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        重型阻擋器的使用維護(hù)及優(yōu)化

        2022-08-05 07:04:54王發(fā)
        橡塑技術(shù)與裝備 2022年8期

        王發(fā)

        (合肥萬力輪胎有限公司,安徽 合肥 231137)

        隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃的不斷推進(jìn)和實施,工業(yè)化和信息化得到了快速融合,各種各樣的自動化流水線以其靈活多樣化的設(shè)計很快在各個生產(chǎn)線、裝配線應(yīng)用起來,得到不斷完善和迅猛發(fā)展,其中倍速鏈輸送線以其獨特的優(yōu)勢應(yīng)用最為廣泛。

        倍速鏈輸送線也叫倍速鏈流水線,主要用于各種電子電器、機電等裝配及加工生產(chǎn)線物料輸送,其工作原理就是利用倍速鏈條的增速功能,使得承載物料的工裝快速運行,根據(jù)輸送需求使用阻擋器及移栽機等相應(yīng)的指令來實現(xiàn)停止、積放動作、移位或者轉(zhuǎn)線等功能。在實際應(yīng)用中,阻擋器是實現(xiàn)整個流水線自動化控制的關(guān)鍵,一般會根據(jù)現(xiàn)場工況設(shè)計或者選用,但由于阻擋器是一個非標(biāo)準(zhǔn)組件,隨著知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識和力度的加強,很多企業(yè)在成本和知識產(chǎn)權(quán)之間權(quán)衡,出現(xiàn)了“哈姆雷特”式阻擋器,其質(zhì)量也就參差不齊,在后期使用維護(hù)就需要特別注意故障分析及適度優(yōu)化,以實現(xiàn)故障率低成本低的運維目標(biāo)。

        1 阻擋器介紹

        1.1 分類及結(jié)構(gòu)組成

        阻擋器一般是根據(jù)自動化流水線需求而設(shè)計,是一個非標(biāo)準(zhǔn)組件,廣義上來講,只要是能實現(xiàn)阻擋、積放等功能的都可以稱為阻擋器,大致可以根據(jù)動力介質(zhì)、安裝方向、阻擋工件特性、結(jié)構(gòu)等劃分,例如:

        (1)根據(jù)動力介質(zhì)分為:氣動阻擋器、電動阻擋器、液壓阻擋器等。

        (2)根據(jù)安裝方向形式分為:臥式阻擋器、立式阻擋器(多為阻擋氣缸,目前各大知名氣動廠家均有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品)。

        (3)根據(jù)阻擋工作特性分為:輕型阻擋器(阻擋單個工件或者工件重量和沖擊力較?。⒅匦妥钃跗鳎ㄖ饕强勺钃醮笮凸ぜ蛘叨鄠€工件)。

        (4)根據(jù)結(jié)構(gòu)分為:杠桿式阻擋器、單輪阻擋器、雙輪阻擋器等等。

        在各大知名的氣動廠家推出的輕型阻擋氣缸中,雖然安裝尺寸不盡一致,但質(zhì)量還是很穩(wěn)定的,一般在阻擋單個工件或者需要定位及轉(zhuǎn)線時選用的較多,也為自動流水線的設(shè)計者提供多種選擇。我司目前使用較多的是立式輕型阻擋氣缸(外購件,單個工件停止轉(zhuǎn)線用)、臥式重型阻擋器(自制件,多個工件積放沖擊力大),因此主要的維護(hù)工作對象就是重型阻擋器。

        重型阻擋器一般由底座、側(cè)板、阻擋連桿、氣缸、緩沖器等組成,底座配合安裝板固定于流水線底部中間(也有雙阻擋器在兩側(cè)形式,根據(jù)工件阻擋位確定安裝位置),氣缸安裝在底座后方,其前端連接有支架及推輥,側(cè)板安裝后在自重下可緊密貼合推輥,在推輥被氣缸推進(jìn)或后退時實現(xiàn)側(cè)板上升和下降,阻擋連桿和緩沖器安裝在側(cè)板上,中間設(shè)有緩沖頂桿,阻擋連桿端部設(shè)有擋輥直接接觸擋停工件,同時防止阻擋連桿因自重下垂,在中間部位設(shè)置了限位扭簧,兼具工件通過后阻擋連桿的復(fù)位功能,如圖1所示。

        1.2 工作原理

        重型阻擋器可根據(jù)控制要求設(shè)定為常閉型(允許工件通過)和常開型(阻擋工件),主要工作原理是當(dāng)氣缸處于縮回狀態(tài)時,推輥處理側(cè)板凹槽部位,阻擋連桿隨著側(cè)板處于下垂?fàn)顟B(tài),其上方滾輪頂端低于工件下表面,當(dāng)工件通過時不能阻擋進(jìn)而放行(如圖2);而當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣缸伸出氣缸桿時,推輥前進(jìn)至側(cè)板凸出部位,側(cè)板整體上升,阻擋連桿也隨著側(cè)板上升至水平位置,滾輪高度剛好與工件的阻擋位齊平,從而導(dǎo)致工件不能前進(jìn)被擋下(如圖3),氣缸的伸出與縮回主要通過PLC控制的電磁閥進(jìn)行控制,以實現(xiàn)工件的阻擋與放行,同時也可以在阻擋器上安裝接近開關(guān)或者氣缸上設(shè)置磁性開關(guān),以實現(xiàn)檢測阻擋器阻擋狀態(tài)。

        1.3 運行現(xiàn)狀

        我司自動化物流線自2016年建成投用,輸送的物料通過托盤工裝輸送,根據(jù)物流線上應(yīng)用特點,原設(shè)備廠家選擇兩種阻擋器配合使用,第一種是用于單個托盤阻擋實現(xiàn)定位、移栽機轉(zhuǎn)線的輕型阻擋氣缸(外購件,采用知名氣動廠家產(chǎn)品),第二種是用于多個托盤積放以實現(xiàn)托盤分離便于移栽機轉(zhuǎn)線的重型阻擋器(自制件,已申請相關(guān)專利)。

        在生產(chǎn)運行維護(hù)中,輕型阻擋氣缸可以直接通過供應(yīng)商購買用于維修備件,但是重型阻擋器只有通過原設(shè)備廠家購買備件。由于原廠家自制件在運行初期時故障頻繁,因此曾與一知名氣動廠家合作帶圖定制一批重型阻擋器,經(jīng)試用后效果良好,但是涉及專利問題不能直接供貨我司,仍需通過原設(shè)備廠家購買整件,運行維護(hù)成本過高、采購周期過長,不能滿足現(xiàn)場維修需求。

        2 常見故障及原因分析

        2.1 輥輪及銷軸磨損

        由于阻擋器在工作中會頻繁受到工件的沖擊,輥輪不能安裝軸承,同時為防止接觸部位潤滑油污染工件,輥輪和輥軸之間采用干摩擦方式,材質(zhì)使用優(yōu)質(zhì)碳素鋼,表面調(diào)質(zhì)發(fā)黑處理工藝增強耐磨性和減少腐蝕性。但在實際使用過程初期磨損較少,但由于磨損碎屑不能及時排出導(dǎo)致加劇了磨損速度,其磨損周期為1~2個月就出現(xiàn)了擋輥和輥軸嚴(yán)重磨損不能使用,隨著運行時間越來越長需要投入大量的人力物力去維修保養(yǎng)才能保證輸送線的正常運行,造成員工苦不堪言,一定程度上降低了輸送效率。

        2.2 限位扭簧斷裂

        阻擋連桿是一種鈍角形式不規(guī)則形狀,上方安裝有2個阻擋輥輪,下方安裝一個緩沖輥輪,通過銷軸固定于側(cè)板中,阻擋輥輪端會受自重下垂,因此安裝了限位扭簧,但阻擋器在放行工件后為了能夠及時阻擋下一個工件,需在工件未完全通過時氣缸就伸出,此時阻擋連桿上方受工件自重壓力,下方受到推輥的推力,對扭簧雙向施壓。同時由于扭簧在設(shè)計時未考慮軸向定位,因此在頻繁沖擊下會出現(xiàn)軸向竄動,嚴(yán)重影響扭簧的壽命,出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,周期約2個月。

        2.3 氣缸漏氣和損壞

        原設(shè)計廠家采用的是一個合作氣動廠家的定制氣缸,氣缸桿長度比標(biāo)準(zhǔn)氣缸長一倍,安裝方式與其他氣缸也有一定差異,不能與其他標(biāo)準(zhǔn)氣缸通用。在使用過程中因輥輪與銷軸磨損碎屑灑落,通過缸桿進(jìn)入防塵圈和內(nèi)部,易造成防塵圈磨損。同時由于缸桿長度長,安裝調(diào)整不到位時易產(chǎn)生缸桿彎曲不能使用。

        2.4 緩沖器剮蹭工件

        阻擋器在設(shè)計時為保證緩沖效果,減少撞擊力損壞工件和噪音,選擇的是大直徑液壓緩沖器,配有緩沖彈簧等,但在放行工件時液壓緩沖器后端上翹與工件的預(yù)留間隙較小,因此當(dāng)出現(xiàn)阻擋器安裝板在長時間沖擊下逐漸扭曲變形時,緩沖器后端翹起升高與工件間隙會越來越小直至干涉剮蹭,產(chǎn)生噪音和工件損傷及大量碎屑,很難清理干凈。

        3 問題解決及優(yōu)化

        3.1 輥輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        為解決磨損過快等問題,先后嘗試過更換為40Cr和黃銅材質(zhì)輥輪,有一定程度改善,但仍處于干摩擦狀態(tài),輥輪與輥軸其中一個必有一個磨損大需要經(jīng)常更換,并伴有磨屑,進(jìn)一步加劇輥輪和輥軸的磨損,同時也應(yīng)該氣缸密封性,綜合性價比因素,最終采用鋼制輥輪內(nèi)部鑲嵌自潤滑軸承。

        自潤滑軸承又稱無油襯套或者無油軸承(如圖4),是一種不添加潤滑劑具有自身潤滑性的軸承,主要分為復(fù)合型、干模型、鑲嵌型,本次優(yōu)化選用的是金屬基鑲嵌型自潤滑軸承,主要有以下優(yōu)點:

        (1)沒有潤滑油,內(nèi)部嵌入粉末冶金固體潤滑劑,能夠防止污染,減少保養(yǎng),改善勞動環(huán)境。

        (2)耐磨性好,耐沖擊性能好,摩擦系數(shù)小,承載能力高。

        (3)有適量彈塑性,能夠均勻分布應(yīng)力,提高承載減少沖擊噪音。

        (4)薄壁結(jié)構(gòu)(3 mm厚),體積小質(zhì)量輕,適合鑲嵌到擋輥內(nèi)部,性價比高。

        (5)運行中能形成潤滑膜,保護(hù)輥軸,對輥軸要求也比較低,降低輥軸的加工難度。

        3.2 限位扭簧設(shè)計變更

        針對扭簧軸向竄動問題,把扭簧尾部直線型結(jié)構(gòu)變更為L形式,同時安裝位置開槽以便軸向定位防止竄動。因雙重載荷導(dǎo)致斷裂的問題,經(jīng)測試更改材質(zhì)及加粗線徑,效果良好,更改圖紙后推廣已降低80%的故障。

        3.3 氣缸維保及緩沖器處理

        在解決輥輪磨損后大大減少了磨屑的產(chǎn)生,所以減少粉塵通過缸桿進(jìn)入防塵圈,降低氣缸漏氣故障率。同時通過測繪此定制氣缸相關(guān)參數(shù)向知名氣動廠家訂做氣缸購買備件,提高氣缸質(zhì)量的穩(wěn)定性。

        關(guān)于緩沖器末端與工件間隙過小剮蹭工件,調(diào)整將緩沖器安裝位置前移至極限位置,縮短整體長度,同時在不影響緩沖器結(jié)構(gòu)性能的前提下打磨后端倒角,減小外圍尺寸。另一方面對阻擋器安裝板增加加強筋,降低變形量,從而降低約90%的剮蹭故障。

        4 結(jié)語

        重型阻擋器是根據(jù)自動物流線的輸送阻停特性及工件形狀、載荷等設(shè)計的非標(biāo)組件,結(jié)構(gòu)及材料難免有不合適部分,因此在生產(chǎn)運行中除了日常保養(yǎng)維護(hù),還需要多觀察、多總結(jié)、多改善才能保證阻擋器的正常高效運行。

        本文所改進(jìn)的臥式重型阻擋器主要考慮現(xiàn)場維護(hù)備件的通用性,暫未進(jìn)行大的尺寸改動,輥輪及扭簧改進(jìn)后極大的降低了故障率的發(fā)生,有效降低維護(hù)費用;但同時也存在液壓緩沖器選型外形尺寸過大導(dǎo)致阻擋器總長大的問題、阻擋氣缸定制化費用高且不能實現(xiàn)備件標(biāo)準(zhǔn)化問題等,因重型阻擋器現(xiàn)場用量較多,全部改造成本較大,因此暫緩此類的優(yōu)化。

        古語有云“術(shù)業(yè)有專攻”,雖然我們在運行中不斷優(yōu)化,但也能看到與專業(yè)生產(chǎn)制造阻擋器的廠家有一定差距,后期會根據(jù)現(xiàn)場重型阻擋器使用更換情況尋找專業(yè)廠家訂做試用,以期實現(xiàn)增效提產(chǎn)降本目標(biāo)。

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