柏廣梟，孟燕菲，鄧禮兵，陸凱雷

（博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州 213000）

目前，二次機箱產(chǎn)品年用量大，型號種類逐年增加，生產(chǎn)車間普遍采用人工裝配或者人機交互的半自動化裝配模式。裝配過程大量依靠人工作業(yè)，并以裝配工具輔助，存在著生產(chǎn)效率低、周轉時間長、單位工序成本高和人工貼標效率低等缺點。在此背景下公司對機箱產(chǎn)品的精益改善需求日益增加，提高裝配環(huán)節(jié)自動化程度的迫切需求也越來越高。

隨著工業(yè)自動化技術越發(fā)成熟，采用自動化機箱裝配的產(chǎn)線模式已成發(fā)展趨勢?；诖蛟祀娏π袠I(yè)先進制造4.0，國網(wǎng)下一輪五年智能化制造規(guī)劃提出的背景下，二次保護類機箱產(chǎn)品的市場競爭日益激烈，大幅降低機箱產(chǎn)品成本，提高生產(chǎn)效率，縮短供貨交期成為公司首要考慮的發(fā)展方向。

1 機箱自動貼標產(chǎn)線介紹

機箱產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)需要在多個位置粘貼、打印多種型號的標簽。該系列機箱年均用量3 萬臺，型號種類逐年增加，不同機箱標簽數(shù)量多、種類多，目前主要采用人工貼標，打印模式存在效率低，貼標環(huán)節(jié)二次污染嚴重，貼標外觀不夠整齊等問題。

為了解決產(chǎn)能需求問題，規(guī)劃設計了一條機箱自動貼標打印產(chǎn)線，為提高裝配環(huán)節(jié)的產(chǎn)能效率和智能化裝配車間規(guī)劃提供了一種新的思路。

2 機箱自動貼標產(chǎn)線的設計

該自動化機箱貼標打印運輸產(chǎn)線，包括進料流水線、出料流水線、顯示系統(tǒng)、輸入鍵盤、操作界面、剝離平臺和旋轉貼標機械手等。設備通過PLC 系統(tǒng)+安全PLC進行編程，操作系統(tǒng)內(nèi)設置有編程軟件，可進行不同規(guī)格、不同位置、不同打印內(nèi)容的標簽自動粘貼周轉程序編輯，如圖1 所示。

圖1 機箱自動貼標產(chǎn)線

2.1 運輸模塊的設計

運輸模塊如圖2 所示，傳送帶結構分為進料和出料2 條輸送帶，傳動帶入口設置急停按鈕，可以人工控制輸送帶的啟停，產(chǎn)線啟動后機箱產(chǎn)品通過進料輸送帶運輸至限位擋塊處，進入打標機模塊進行自動打印，貼標并周轉至下一工位，輸送線機尾設有換位結構，通過伸縮氣缸，將機尾的換向模塊平移推動至出料的輸送帶，與之對接，輸送帶和機尾的換向模塊形成了一個無極的環(huán)形帶，實現(xiàn)產(chǎn)品流轉的換向，進而回流至進料初始的位置，減少人員來回搬運的情況和人工周轉的工時。

2.2 貼標機模塊的設計

貼標模塊如圖3 所示，包含：三組貼標頭、一組旋轉機械手、剝離平臺和多個斑馬打印機組成，貼標頭由盤式標帶的架帶、送帶、收帶、剎帶和出標機構組成，采用間歇式運動方式，機箱運輸旋轉機械手上集成了圓形的托盤，機箱產(chǎn)品由傳送帶運輸至圓形托盤上的限位位置后，旋轉機械手自動旋轉托盤上的機箱產(chǎn)品至貼標頭的工作區(qū)域，貼標位置的精度由3個光電傳感器聯(lián)合控制，識別機箱產(chǎn)品是否到位和機箱產(chǎn)品上的貼標位置定位，識別產(chǎn)品到位后由系統(tǒng)控制多個斑馬打印機打印對應型號的標貼。標貼傳動通過步進電機帶動送紙輥，依靠偏心壓輥與送標膠輥的擠壓產(chǎn)生的摩擦力帶動標帶運行。當標帶運行時，在張力的作用下帶動標貼經(jīng)過剝離平臺，貼紙與底膠紙片分離，由吸盤吸取與機箱產(chǎn)品平行接觸并貼合。

圖3 貼標機模塊

3 機箱自動貼標產(chǎn)線的工藝流程

機箱產(chǎn)品上共有3 個不同種類的標簽需要打印、撕標、粘貼及運輸。基礎貼標節(jié)拍：20 s/pc（貼標節(jié)拍可調）。這種技術的某些運作模式與人工粘貼法的原理相似，就是將標簽放置到真空墊表面墊上固定，直到貼附動作開始為止。在該自動化產(chǎn)線中，真空墊表面是由剝離平臺的工作面代替的，標簽固定和定位在一個剝離平臺上，剝離平臺為一個上面具有幾百個小孔的平面，小孔是用來維持形成“空氣射流”。由吸盤抽取標簽表面空氣并吸取，使剝離平臺上的標簽分離并移動，讓其貼附到被包裝物品上。這是一項具有復雜性的技術，其具有較高的精度和可靠性，多適用于高速和高效的自動化貼標生產(chǎn)線。這種自動化產(chǎn)線可靠快速地達到了貼標位置和貼標平整度的技術指標，且效率較高，這種方法對于產(chǎn)品包裝件的高度有一定變化的頂部或側部貼標難度較大，而對于外觀規(guī)整、表面平滑的機箱產(chǎn)品則非常適用。

3.1 工序流程

人工上料→傳動帶輸送產(chǎn)品到貼標1 模組→貼電源標簽→輸送產(chǎn)品到貼標2 模組→打印+粘貼質量跟蹤卡的標簽→輸送產(chǎn)品到貼標3 模組→貼裝置標簽→傳送帶終端模塊實現(xiàn)產(chǎn)品流轉方向換向→機箱產(chǎn)品回流至人工上料處。

3.2 具體操作流程

準備標貼：提前準備卷料標簽，放置在多個打印模塊的卷筒內(nèi)。

輸入打印內(nèi)容：通過人機交互屏輸入需要打印的信息。

人工上料：在進料線，人工放置需要打印的機箱，通過傳送帶將機箱送入打印設備。

機箱定位：機箱進入設備后，到達限位模塊，由擋板和左右限位擋片進行位置固定。

打印剝離：貼標卷料由斑馬打印機打印相應的內(nèi)容后，通過剝離平臺進行不干膠標貼的分離。

自動貼標：由貼標模塊的機械手吸附不同規(guī)格的標簽并粘貼至機箱不同位置。

自動出料：貼標完后，限位打開，通過換向裝置，由傳動帶傳送至出料口。傳動帶節(jié)拍可通過開關調節(jié)。

本設備只需1 名工作人員就能操作，一方面，提高了貼標的效率，減少了人工參與，降低了人工成本，提高了經(jīng)濟效益；另一方面，提高了標簽粘貼的整齊度和美觀性，還避免了人工貼標環(huán)節(jié)造成的二次污染，并且本設備占用空間小，安裝維護成本低，通用性高，能夠在不同結構型號的機箱上貼標。

4 機箱自動貼標產(chǎn)線的優(yōu)勢

4.1 提高產(chǎn)品的裝配精度

傳統(tǒng)的手工貼標模式，由于同工位的不同輪崗人員的操作水平不同，裝配環(huán)節(jié)貼標位置的準確度和外觀平整度差異較大，導致機箱產(chǎn)品的整體貼標精度浮動較大，質量把控環(huán)節(jié)的難度大大增加，一旦不良品率增高，就會給企業(yè)造成巨大的產(chǎn)能缺口。因此，生產(chǎn)裝配的過程中，這種手動貼標模式往往適合產(chǎn)品種類多、批量裝配少的生產(chǎn)模式。對于種類單一、批量大的機箱產(chǎn)品，定制規(guī)劃自動化貼標產(chǎn)線，能夠將手動貼標的工序模塊化、標準化。以調試好的固定參數(shù)，徹底解決人工粘貼精度幅度較大的問題。

4.2 提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)的人工裝配作業(yè)更多通過手工操作排單的模式來保證產(chǎn)品訂單的交期，人工裝配的生產(chǎn)效率不高，很難實現(xiàn)大規(guī)模的批量生產(chǎn)。當前，在日益激烈的行業(yè)競爭中，這種效率較低的人工作業(yè)模式很難緩解產(chǎn)能的壓力。因此設計規(guī)劃自動化貼標產(chǎn)線，通過應用智能化裝配技術和現(xiàn)代化信息技術的結合，用自動化機械手來代替人工的重復勞動，實現(xiàn)機箱產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化。通過使用自動化貼標產(chǎn)線，可以實現(xiàn)打印、標簽、貼標剝離和運輸周轉等多工位的合并，一個機箱產(chǎn)品完整的自動化生產(chǎn)節(jié)拍可以穩(wěn)定控制在4 s以內(nèi)，換算成一天7.5 h的有效工作時長，理論可達到6 750件/d的極限產(chǎn)量，足夠滿足交期緊張的產(chǎn)能需求，這樣的自動化流水模式大大提升了生產(chǎn)效率，提升了車間生產(chǎn)的整體產(chǎn)能。

4.3 降低人工工時成本

傳統(tǒng)模式的多工位、多工序、多人工的生產(chǎn)，不僅耗費大量工時成本，周轉運輸過程同樣冗雜繁瑣。該自動化貼標產(chǎn)線占用空間小，通用性高，針對不同大小機箱均可進行自動貼標周轉，是一種高度集成的柔性化、智能化貼標產(chǎn)線。其集成了搬運、撕標、打印、貼標和皮帶運輸?shù)榷鄠€工序，大幅度減少人工參與，縮短產(chǎn)線的運輸周轉線，避免了成品周轉前后的反復搬運，同時還能夠避免人工粘貼搬運環(huán)節(jié)造成的二次污染及產(chǎn)品返工報廢的成本，大大降低了人工成本，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

4.4 降低產(chǎn)品的報廢率

相比傳統(tǒng)人工作業(yè)模式，全自動貼標產(chǎn)線采用高精度的標簽識別系統(tǒng)以及標簽定位系統(tǒng)，能夠有效降低誤差率，提高貼標精度，保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品品質，降低誤差率。全自動貼標機完全替代人工貼標的環(huán)節(jié)，操作人員在操作過程中幾乎不會接觸到貼標機的運轉部件，不僅消除了人為操作的危險性，也消除了人工粘貼的返工報廢，同時全自動貼標機具有檢測系統(tǒng)，可以檢測標簽是否能夠貼合，如果存在無法貼合的情況，會自動停機報警，這些優(yōu)勢都大大減少了因貼不好標簽而造成的產(chǎn)品廢品率。

5 機箱自動貼標產(chǎn)線的應用價值

通過以上分析，相對傳統(tǒng)的手工貼標，全自動貼標簽機貼標質量優(yōu)，選用彈壓性覆標模式貼標，貼標效果好、無皺褶；貼標機使用靈敏，機箱產(chǎn)品在皮帶上平躺式貼標，可以主動控制運輸、換向節(jié)奏，可單機出產(chǎn)，也可接流水線出產(chǎn)；貼標產(chǎn)線實現(xiàn)了智能操控，主動光電追尋，具有無物不貼標，無標主動校正和標簽主動檢測功用，避免漏貼和標簽糟蹋；貼標機穩(wěn)定性高，貼標機調整簡略，貼標速度、輸送速度可完成無級調速，根據(jù)需要進行調整產(chǎn)線節(jié)拍；貼標機堅固耐用，整條采用型材支架結構，穩(wěn)定可靠，整機堅實耐用。自動化貼標產(chǎn)線適用范圍廣、通用性高，通用型的定位工裝可適用不同大小的機箱產(chǎn)品的不同位置貼標，調整便利。

本產(chǎn)線實現(xiàn)了人工撕標、貼標、打印和周轉運輸?shù)裙ば虻淖詣踊脑?，與現(xiàn)有的人工操作模式相比更具集成度，以及較高的智能化、標準化、模塊化水平。同時，工業(yè)生產(chǎn)開展過程中可以直接在智能系統(tǒng)中輸送更多的程序與工作參數(shù)，精準控制整個機箱產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，確保產(chǎn)品生產(chǎn)的質量與精度和生產(chǎn)需求相符。該機箱自動貼標產(chǎn)線投產(chǎn)后能顯著提高企業(yè)整體的生產(chǎn)效率，減少人工周轉，降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化工序結構。具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

表1 每臺機箱貼標提升效率

6 結束語

總之，在智能化制造不斷被提及的工業(yè)背景下，將現(xiàn)有過度依賴人工作業(yè)的模式轉變?yōu)橹悄芑?、自動化的工業(yè)生產(chǎn)模式，切實有效地提高產(chǎn)能，減少成本，是每一個制造企業(yè)首要考慮的變革方向。由點到線地將人工單點工位逐步集成為流水線式自動化產(chǎn)線，由局部到整體提高車間生產(chǎn)的自動化程度，最終將以人為主的生產(chǎn)車間轉變?yōu)樽詣踊a(chǎn)線主導生產(chǎn)的智能化工業(yè)車間，從長遠角度看，這樣才能有利于車間生產(chǎn)的工藝優(yōu)化，節(jié)能增效，提高企業(yè)生產(chǎn)的整體經(jīng)濟效益。