熱彎爐輔助裝置的設(shè)計與應(yīng)用

陸 斌

（桂林皮爾金頓安全玻璃有限公司，廣西桂林 541004）

0 引言

熱彎爐是汽車夾層玻璃的主要成型設(shè)備，工作原理是把模具放在長方形小車內(nèi)，小車前后左右及底部由耐熱鋼板封閉，內(nèi)部填裝保溫材料，上方敞開，便于上下玻璃，小車底部裝4個輪子。熱彎爐內(nèi)部安裝2條軌道，小車可在軌道上循環(huán)移動，存放在小車模具上的玻璃在爐內(nèi)經(jīng)過加熱彎曲而成型。熱成型工藝流程：上片→預(yù)熱→加熱→成型→冷卻→下片。每片夾層玻璃在加工成型過程中操作者必需上下片彎腰2次，一天需重復(fù)負(fù)重彎腰數(shù)百次，一些較重的前風(fēng)擋玻璃還需2人協(xié)作完成上下片。為減小操作者的勞動強(qiáng)度，在上下片處增加自動升降輔助裝置，用于托舉玻璃升降。

1 升降輔助系統(tǒng)設(shè)計與實施

1.1 輔助系統(tǒng)工作流程

小車從預(yù)出片區(qū)拉出到位后，根據(jù)生產(chǎn)品種的需要選擇是否需要使用輔助機(jī)構(gòu)。小車在上下片位置停穩(wěn)后，當(dāng)需要輔助機(jī)構(gòu)時，按下輔助機(jī)構(gòu)啟動按鈕，輔助機(jī)構(gòu)上升快速運行到一定位置后（頂桿快觸到玻璃前一段距離），降為慢速運行（頂桿頂?shù)讲ＡР⑦\行一小段距離）再變?yōu)橹兴偕轿缓笸Ｖ?。操作者在不彎腰的情況下把已成型的玻璃取走。下降的過程：操作員把玻璃平放在頂桿上按下啟動按鈕，機(jī)構(gòu)先中速運行一段距離（到模具頂端前）變?yōu)槁俳档揭欢ň嚯x（玻璃平穩(wěn)置于模具后）變?yōu)榭焖俳档降撞炕疚?。不同速度的運行距離由PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖輸出計算得到，并可依據(jù)需要對頂桿運行距離進(jìn)行設(shè)定。結(jié)合控制變頻調(diào)速機(jī)構(gòu)的運行，人機(jī)界面可以方便地操作及監(jiān)控輔助機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。同時，增加安全裝置保證人身及設(shè)備安全。

1.2 系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計、制作及改造。

1.2.1 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計制作

升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計與制作是整個輔助系統(tǒng)的關(guān)鍵，升降機(jī)構(gòu)（圖1）主要由底座、門式框架、升降平臺和傳動裝置組成。

圖1 升降機(jī)構(gòu)

（1）升降機(jī)構(gòu)底座（1460 mm×800 mm）。由8號槽鋼及10 mm厚鋼板焊接而成，底座安裝電機(jī)安裝架及絲桿副下端部軸承安裝架。

（2） 升降機(jī)構(gòu)門式框架（1460 mm×1847 mm）。橫梁用2根50 mm方鋼焊接而成，前后寬度為250 mm ，兩側(cè)各安裝2個頂桿導(dǎo)套，中間部位安裝絲桿副上端部軸承座及編碼器安裝座。兩側(cè)門柱由2根長1847 mm的100 mm方鋼組成，門柱前后兩側(cè)各安裝1根型號為THK SF25 96 300L SLDPRT的圓型光軸導(dǎo)軌，便于升降架上下滑動。

（3）升降平臺（234 mm×1200 mm）。由50 mm方鋼焊接而成，中間與滾珠絲桿（BTK3210-5.3）螺母連接，兩端前后兩側(cè)各安裝1個型號為THK SL25UU的直線軸承，直線軸承固定在門式框架兩側(cè)門柱上的圓型光軸導(dǎo)軌上，便于平臺隨著絲桿的轉(zhuǎn)動而上下移動。平臺前后的2根頂桿，起托舉玻璃跟隨平臺上下升降的作用。

（4）傳動裝置。采用電機(jī)同步帶動絲桿旋轉(zhuǎn)的方式傳動。通過絲桿螺母的上下移動帶動升降平臺的上下移動，通過變頻器控制升降速度。

1.2.2 小車和爐體保溫設(shè)計改造

系統(tǒng)實現(xiàn)頂桿托舉玻璃升降，必須對小車進(jìn)行改造，在小車底部開4個孔使頂桿穿過。開孔后小車的密封性能變差，會導(dǎo)致加工后的玻璃出現(xiàn)光學(xué)變形，因此還需對小車及熱彎爐爐體做3方面的改造（圖2）。

圖2 小車及爐體改造

（1）小車底部添加加強(qiáng)筋，在加強(qiáng)筋上開4個孔，并焊接耐熱鋼管。

（2）增加密封裝置，防止生產(chǎn)過程中出現(xiàn)熱量散失而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）在爐子上部加熱段增加2根槽鋼，貼住密封裝置防止小車熱量散失。

改造后工作原理：密封裝置由外套與密封墊2部分組成，外套用鉚釘固定在小車底部，開孔處密封墊安裝在外套內(nèi)，與小車底部有5 mm間隙，密封墊在密封套內(nèi)可上下移動。當(dāng)小車在爐內(nèi)行進(jìn)到加熱成型區(qū)時，密封墊利用自重輕輕地貼著新增加的槽鋼表面滑行，防止小車內(nèi)部熱量通過小孔散失。

2 升降輔助系統(tǒng)電氣控制方案

系統(tǒng)電氣控制采用Siemens S7-200 PLC結(jié)合Eview觸摸屏、旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器、國產(chǎn)化接近開關(guān)、限位開關(guān)以及1臺1.5 kW的Sew變頻電機(jī)和國內(nèi)知名變頻器（如臺達(dá)等）實現(xiàn)整個系統(tǒng)的傳動要求。

距離控制由PLC通過旋轉(zhuǎn)編碼器的輸入脈沖運算完成，變速距離由觸摸屏輸入并傳送至PLC與實際運算結(jié)果比較，依生產(chǎn)需要輸出變速命令。機(jī)構(gòu)的啟動由操作按鈕獨立控制，上下停止位由接近開關(guān)輸入PLC，小車到位及上升極限位由行程開關(guān)輸入PLC。上片區(qū)光柵接入PLC，上片臺運行后聲光報警，提醒操作人員勿進(jìn)入上片區(qū)，避免安全隱患。

3 升降輔助系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)

因爐子上下片時小車距離地面200 mm左右，增加輔助升降裝置還需在上片外小車下方挖1個深200 mm、寬180 mm的坑（圖3），以便存放。

圖3 升降輔助系統(tǒng)基礎(chǔ)

4 結(jié)束語

增加升降輔助系統(tǒng)，防范熱彎爐上、下片操作者頻繁負(fù)重彎腰作業(yè)，引發(fā)職業(yè)健康傷害，在提高生產(chǎn)效率的同時，體現(xiàn)了公司以人為本的理念。