光學防抖制品彈片組料帶自動清洗設備研究

廖新明，王永亮

（日本電產三協電子（東莞）有限公司，廣東東莞 523325）

0 引言

隨著企業生產成本的增加，各行各業秉持機械換人，把需要重復動作、作業環境惡劣或人工生產效率低下的工作崗位通過現代先進工業技術改進，從而由機器設備替代人類作業。自動化工程的實施是機械換人意義的體現，不僅降低人力成本，且能大大提升生產效率，使用資源得以合理分配，促進社會生產力提升，有力帶動經濟效率。其中光學防抖制品彈片組料帶清洗工程在傳統手動清洗工藝下，其產能嚴重不足，且清洗作業所使用的清洗液對人體具有一定危害。為解決此工程中的相關問題，專門設計研發一種能提升光學防抖[1]制品彈片組料帶清洗效率的設備，有效結合自動進排料系統、高效清洗系統與風干系統，解決了本工程中彈片組的清洗效率瓶頸問題，提升了光學防抖制品彈片組料帶清洗工程良品率，為逐步向智能自動化制造邁進奠定了一定基礎。

本文從光學防抖制品彈片組料條清洗工藝出發，探究防抖制品彈片組料條清洗的創新成果。

1 彈片組料條清洗方案

一般來講，自動化清洗設備在工業上的應用主流設計類型有液壓式清洗、高壓式清洗、噴淋式清洗和超聲波清洗等幾大類[2]。選用哪種清洗方式應根據成本、適用產品、空間場所、環保標準等多方考慮，尋求性價比最高的清洗方案。

此光學防抖制品彈片組料帶自動清洗工程應結合公司車間場所、產品適用性及前后工程銜接等因素綜合事項考慮，本著以提升產品品質、提高生產效率和減少工人勞動量為目的。經討論，光學防抖制品彈片組料帶自動清洗設備主要采用超聲波清洗系統模塊配套非標機械設計結構。設備由自動驅動料帶進給料系統、超聲波清洗系統、自動高壓風干系統、洗凈液過濾循環系統[3]及操控系統構成。

1.1 設備整體

光學防抖制品彈片組料帶自動清洗設備主要由自動驅動料帶進給料系統、超聲波清洗系統、自動高壓風干系統、洗凈液冷卻系統、洗凈液過濾循環系統及操控系統等部分組成，如圖1所示。

圖1 彈片組料帶自動清洗設備

1.2 彈片組料帶自動清洗工藝困難點

（1）彈片組料帶自動上料移送進給速度把控不足時，會發生堵料或料帶繃緊從而導致彈片組刮傷、變形、清潔不良等品質問題。

（2）設備上的料帶承托面的光滑度不足時，料帶的搬運移送將會使用彈片引腳與承托面產生較大摩擦，嚴重時會引起引腳變形，長時間的料帶移送過程也會磨損承托面。

（3）超聲波清洗頻道參數，需根據實時現場調整，以確保清洗效果。

（4）洗凈液的循環及溫度的把控，對洗凈液的消耗量及洗凈效果有重要影響，需根據現場調整，以確保清洗效果與洗凈液的消耗到達一合理范圍。

2 彈片組料帶自動清洗機重要機構說明

2.1 主體清洗槽機構

主體清洗槽機構由超聲波清洗槽、高壓氣除液槽、相關循環管道等機構組成。如圖2所示。

圖2 主體清洗槽機構

超聲波清洗槽內壁設有超聲波發生器，超聲波發生器的設置位置低于進料口，內壁設有與外部水管相通的進水口，超聲波清洗槽底部設有出水口，通過進料口、過料口、出料口輔助過料板，輔助過料板前后兩側均為角度相同的弧形板供料，其上方設有一與超聲波清洗槽蓋合的清洗蓋板，清洗蓋板的后側與超聲波清洗槽鉸接，清洗蓋板的前側設有把手，高壓氣除液槽上方又設有一與高壓氣除液槽蓋合的除液蓋板，除液蓋板的后側與超聲波清洗槽鉸接，除液蓋板的前側設有把手。

高壓氣除液槽內設有與外部高壓氣發生器相通的高壓氣管和與高壓氣管相通的高壓氣噴頭，高壓氣噴頭的設置高度高于所述過料口，高壓氣噴頭的噴口朝下設置。通過內部滾輪固定板，滾輪固定板豎直設置，滾輪固定板設于所述過料口和所述出料口的前側，滾輪固定板的后側設有若干輔助滾輪，輔助滾輪設于過料口和出料口之間，內部3個除液室，除液室之間均設有擋板，擋板設有與所述過料口孔徑一致的通孔，通孔處設有輔助過料板。

當彈片組料帶受進給步進電機[4]驅動進行移動，料帶依次經過清洗槽進行超聲波清洗，高壓氣除液槽（3段）高壓氣流除液風干，最后排出，整個彈片組料帶清洗工程無需人員參與即可完成。在高壓氣流風干過程中，殘余洗凈液會被高壓氣除液槽收集并沿著循環管道重新回流到液池內。

2.2 料帶驅動機構

料帶驅動機構主要由伺服步進電機、驅動齒輪和壓固組件組成，此料帶驅動機構[5]主要功能是帶動料帶受控往前移動，機構組裝如圖3所示。

圖3 料帶驅動機構

料帶驅動組件包括定位板1、支撐板2、傳動軸3、齒輪4、壓塊5、壓板6和步進電機7。定位板1設于出料口，步進電機7固定設于定位板1，步進電機7的電機軸端通過聯軸器與傳動軸3連接，齒輪4套設于傳動軸3，壓板6設于齒輪4上方，壓塊5通過提手螺絲活動設于壓板6下方，提手螺絲套設有彈簧，壓塊5與齒輪4相鄰設置，壓塊5下方設有與齒輪4對應的齒槽。在彈片部組料帶由出料口出來時，用手提起提手螺絲，帶動壓塊5向上移動，當彈片部組料帶與齒輪4接觸后，松開提手螺絲，彈簧的作用力會使得壓塊5復位，并與彈片部組料帶接觸，進而對彈片部組料帶進行壓合，步進電機7驅動傳動軸3轉動，進而帶動齒輪4轉動，步進電機的電機軸端通過聯軸器與轉動軸傳動連接，齒輪套設與轉動軸，壓板設于齒輪上方，壓塊通過提手螺絲和活動設于壓板下方，提手螺絲套設有彈簧，壓塊與齒輪相鄰設置，壓塊下方設有與齒輪對應的齒槽，進而將彈片部組料帶牽引至出料口外，進而在完成高壓氣除液后可自動由出料口出料，并移動至下一工位，進而提高加工效率。

2.3 洗凈液冷卻系統機構

冷卻系統如圖4所示，主要由壓縮機[6]、冷卻管道構成，結合控制系統實現對回流洗凈液的降溫，使其達到恒定使用溫度，有效抑制洗凈液的過度揮發。

圖4 洗凈液冷卻系統機構

3 洗凈液過濾效果提升可行性研究

為了確保彈片組料帶的自動清洗的品質，減少異物不良發生，以往一般對策方法是縮短洗凈液使用周期，或者延長清洗作業時間。這兩種方法雖然可提升清洗效果，但也存在缺點，如縮短洗凈液使用周期則會增加洗凈液的周期使用量從而增加企業生產成本；若延長清洗作業時間則會使生產效率降低。所以如何提升洗凈液的過濾效果是本項目設備研究的重點之一。為了確定過濾方案，在同一大小體積洗凈池、相同量的洗凈液的條件下，進行了圖5所示3種過濾配套方案的實驗研究，過濾配套方案①在過濾回流過程中時常發生洗凈液流量不足報警，導致設備運行時常有停頓故障報警；過濾配套方案②在過濾回流過程中發生過濾效果略有不佳，池底容易出現異物；過濾配套方案③經驗證流量可滿足供給，過濾效果達標。最終確定取用過濾配套方案③作為本設備的過濾系統方案。

圖5 過濾配套方案

4 控制系統

獨特的控制系統設置，控制系統由三菱PLCFX3G[7]和威綸觸摸屏MT8100IE[8]組成。設備操作分手動調整模式和自動模式，運用威綸觸摸屏對超聲波洗凈系統、洗凈液循環系統、冷卻系統的控制。手動調整模式是為彈片組料帶更換或設備故障調機及設備相關參數調整使用。設備自動運行時實施監控，彈片組料帶自動進給移動、通過上限感應器及下限感應器自動進行給料動作；通過溫度感應器監控洗凈液溫度，以確保溫度穩定；通過液位感應器實時監控液池洗凈液的量，為洗凈液的補充作準備[3]。

5 設備測試及解決的關鍵技術

5.1 設備運行測試

彈片組料帶自動清洗機的實際測試步驟：（1）接通機器的電，并檢測系統氣壓0.45 MPa以上；（2）通過觸摸面板系統設置確認相應參數；（3）洗凈液、彈片組料帶上料安裝準備；（4）按照正常操作，自動模式下設備進行生產；（5）完成一定數量，關閉設備記錄實驗結果，如表1所示。

表1 光學防抖制品彈片組自動清洗機實測結果

5.2 解決的關鍵技術

本項目在實施過程中主要解決了以下關鍵點。

（1）自動料帶供給系統通過獨特料帶牽引傳動機構，解決了移動料帶過程中可能發生的疊料、卡料等問題，通過設備整套信號控制系統的結合，在設備運行過程中確保了供料穩定運行。

（2）高效合理的過濾技術方案，讓洗凈液的使用時間得以延長，有效降低企業生產成本的同時，也解決了洗凈異物不良多發的問題。

（3）風干除液技術的應用，避免卸排料帶時洗凈液的過度殘余，大大提升了洗凈液的收集速度，避免設備慢速運行而造成時間浪費。

（4）通過料帶驅動機構自動運料，通過驅動器定位板精準卡位料帶孔，徹底解決了料帶走位不準而導致料帶損傷的問題，減少材料成本，提升設備使用率。

6 結束語

通過本設備的自動驅動料帶進給料系統、超聲波清洗系統、自動高壓風干系統、洗凈液冷卻系統、洗凈液過濾循環系統及操控系統的設計，實現了光學防抖制品彈片組的自動清洗，目前市場上有眾多自動清洗機，適用于光學防抖制品部件專業領域的設備還需深入研究，為推動電子產業迅速發展，實現產品的精密生產和批量生產，最重要的是可以有效地緩解勞動力短缺，改善工人的工作環境。整套自動化的設備設計，為后續整體光學防抖制品制造智能產業化奠定一定基礎。