一种空心圆柱体外圆面自动涂胶装置结构设计.pdf

-73-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024中国科技信息 2024 年第 6 期三星推荐该空心圆柱体是由小径条形状金属条绕制而成，根据其使用要求，需对空心圆柱体表面涂胶处理。在生产现场的涂胶处理方式，是人工使用布轮蘸胶后滚动涂抹在空心圆柱体外表面的方式来完成。然而，此种涂胶方式使得涂胶胶量无法有效控制，涂胶厚度均匀程度和成品批量一致性得不到保障，另外人工涂胶效率不能满足批量生产要求。面对如此问题，亟须一种自动涂胶装置来提高产品质量和生产效率，还能有效地降低生产成本，最终达到降本增效的作用。针对以上情况，学习了前人研究的涂胶滚压设备是利用滚压筒将涂抹在玻璃上的胶液进行平整分布；涂胶滚轮及涂胶设备是在涂胶轮上设计容胶腔对胶带平面进行滚动涂胶；平面基材滚动涂胶设备是在滚轮上涂胶，待平面基材传送过来往前送的同时完成滚动涂胶；水平滚动式瓶口涂胶滚轮装置是通过带锯齿状的滚轮，滚轮齿与齿之间容纳胶液，然后在瓶口的水平侧圆面上滚动同时均匀地涂上一层胶；通过学习并结合前人研究成果，本文的空心圆柱体外圆面涂胶装置设计是在应用胶液来料于滚轮上，多个滚轮完成胶液传送、平整、涂胶，再根据空心圆柱体涂胶工艺要求，实现了空心圆柱体外表面自动涂胶，极大降低劳动强度，提高工作效率。涂胶工艺（1）生产物料胶液：为环氧类黏结剂。环氧类黏结剂具有黏接强度高、耐久性好优点，已成为重要的工程胶黏结剂，环氧类黏结剂的独有特点有以下：一是黏结力大，性能优异。环氧胶黏剂中含有极性基团，对金属、玻璃、木材等多种材料都有很强的黏结力；二是收缩率小，稳定性好。粘接件的尺寸稳定性好，可得到涂胶设计需要的尺寸；三是工艺性好，使用很方便。环氧类黏结剂具有良好的涂刷性、湿润性、渗透性、稳定性，可在干燥环境，也能在潮湿界面进行粘接；四是使用温度宽，适应性较强。一般的环氧类黏结剂使用温度为-60 l00，可满足各种常规用途。正因以上特点，环氧类黏结剂使用一般不需特殊设备，非常方便，可以通过优化制造工艺，起到节能降本增效效果。空心圆柱体 外形结构如图 1 所示，空心圆柱体是由小径条形状金属条绕制而成，其外表面有缝隙，涂胶过程中需将缝隙填满且外表面具备一定胶厚。行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度一种空心圆柱体外圆面自动涂胶装置结构设计徐志波 何剑锋 刘林琳 谭元英 龙文军徐志波 何剑锋 刘林琳 谭元英 龙文军上海威克鲍尔通信科技有限公司中国科技信息 2024 年第 6 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024-74-三星推荐（2）涂胶要求涂抹在空心圆柱体外表面，表面缝隙填充胶液饱满，如图 2 所示；外观平整，无变形、损伤；外观无残留胶瘤（胶滴），两侧无多余胶流出。涂胶效果分析影响空心圆柱体涂胶设备效果的因素分为：出胶量，涂胶速度，空心圆柱体与涂胶面的贴紧力，涂胶时间。下面分析各因素对涂胶效果影响。b.多管点胶针头图 3 点胶阀组成b 空心圆柱体剖面示意图图 1 涂胶前-空心圆柱体结构示意图a 空心圆柱体外表面示意图b 空心圆柱体剖面示意图图 2 涂胶后-空心圆柱体结构示意图a 空心圆柱体外表面示意图（1）出胶量根据要求，胶既要填满空心圆柱体上的缝隙，又不能使其上面胶量过厚，另外避免胶量过多流到空心圆柱体内壁且产生滴落浪费，所以需出胶量控制尤为重要。应用成熟装置点胶阀实现胶量来料和精准出胶，点胶阀如图 3 所示。点胶阀是一种常用装置，其工作原理为通过控制胶液的流量和流速，实现出胶工作；另外其工作模式又分为两种：时间控制模式和压力控制模式，这里为方便控制出胶量，设压力和流速为恒定数值，即压力不变即为流速恒定；最后通过控制时间达到所需要胶液数量。（2）涂胶速度设定涂胶胶辊的转速，在不把胶液甩飞溅起来的情况下，由低到高，等量增加转速值，对比涂胶效果，根据离心力原理，涂胶转速越大，涂胶均匀性越好。（3）空心圆柱体与涂胶面的贴紧力在涂胶速度设定条件下，通过比较涂胶效果来调节电枢与胶辊的贴紧力。当贴紧力较小时，空心圆柱体缝隙没有胶液进入；当贴紧力较大时，空心圆柱体缝隙填满液，但圆柱面胶厚达不到要求；因此，研究了一个简便方法，通过设定空心圆柱体+上料夹具 自身重量来作为空心圆柱体与涂胶面的贴紧力，多种规格的空心圆柱体对应多种规格上料夹具，达到想要的空心圆柱体涂胶效果。（4）涂胶时间涂胶时间由涂胶效果决定，在涂胶速度和空心圆柱体与涂胶面的贴近力确定的条件下，时间越长，涂胶量越多，分布越均匀，但须保证胶厚度的条件下，尽量延长涂胶时间。综合上述因素分析可知，出胶量直接影响空心圆柱体表面胶量的厚度，控制胶量至关重要；其次，空心圆柱体与涂胶面的贴紧力直接影响空心圆柱体涂胶的效果，需合理设计a.点胶系统-75-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024中国科技信息 2024 年第 6 期三星推荐空心圆柱体和上料夹具自身重量实现；涂胶速度和涂胶时间保证涂胶效果，避免出现胶瘤或者不均匀的情况。装置主要结构设计设计的这台装置主要由上料机构、滚胶机构（胶辊 1、胶辊 2 等）、控制系统、胶面控制机构、点胶阀组件、涂胶机构、接胶盒、机架等组成。本文主要对滚胶机构、胶面控制机构、涂胶机构（胶辊 3）、上料涂胶机构四个部分介绍。装置结构示意图如图 4 所示。工作原理为：人工将空心圆柱体放置在上料机构上，点胶阀组件出胶至滚胶机构，胶面均匀控制机构进一步控制胶面均匀平整，按之前调节间隙，涂胶机构的胶辊 3 贴近滚胶机构胶辊 2，胶辊 3 匀速旋转几转后，上料机构移动，空心圆柱体外圆面与胶辊 3 贴合，并带动空心圆柱体旋转，旋转几转后，上料涂胶机构移动，空心圆柱体外圆面与胶辊3分离，空心圆柱体由于惯性还处于转动状态，有利于胶面分离后产生的胶瘤恢复平整状态；然后人工将涂完胶的空心圆柱体取下，即空心圆柱体涂胶完成。滚胶和胶面均匀控制机构滚胶机构是对胶液来料后进行平整、传送的一个核心机构。由驱动电机、传动齿轮、滚动轴承、胶辊 1、胶辊 2、调节螺杆等组成，具体结构如图 5 所示。胶面均匀控制机构进一步调节胶液均匀滚涂在胶辊 3 上面，避免出现胶液厚薄不均或者无胶液的情况，机构结构如图 6 所示，主要由调节螺杆、张紧弹簧、胶面控制板等组成。点胶阀组件出胶至胶辊 1 上面，在不影响齿轮传动的情况下，通过调节螺杆调节胶辊 1 和胶辊 2 之间的间隙；利用胶液的黏度特性，胶辊 1 旋转胶液滚涂在胶辊 2 上面。当胶液量较少时，胶面均匀控制机构的胶面控制板与胶辊 2 存在一定缝隙；当胶液量较多时，胶辊上面的胶液较厚，超出胶图 6 胶面均匀控制机构图 5 滚胶机构图 4 涂胶装置结构示意图面控制板与胶辊的设定间隙，此时，超出设定胶液厚度会被刮板刮下。为保证胶液始终保持设定厚度，需要控制点胶阀系统出胶量多余规定的滚涂胶量，多余胶量继续留在胶辊 1上且不会发生滴落产生浪费的情况。涂胶机构涂胶机构是空心圆柱体涂胶效果的决定性机构。图 7 所示，机构由胶辊 3、滚动轴承、气缸、导轨等组成。涂胶胶液厚度是通过预先调节胶辊 3 与胶辊 2 的间隙来实现。涂胶前，观察气缸行程刻度尺并调节气缸动作行程，使得胶辊 3与胶辊2（见图5）接触（预留胶厚间隙）；涂胶装置开始工作，胶辊 3 表面滚涂一层胶，然后空心圆柱体下移与胶辊 3 贴合开始涂胶。上料机构上料机构主要包括滑台、手动调节位移台、滑动轴承、上料夹具，如图 8 所示。上料前，人工将空心圆柱体放到上料夹具上，调试手动位移台前后位置使上料夹具前后端面在图 4 中胶辊 3 的两端面之间，通过滑台下移夹具与胶辊 3（图 7）贴合，空心圆柱体及其上料夹具靠自身重力实现与胶辊自然贴合，可防止空心圆柱体涂胶过程中的变形或损坏的情况。然后胶辊上的胶液渗透到空心圆柱体外表面缝隙里面直至填充满，并在胶辊 3 转动下带动夹具和空心圆柱体转动，外表面涂上一层薄薄的胶液，根据前期涂胶效果调试分析后，设定涂胶转动圈中国科技信息 2024 年第 6 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024-76-三星推荐上料夹具采用硬铝制造，材质轻便，便于拿取；不同型号空心圆柱体对应不同夹具，夹具长度和直径做出相应变化；更换夹具时，只需松开紧固螺母即可取下夹具，夹具上下方便；产品上料时，夹具的圆柱面和台阶端面作为产品上料定位基准面。控制系统该装置是基于可编程控制器（PLC）进行动作控制设计，其具备较好的稳定性和可靠性，在自动化设备领域得到广泛应用。PLC 为控制系统控制中心，滚胶机构中的伺服电机、涂胶机构和上料机构中的气缸为执行驱动件，动作过程中具有检测功能的光电传感器、压力传感器、气缸传感器为检测元器件，以及人机交互界面（HMI）和装置动作启停按钮，以上共同组成了装置的整个控制系统，系统各组成及形成的控制关系如图 9 所示。结语综合涂胶工艺和涂胶效果分析得出，胶量多少和空心圆柱体与涂胶面的贴紧力对空心圆柱体产生较大的影响，因此从胶液来料以及传送过程控制胶量和涂胶贴合机构角度分析出发，设计了自动涂胶装置。设计的空心圆柱体产品涂胶的自动化装置，人工只需将产品放到上料机构，就可自动完成涂胶，单个产品涂胶时间仅需数秒钟，可完全代替人工涂胶，实现批量化生产。该设备已经在车间正式生产，可适应多种规格的空心圆柱体涂胶。空心圆柱体涂胶装置投入使用后能够完全满足生产要求，保证了产品质量一致性，大大提高了生产效率与经济效益。图 9 系统组成及控制关系示意图图 8 上料机构图 7 涂胶机构数，然后滑台上移夹具与胶辊 3 分离，此时胶液拉断瞬间空心圆柱体外表面会产生胶瘤（胶滴），夹具受转动惯性作用继续转动，胶瘤会逐渐摊开，转动停止后人工拿取并装上下一个产品。根据设计结构，更换上料夹具便可适应多种规格的空心圆柱体。上料夹具主要结构包含：紧固螺母、滚动轴承、夹具。该上料夹具设计实现了：上料夹具靠自身整体重力在滑动轴承作用下上下滑动；