柔性生产线在净化槽自动化装配中的应用研究

设计与研究69净化槽是一种小型生活污水处理装置，采用玻璃钢材质，多用于分散型生活污水或者类似生活污水处理，如图1上述。公共下水道主要用于城市污水处理，通过管道将家庭污水和工业污水输送到污水厂，属于典型的集中式污水处理设备。而大部分农村生活污水则基本无处理直接排放，导致上下游水体污染现象严重。随着人类环保意识增强及建设美丽乡村需求提升，用于一家一户的生活污水“小型净化槽”应运而生，其适合安装在各种地形当中，而且经过处理的水体可以直接排放。图1净化槽外形图目前净化槽生产装配方式基本是采用人工装配为主的离散制造，在模压车间制造上槽体、下槽体以及各类隔板零部件；然后在总装车间进行人工翻转、人工涂胶、烘干固化、人工注排水检查与打包。该方法虽能生产出符合使用要求的净化槽，但有的工序复杂，且生产效率较低，如翻转或隔板插入操作需要多人合作；人工涂胶效率低下且无法保证涂胶轨迹统一，进而影响整个净化槽密封效果；烘干固化时间、温度与湿度等关键参数采用人工控制，无法保证工艺统一；各类装配工装散乱地分布在现场，导致产品质量主要依靠工人自身技能水平，生产装配无法实现规模化、批量化与自动化。1设计原则及目标首先，满足日组装200台净化槽的生产能力，全年产能3万台；其次，提高生产效率，将工作人员缩减至9人；再次，改造后的净化槽组装生产线具备可靠的检测手段，保证净化槽产品质量；最后，与可视化管理系统（MES）互通，采用PLC控制和HMI操作系统。2净化槽组装生产线工艺分析净化槽柔性装配生产线主要分为净化槽下槽分装线、上槽分装线和总装检测线，整条线采用半封闭式独立型辊筒线，并通过独立型板链线传动输送，利用机器人、图像识别及伺服控制系统，提高了装配质量及效率。同时装配与检测结合为一体，大大提高了净化槽产品产能。下槽分装线工艺流程为下槽体翻转180度→槽口朝上放置→在下槽内部凹槽涂底胶及粘合胶→隔板组件自动插入下槽体→装配下槽内相关的零部件→下槽检查工位。上槽分装线工艺流程为放置上槽→安装人孔框及排气孔盖→对上槽内部凹槽及法兰面涂胶→将上槽与下槽完成合体装配→用螺栓拧紧，装配相关零部件。总装检测线工艺流程为粘合剂固化工位→注排水检查工位→载体投入工位→打包工位→喷标识工位→净化槽下线工位→辊道输送线上设置有工位限位装置。装配线的整体工艺布局如图2所示。将多个独立工位设备整合到一条生产线上，使关键物料流转实现无人化。同时综合运用自动控制、机器人以及图像识别等技术，对关键工位进行优化改进，极大地提高了生产线柔性化和自动化程度，减轻了工人劳动强度，降低了劳动力成本。上下槽涂胶设备采用机器人操作，保证胶型定量与轨迹一致，并可以适应多种产品柔性生产；粘合剂固化设备保证产品粘合剂固化工艺质量具有较高的可靠性；载体投入设备保证载体注入高效以及投放载体质量精确，确保产品装配合格率达到99%以上，降低了返修率与生产成本，提高了生产效率。3自动工位控制工位自动工位控制设备包括下槽翻转、下槽涂胶、隔板插入以及上槽涂胶等工位设备，其中涂胶采用机器人作业方式。3.1翻转工位槽体翻转机主要由电动液压升降平台、翻转机构和输柔性生产线在净化槽自动化装配中的应用研究田永成黄丙庆李云鹏（山东中车同力达智能机械有限公司，济南250022）摘要：目前，我国净化槽组装自动化程度不高，工人劳动强度大，生产效率低下。为解决上述问题，设计了柔性化生产线，并详细介绍了净化槽组装线工艺流程及其构成，最后在此基础上，编制了生产线控制方案。关键词：柔性生产线净化槽PLC现代制造技术与装备702019第3期总第268期送链板组成，如图1所示。图3翻转机工位该工位工作流程为下槽体运送到指定工位→触发限位开关→停止运输→升降平台托起槽体至设定高度→翻转机构对槽体进行定位夹紧→翻转槽体180°→定位夹紧装置松开→升降平台下降→运输槽体至下一工位→翻转机复位→等待下一循环。3.2机器人涂胶工位为了实现净化槽防水性功能，需在上槽、下槽法兰边及隔板凹槽涂底胶及粘合胶。本生产线采用的是库卡KR30HA涂胶6轴工业机器人，其作业半径为2033mm，末端手臂负载为16kg，如图4所示。图4下槽体涂胶工位底胶和粘合胶胶枪均集成在机器人上，底胶喷枪可以进行气动升降。作业完成后，气动升降机构将底胶喷枪升起，底胶喷涂装置附有清洗机构，利用丙酮溶液将底胶喷头清洗干净。粘合胶喷涂装置采用固瑞克供胶系统，具有管路温控系统、胶桶加热供暖装置、涂胶流量控制系统和双桶自动切换系统。涂胶机器人按照预定轨迹先喷底胶，然后将底胶枪头升起，开始喷涂粘合胶。作业完毕后，机器人归位，并用丙酮溶液自动清洗底胶枪头，准备下一次作业，整个循环时间控制在200s内。3.3隔板插入工位该装置主要由轨道架、移动小车、升降平台以及三套夹紧装置等部件组成，如图5所示。两侧夹紧装置可以纵向