洗净液的补充作准备[3]。

5 设备测试及解决的关键技术

5.1 设备运行测试

弹片组料带自动清洗机的实际测试步骤：（1）接通机器的电，并检测系统气压0.45 MPa以上；（2）通过触摸面板系统设置确认相应参数；（3）洗净液、弹片组料带上料安装准备；（4）按照正常操作，自动模式下设备进行生产；（5）完成一定数量，关闭设备记录实验结果，如表1所示。

表1 光学防抖制品弹片组自动清洗机实测结果

5.2 解决的关键技术

本项目在实施过程中主要解决了以下关键点。

（1）自动料带供给系统通过独特料带牵引传动机构，解决了移动料带过程中可能发生的叠料、卡料等问题，通过设备整套信号控制系统的结合，在设备运行过程中确保了供料稳定运行。

（2）高效合理的过滤技术方案，让洗净液的使用时间得以延长，有效降低企业生产成本的同时，也解决了洗净异物不良多发的问题。

（3）风干除液技术的应用，避免卸排料带时洗净液的过度残余，大大提升了洗净液的收集速度，避免设备慢速运行而造成时间浪费。

（4）通过料带驱动机构自动运料，通过驱动器定位板精准卡位料带孔，彻底解决了料带走位不准而导致料带损伤的问题，减少材料成本，提升设备使用率。

6 结束语

通过本设备的自动驱动料带进给料系统、超声波清洗系统、自动高压风干系统、洗净液冷却系统、洗净液过滤循环系统及操控系统的设计，实现了光学防抖制品弹片组的自动清洗，目前市场上有众多自动清洗机，适用于光学防抖制品部件专业领域的设备还需深入研究，为推动电子产业迅速发展，实现产品的精密生产和批量生产，最重要的是可以有效地缓解劳动力短缺，改善工人的工作环境。整套自动化的设备设计，为后续整体光学防抖制品制造智能产业化奠定一定基础。