王小龍

冰箱壓縮機(jī)氣缸座定點(diǎn)高壓清洗機(jī)

王小龍

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二二研究所，湖北武漢，430079）

集中介紹用于冰箱壓縮機(jī)氣缸座清洗的定點(diǎn)高壓清洗機(jī)。通過(guò)研究此設(shè)備的技術(shù)原理和方案，分析了清洗工藝，重點(diǎn)研究了氣缸座鏈條傳送精確定位問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了定位失效保護(hù)技術(shù)。這兩大關(guān)鍵技術(shù)的突破，提升了氣缸座定點(diǎn)高壓清洗質(zhì)量。最終達(dá)到了清洗機(jī)的高潔凈度要求。

可編程邏輯控制器；浮動(dòng)工裝板；定點(diǎn)清洗；高壓噴淋

引言

冰箱壓縮機(jī)零部件在涂裝、裝配前，清洗處理工藝不可或缺。裝配時(shí)，冰箱壓縮機(jī)氣缸具備更大的用途，其中包括零件表面各類銹蝕、污垢、灰塵等異物的去除。該氣缸外形比較復(fù)雜，上下左右各有六個(gè)加工面，面上分布著不同的盲點(diǎn)及孔徑大小不一的通孔。使用時(shí)，為了保障其潔凈度，選用通過(guò)式定點(diǎn)高壓噴淋方法開(kāi)展清洗工作尤為合理與重要。

1　清洗原理

我國(guó)早期的冰箱壓縮機(jī)主要由四連桿機(jī)構(gòu)裝置構(gòu)成，通過(guò)間歇步進(jìn)式的方式實(shí)現(xiàn)氣缸座定位清洗。該機(jī)構(gòu)制造精度高，然而缺點(diǎn)體現(xiàn)為故障較多，從而導(dǎo)致造價(jià)較高、產(chǎn)量比較低，隨著需求的加大，迫切需要增加產(chǎn)能。在經(jīng)過(guò)一系列調(diào)研、試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)間歇步進(jìn)式連續(xù)鏈條傳送是比較常用的方式。然而該方式缺點(diǎn)也較為明顯：例如，輸送鏈在輸送的同時(shí)受到鏈條誤差影響；運(yùn)行過(guò)程中，鏈條的設(shè)卡受到金屬疲軟狀況的影響，容易引發(fā)各類問(wèn)題，如輸送間歇停止，或由鏈條錯(cuò)環(huán)導(dǎo)致的運(yùn)輸誤差，影響了氣缸的精度定位，進(jìn)而對(duì)氣缸座噴淋清洗的效果以及潔凈度等指標(biāo)產(chǎn)生影響[1]?；谝陨峡紤]，為了減免實(shí)際操作時(shí)的誤差，采用輸送鏈和浮動(dòng)工裝板結(jié)合的方式是最為有效的[2]。

2　技術(shù)方案及研究?jī)?nèi)容

氣缸座定點(diǎn)高壓清洗是對(duì)全自動(dòng)清洗的一大轉(zhuǎn)變，需要將氣缸座放置在水平輸送鏈條上面，并設(shè)置浮動(dòng)工裝板，運(yùn)行的速度需要控制在2 m/s，每運(yùn)行4 s停止14 s。將氣缸座兩排放置在浮動(dòng)公板之上，密封清洗通道內(nèi)部，目的是對(duì)氣缸進(jìn)行預(yù)脫脂、定點(diǎn)等操作。完成上述工序后，要進(jìn)入烘干通道進(jìn)行烘干進(jìn)程。緊接著是下料輸送階段，結(jié)束后再開(kāi)展下一工作流程。有關(guān)工位位置、工藝處理時(shí)間、產(chǎn)品安全等內(nèi)容都要由PLC（可編程邏輯控制器）自動(dòng)控制輔助完成[3]。

為確保不同的工藝條件在清洗過(guò)程中能夠準(zhǔn)確定位和實(shí)時(shí)運(yùn)作，并滿足氣缸座清洗潔凈度等相關(guān)指標(biāo)要求，需要在設(shè)備方案制定和特點(diǎn)實(shí)施方面做好定位及跟進(jìn)，同時(shí)在此基礎(chǔ)上做好相關(guān)指標(biāo)的研究和分析。

2.1輸送鏈傳送氣缸座定位精度研究

從機(jī)械研究方面，可以從機(jī)械結(jié)構(gòu)控制和電氣控制這兩方面著眼，目的是保證輸送鏈傳送氣缸座定位精度滿足要求。

2.1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)控制定位精度

從機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制定位方面著眼，為了使結(jié)構(gòu)定位保持精度不變，可以從結(jié)構(gòu)上面做出具體說(shuō)明，開(kāi)展相應(yīng)措施。在浮動(dòng)工裝板的設(shè)計(jì)方面，主要構(gòu)成要素包括不同于芯桿和滾子等的零部件，要求浮動(dòng)板和底板之間相互連通，同時(shí)彈簧和彈簧軸之間構(gòu)成有效的連接體，并在上板和底板側(cè)邊留有足夠的空間。調(diào)節(jié)間隙值的同時(shí)需要借助于彈簧，并且在上板和底板之間添加滾子，避免產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦使機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)停滯[4]。

2.1.2電氣控制系統(tǒng)定位精度

啟動(dòng)電氣控制系統(tǒng)后，第一步需要做好進(jìn)行準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備工作完成后，啟動(dòng)系統(tǒng)，完成氣缸傳送功能，由PLC發(fā)出循環(huán)傳送缸的信號(hào)，其要求是在變頻開(kāi)始前就做好各方速度的加載，使實(shí)踐和操作頻率兩者做好相互協(xié)同，并使輸送鏈條進(jìn)入到高位頻率內(nèi)，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果的信息逐步反饋到PLC，以供運(yùn)行監(jiān)視。在PLC控制傳送軸承的脈沖次數(shù)后，即編碼軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖狀況。脈沖頻率是指1 s內(nèi)能夠產(chǎn)生的主要脈沖數(shù)值，該數(shù)值的良好控制目的在于降低減速的操作控制信號(hào)，并且要求變頻器根據(jù)制定的減速斜率和減速頻率進(jìn)行平穩(wěn)輸送鏈條減速，一旦減速達(dá)到預(yù)定的頻率以后，就由PLC發(fā)出減速信號(hào)。PLC以10 s脈沖為基礎(chǔ)，開(kāi)始低速爬行，此時(shí)浮動(dòng)公板的傳送由最初的滿載變成了空載，那么很多數(shù)值就會(huì)出現(xiàn)小規(guī)模變動(dòng)，運(yùn)輸慣性也會(huì)出現(xiàn)變化，使得輸送位移發(fā)生變化；然而，若是爬行時(shí)間太短或者速度太慢，最終會(huì)引發(fā)物體沖量加大，定位精度也會(huì)隨之下降；抑或，減速在預(yù)期范圍內(nèi)時(shí)，低速爬行時(shí)間超過(guò)預(yù)期時(shí)間，必然會(huì)影響整個(gè)工程的施工進(jìn)展，由于該時(shí)間的拉長(zhǎng)，其他環(huán)節(jié)的時(shí)間也要相應(yīng)調(diào)整，如果不能協(xié)調(diào)好，那么在未來(lái)使用過(guò)程中會(huì)遭遇諸多問(wèn)題，因此相關(guān)問(wèn)題亟待解決。在設(shè)定相關(guān)程序時(shí)，需完成預(yù)設(shè)脈沖值，并調(diào)整變頻器數(shù)值狀況，一旦達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值或與脈沖數(shù)值吻合，隨即向PLC發(fā)出減速數(shù)據(jù)信號(hào)，使PLC的計(jì)時(shí)時(shí)間集中在10 s一次，該計(jì)時(shí)方式一直持續(xù)到爬行時(shí)間結(jié)束要由專門(mén)的程序表格記錄。記錄中會(huì)出現(xiàn)以下兩種狀況：（1）低速爬行時(shí)間如果集中在200～300 ms之間，可按照預(yù)期計(jì)劃開(kāi)展正常車(chē)操作，每一環(huán)節(jié)按照預(yù)定的工序環(huán)環(huán)下放，控制參數(shù)也無(wú)需進(jìn)行改變，直到結(jié)束；（2）低速爬行時(shí)間如果大于300 ms或小于200 ms，則需在預(yù)定脈沖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行1～2個(gè)值的調(diào)整，其過(guò)程包括測(cè)控、比較、調(diào)整，并根據(jù)測(cè)控循環(huán)控制整個(gè)施工流程，使變頻位移在預(yù)定時(shí)間內(nèi)也達(dá)到要求，由此在正常時(shí)間內(nèi)就能夠完成全部操作，既能確保位移速度及柔和狀況，也能夠使其定位更精準(zhǔn)[5]。

2.2過(guò)濾精度

各工藝處理液盛放于槽內(nèi)，均需設(shè)置過(guò)濾裝置。首先，各槽內(nèi)需設(shè)計(jì)一級(jí)裝置，過(guò)濾網(wǎng)尺寸定位在500 μm。預(yù)脫脂槽內(nèi)需要增設(shè)磁性分離器、油水分離器，脫脂槽需對(duì)應(yīng)高壓噴淋工位進(jìn)行施工，并且做好分區(qū)，防止噴淋飛濺。接著，劃分區(qū)域嚴(yán)格隔離為清水區(qū)和污水區(qū)，便于后期跟進(jìn)操作，使清水區(qū)的水持續(xù)溢向污水區(qū)。總之，槽內(nèi)除了設(shè)置一級(jí)過(guò)濾，還需加設(shè)油水分離器、兩級(jí)袋式過(guò)濾器，其中兩級(jí)袋式過(guò)濾器的精度要求控制在50 μm和10 μm，這既能保障定點(diǎn)高壓清洗工位部分脫脂液的潔凈狀況，更能保障整體操作質(zhì)量，高效完成作業(yè)。

2.3槽液竄液控制

氣缸整體清潔質(zhì)量是氣缸清洗的重要指標(biāo)，如果內(nèi)部控制不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)竄液情況，必然會(huì)污染未使用的清潔液體，對(duì)清潔度產(chǎn)生較大負(fù)面影響。因此，使用過(guò)程中必須做好竄液預(yù)防工作，也即避免工藝處理過(guò)程中發(fā)生槽內(nèi)液體混合或滴落。施工過(guò)程中，為了有效避免竄液，需在清洗通道內(nèi)、全部工藝區(qū)、泄水段等環(huán)節(jié)做好擋板施工，以阻止液體無(wú)故低落在非預(yù)定范圍內(nèi)。為阻隔液體，擋水板開(kāi)孔尺寸需與氣缸座外形尺寸相一致。另外，為了規(guī)避輸送鏈條時(shí)的輸送缸竄液狀況，可使傳送鏈條通過(guò)烘干通道下料。完全卸下氣缸后，干燥的轉(zhuǎn)送板就不需通過(guò)液體槽，而是直接進(jìn)入烘干區(qū)域內(nèi)，避免操作過(guò)程不慎引發(fā)的失誤。氣缸轉(zhuǎn)向槽的底部時(shí)，即使出現(xiàn)竄液也不會(huì)對(duì)正常工藝造成影響。操作時(shí)，氣缸又回到上料端，循環(huán)往復(fù)，合理規(guī)范，更能保障其整體清潔度，具有積極影響。

3　關(guān)鍵技術(shù)突破

通過(guò)本文研究，下列關(guān)鍵技術(shù)得到了突破。

3.1實(shí)現(xiàn)了氣缸座鏈條傳送精確定位

研發(fā)過(guò)程中，為讓鏈條能夠做好二次傳送定位，就要求浮動(dòng)公板起到解決運(yùn)輸過(guò)程定位不精準(zhǔn)的作用。由于該浮動(dòng)公板集中在鏈條傳送時(shí)速度比較快，因此工作流程便捷，維修簡(jiǎn)便。使用時(shí)，為保障淋洗機(jī)處于高壓噴淋狀態(tài)，要求輸送過(guò)程中借助于浮動(dòng)工裝板和輸送鏈條相互連接的形式，兩者的結(jié)合能夠使其使用效率逐步增大，并且保證結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和緊湊，每一個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，制造成本逐步降低，以解決高壓定點(diǎn)清洗機(jī)的各類問(wèn)題，不僅提升了產(chǎn)品整體使用性能，更讓產(chǎn)品使用范圍逐步得以擴(kuò)充。

3.2開(kāi)發(fā)了定位失效保護(hù)技術(shù)

該設(shè)備重點(diǎn)集中在鏈條設(shè)卡問(wèn)題。使用時(shí)，由于內(nèi)部器具不受控制，因而超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)。鑒于此，在連軸器上安裝扭力限制裝置能夠規(guī)避這一問(wèn)題。從機(jī)械角度考慮，為避免輸送裝置遭到破壞，就要在輸送鏈條上出現(xiàn)荷載后再啟用扭力限制器，即使電機(jī)在此期間仍在運(yùn)作，但由于輸送鏈條已停止工作，那么在鏈輪位置安裝開(kāi)關(guān)，可用以檢查鏈條的選裝狀況，一旦鏈條在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中繼續(xù)工作，那么鏈輪會(huì)停止選裝作業(yè)，同時(shí)三色光警示燈也會(huì)發(fā)出報(bào)警示鳴，提醒工作中出現(xiàn)的各類故障，保障設(shè)備運(yùn)作的安全與高效。

4　實(shí)施效果與結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)調(diào)查了解到：使用目前已交付于某冰箱壓縮機(jī)廠的氣缸座定點(diǎn)高壓清洗機(jī)，隨機(jī)抽取500件待清洗的氣缸座進(jìn)行清洗，組成實(shí)驗(yàn)樣本，再?gòu)臉颖救萘恐刑崛〕?0件作為待測(cè)品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，可溶殘留物為14 mg/pc，不可溶殘留物為2.5 mg/pc，表明該設(shè)備潔凈度較高。

本文所提出的冰箱壓縮機(jī)氣缸座定點(diǎn)高壓清洗機(jī)，其氣缸座呈現(xiàn)間歇停止?fàn)顟B(tài)，借助準(zhǔn)確定位及清洗，立足于原有問(wèn)題和矛盾，形成了解決傳輸鏈條不能達(dá)到精準(zhǔn)位置的重要前提。浮動(dòng)公板及定位推桿技術(shù)的創(chuàng)新思路，使得鏈條中的工件傳送更具實(shí)效性，完成了各項(xiàng)清洗指標(biāo)，保障了清洗潔凈狀況。尤其是清洗完成后，可以比對(duì)國(guó)際相關(guān)指標(biāo)，要求氣缸罐達(dá)到預(yù)定指標(biāo)，了解使用的不足之處，以及數(shù)據(jù)參數(shù)的差異性，便于今后進(jìn)一步改進(jìn)。由此，該設(shè)備在國(guó)內(nèi)有了較好聲譽(yù)，還可推廣到其他行業(yè)的工業(yè)清洗中，具有極好的應(yīng)用前景。

[1]葉俊方, 李成剛. 無(wú)CFC冰箱壓縮機(jī)零部件清洗工藝及設(shè)備技術(shù)替代[J]. 家電科技, 2004(5): 47-49.

[2]廖小寧, 尹小兵, 黎明, 等. 冰箱壓縮機(jī)曲軸箱缸孔與軸孔垂直度超差分析與控制[J]. 科技視界, 2013(27): 117-118.

[3]鄭愛(ài)平. “復(fù)關(guān)”后, 冰箱壓縮機(jī)行業(yè)面臨的問(wèn)題及應(yīng)采取的對(duì)策[J]. 制冷, 1994(4): 38-40.

[4]周宏遙, 祝小軍, 劉春, 等. 法蘭盤(pán)類零件自動(dòng)清洗設(shè)備設(shè)計(jì)原理[J]. 機(jī)械工程師, 2013(12): 3-5.

[5]張莎莎, 周園, 曾螢雪. 柔性自動(dòng)化加工技術(shù)在模具零件加工中的研究與應(yīng)用[J]. 中國(guó)機(jī)械, 2015(17): 30-31.

王小龍(1988-)，湖北武漢人，大學(xué)本科，助理工程師。主要從事工業(yè)清洗設(shè)備的自動(dòng)化控制方向。

Fixed Point High-pressure Cleaner for Cylinder Block of Refrigerator Compressor

WANG Xiao-long
(No. 722 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Wuhan, Hubei, 430079, China)

Introduction of a fixed point high-pressure cleaner for cylinder block of refrigerator compressor is focused on through understanding and carrying out research of its technical mechanism and scheme, as to analyze its cleaning craftwork. Two breakthroughs, namely, precise positioning of transmission by cylinder block chain, and development of positioning failure protection technology, are achieved. Ultimately, high cleanliness requirement is pursued.

Programmable Logic Controller; Floated Tooling Plate; Fixed Point Cleaning; High-pressure Spray

TB657.4

A

2095-8412 (2016) 05-963-03工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.036