振動盤自動送橡膠墊中遇到的異常及改善論述

楊傳兵

（鴻富錦精密工業（武漢）有限公司，湖北 武漢 430205）

0 引言

振動盤是一種自動定向排序的送料設備，其通過振動將無序材料自動定向排列整齊，并準確地送到下一道工序，廣泛應用于電子、五金、塑料、醫藥、玩具、文具以及日用品等制造行業。在自動化設備制造，特別是在非標自動化設備制造中也有廣泛應用。

在自動化生產中，振動盤主要輸送結構簡單不易變形的五金件、塑料件等。而柔質橡膠物料在多年應用中成功少、失敗多。該文以多年非標自動化設備調試經驗為基礎，以Dell 臺式機D 系列機箱上安裝的膠墊為例，論述振動盤送橡膠墊過程中遇到的問題及改善成果。

1 振動盤送橡膠墊遇到的難點

Dell 臺式機D 系列機箱，從D9-D13 系列開始共5 代產品中配套使用的非標自動設備裝膠墊（包括MT 系列）都使用了振動盤自動送膠墊。在自動化設備的使用過程中，振動盤供應商更換了多家，各有不同的問題得不到解決，經過廠家售后工程師多次現場調試和使用單位工程師配合調試，該文總結出2 個共同的問題。

第一個問題是膠墊反料。膠墊如果以反料狀態進入圓振半封閉出料口或直振，就會出現前進困難甚至堵料。進入裝配模塊，會卡死在里面無法裝配，人工介入也不好處理，進而嚴重影響正常生產。第二個問題是卡料。正常狀態下的料卡在直振料軌或刀架與圓振半封閉料軌的連接處。尤其是圓振刀架與半封閉料軌進口位置，卡料最嚴重且難改善。一臺設備有8 個振動盤，即使有人不停處理，也會出現很多漏裝，這2 個瓶頸問題會造成整臺設備效率下降，設備產能和人力節省都達不到預期效果，是各廠家無法解決的難點。

2 振動盤常見問題處理

本節論述振動盤調試中常見問題及其處理，以供剛接觸振動盤的調試人員參考。

2.1 振動盤運輸固定塊拆除

如果振動盤振動無力，則物料不能順利地朝預定的方向前進，這時需要檢查圓振底座與底板之間的固定塊有沒有拆除。由于振動盤底座比較重，廠家為防止運輸中振動盤底座與底板脫離，損壞振動盤而設置了固定塊，到貨后需要拆除。訂貨中沒有配套底板，就沒有這個固定塊，可以忽略此操作。

2.2 振動盤制造與安裝注意要點

振動盤由2 個部分組成。一部分是振動源部分（振動器），現在均已標準化，只需要根據功率、電壓及外形尺寸選擇即可。另一部分是盤，盤用來盛裝物料，并將物料按照設計的方向、速度和位置等要求配合振動器送到指定位置（一般是送入直振料軌）。盤為根據用戶功能需求單獨定制，因此在各個產品間，盤是不能通用的，甚至同一個產品的同批次，其性能效果也都不盡相同。盤與振動器靠一個10mm的螺絲連接，這該文螺絲要擰牢固，否則也會導致振動無力甚至無振感。還需注意盤的半球底面與振動器接觸面要平整且緊密接觸，盤半球底的板材厚度要保證在2mm 以上，這也是生產商在制造中需要注意的問題。原因是在設備更新換代等多批次振動出現的振動無力、振幅不勻、供料過慢和物料在上升階段甩離軌道的現象，都是以上原因造成。

2.3 振動盤控制器調試

振動盤的振動由振動控制器供電控制。振動控制器的調整是振動力的大小、振動質量好壞的關鍵。振動控制器分為半波整流控制器和全波整流控制器。目前半波整流控制器已經很少見了，大多數都是全波整流控制器。整流控制器有2 個主要參數需要調試，一是電壓，振動盤振動力的大小通過調整電壓高低來實現。二是振動頻率，調整振動頻率可改變振動盤的振幅及振幅質量。在控制器原始界面，直接按加減鍵，將振動控制器電壓調到110V~130V，再將頻率調到120Hz。頻率的調整需要長按功能鍵3s，待“頻率”紅燈點亮，按功能鍵旁的上下鍵調整頻率，觀察振動盤運行狀況，按加或減頻率控制鍵，在120Hz 附近搜索一個合適的頻率（全波整流控制器一般在60Hz 及120Hz 附近有一段振幅質量好的頻率。鑒于產品及盤的性狀不同，各工程師可根據實際情況選擇）。頻率定下后，再根據物料多少、大小和性狀調整電壓來改變振動力。在操作面板上還有振動“開延時”和振動“關延時”功能，通過短按“功能”鍵進行切換，相應的紅燈亮時進行參數調整。在控制器內部還有4 組控制線接口，分別是“線控”A1、A2、A3 接口,“智能光電”B1、B2、B3、B4 接口,“滿料”C1、C2、C3 接口,“控制輸出”D1、D2 接口，可根據實際需求外接智能光電、滿料感應器等，來實現滿料自動停止和缺料自動啟動供料。上文已有提到，每個盤都是根據物料來定制的，振動盤的頻率電壓也需要根據振動盤的性能狀況和物料狀況進行調整，因此每個振動盤會稍有差異。

3 振動盤調試難點

如果現場人員按照上述問題的調整方式仍然調試不出想要的效果，可以通過廠家售后服務解決。但是反料和卡料問題，經過多代多家生產商現場調試改善，筆者暫時未發現能解決此問題的廠家。

3.1 振動盤調試難點改善前后對比

目前的生產狀況大概是每臺振動盤每小時反料2~3次，卡料10~30 次，甚至更多。到2022 年底，筆者經過多日觀察卡料、反料發生的各種現象和發生位置，分析原因并反復思考解決方案及途徑，整理出了一套方案后，拆除2 個盤，按照已有思路進行修改。完成后上線生產，且現場觀察滿1h，無反料、卡料現象。24h 后回訪，現場人員反饋無反料現象，卡料一次。

3.2 振動盤反料問題改善論述

論述改善過程前需要先了解物料性狀，物料如圖1、圖2 所示。

圖2 膠墊正面

膠墊長30mm，寬6mm，厚5.5mm。側面有安裝槽，槽寬0.6mm，深1.5mm。安裝槽下面是底面，槽以下厚度為1.5mm，底面比正面稍寬、稍長。

膠墊在振動盤中的正常狀態如圖3 所示。

圖3 正常物料狀態

反料的第一種情況是，料反著走到刀架上沒有掉下來，如圖4 所示。

圖4 反料異常進入半封閉段

反料的第二種情況是，反著的料前后都有正常料抬著進入出料口半封閉段，如圖5 所示。

圖5 反料被抬入半封閉段

深糾以上2 種情況發生的原因，一是刀片與刀架背間隙過小，二是刀片偏厚。膠墊底面厚度1.5mm，刀片間隙是1.6mm~1.8mm，理論上可以通過，但在實際中膠墊生產有水口毛刺，還有如圖1 的變形。刀片調到1.5mm 高度時，不會完全進入膠墊安裝槽，反料不會通過，正常料也很難通過，會造成供不上料。刀架進料處的刀片也要倒角，如果不倒角則料爬不上刀架。如果降低刀片，則料能順利通過了，但也會造成一部分反料通過。改善方法如下。1）調整刀片間隙至2mm~2.5mm，讓膠墊底能在刀片與刀架背之間自由落地并行走。2）更換厚度為0.2mm 一下的刀片，調整刀片高度為1.5mm，讓刀片自由進入膠墊安裝槽且沒有阻力。3）刀架進料處的刀片留直角，讓不符合要求的料在此受到阻擋，與前面的料分開，后面的料就會將其推離料軌。即使有少量反料爬上刀架，因為刀片較高，又和前后的料是分開的，所以即使爬上刀架也會掉下來。

還有一個情況，即料進入圓振盤出料口半封閉段和直振半封閉料軌后，會受到振動力翻身而反料。原因是半封閉料軌空間過大，超過了膠墊料的對角線。只要調整間隙，使其小于膠墊對角線即可。有時也會遇到在直振料槽反料的情況，原因是料槽過寬或過高，內部空間超過了膠墊的對角線。可根據實際情況，縮減料槽寬度或高度到合理數值即可，有經驗的工程師基本都能處理，不再累述。到此再無反料現象發生，反料問題得到解決。

3.3 振動盤卡料問題改善論述

直振料軌卡料和圓振出料口半封閉段卡料是一樣的，該文合并在一起論述。直振卡料現象如圖6 所示。

圖6 直振料軌卡料狀態

前一個膠墊的尾壓住后面膠墊的頭，造成卡死，解決該問題有2 種辦法。1）將料軌加寬，大于頭尾突出疊加的寬度，小于2 個膠墊的總厚度，該產品應將料軌寬度改為8mm~10mm，將上蓋降低，使膠墊不能翻身。優點是出料順暢，對調試工程師技術要求低。缺點是膠墊出料位置偏差大，物料待料位置要求高的不可用。2）將料軌寬度降低，小于一個膠墊加另一個膠墊底的厚度（膠墊5.5mm+膠墊底面1.5mm=7mm），大于一個膠墊的厚度5.5mm。然而理論與實際是有一定差距的，例如圖1 所示的橡膠膠墊有變形，當料軌寬度低于6mm 時，膠墊無疊加，但是運行不流暢；當料軌寬度大于6.3mm 時，橡膠質地因軟而受力變形，還是會出現疊加卡料現象。在實際調試中以6mm~6.3mm為宜。筆者在調試中使用的是6.1mm 的寬度，使用后運行順暢，且無疊加卡料。

圓振刀架到半封閉料軌進口處是卡料最頻繁的位置，如圖7~圖9 所示。此處卡料頻繁，情況復雜，解決問題的難度較大。

圖8 膠墊整料進入卡料

圖9 前膠墊尾部翹起卡料

振動盤在工作中，后面膠墊推動前面膠墊前進時會被壓在前面膠墊的背面或下面，受到再往后膠墊的前進推力，越卡越緊。造成這個現象的原因是前面膠墊前進阻力偏大，后面膠墊的推力使前膠墊尾部翹起，導致后膠墊進入前膠墊的后面，此時前膠墊如果有部分進入半封閉料軌，就會越卡越緊。上述已更換0.2mm 以下的薄刀片，刀片與刀架距離也加寬了，這些都是降低阻力的措施。振動盤制造廠和使用單位都會錯誤地認為膠墊是平直的，安裝在機箱上也是平直的，彎曲的是異常料。如圖1 所示，膠墊90%以上都是弧型，而刀架、刀片是平直的，這樣刀片才會進入膠墊安裝槽中，被安裝槽夾緊而產生阻力。刀片進入膠墊安裝槽后將膠墊撐直，但刀片厚0.2mm，安裝槽寬0.6mm，膠墊兩頭還是會微微外翹，這樣就會導致后面膠墊進入前膠墊的背面，增加了卡料概率。

要解決上述問題，需要從刀架入手。刀架由2 個部分組成，一是基礎刀架，二是刀片固定壓塊。將整個刀架整成弧型，弧度與膠墊弧度相近，既可使膠墊在刀架上前進無阻力，還可使膠墊尾部緊貼刀架背面，不給后面膠墊頭部進入前膠墊背面的機會。還需要注意2 個情況，一是圓振半封閉料軌，進口段30mm 也要和刀架一樣做成連續弧，使膠墊完全進入半封閉料軌前一直緊貼刀架背面。二是刀片固定壓塊，調整時使前段比后段稍高，目的是讓膠墊越前進越緊貼刀架背面。

再分析圖9 發生的原因及改善對策。因膠墊截面不是正矩形而是梯形，所有刀架為內高外低，膠墊底面在刀架上是垂直或稍向外靠的狀態。而圓振半封閉料軌為正矩形，底是平整的，為了不影響進料，半封閉料軌焊接高度只能與刀架的最低點相平，這也導致膠墊進入料軌后頭下栽、尾上翹，阻力變大，后面膠墊進行推動時很容易被壓住，造成卡料。解決辦法如下：將圓振的半封閉料軌底面做成傾斜面，與刀架斜度相一致，膠墊進入料軌后不改變姿態，料軌焊接不要向下傾斜，保持與刀架一樣平或稍微向上翹。在膠墊進入半封閉出料口前增加助力氣管（如圖9 所示），氣管出口內徑0.6mm~0.8mm，并帶流量調節伐，調節氣體流量。增加助力氣管的作用有2 個：一是膠墊進入半封閉出料口即偏離振動盤振動圓心，振動方向偏離，膠墊前進動力變小，又受到后面膠墊的推力，后面膠墊就有機會進入前膠墊的背面，造成卡料。同時后面膠墊受到阻力后容易從刀架上脫離，造成供料產能損失。增加助力氣管可利用壓縮空氣的動力將前面膠墊推離圓振半封閉出料口至直振進料處，避免后面膠墊受到阻力而出現異常。二是助力氣管出氣口的壓縮空氣余壓剛好壓著還未完全進入半封閉出料口的膠墊，這時如果讓其緊貼刀架軌道，膠墊不會因振動而起伏，可使進料更可靠。筆者改善完成后進行了試驗，模擬運行一定的時間，無問題后上線量產。與改善前相比，前膠墊尾部翹起卡料問題有了質的改變，也得到了生產單位的肯定。

4 結語

上述調試技術為筆者實踐所得，旨在拋磚引玉，與各機械工程師等行業同仁共同探討和研究。振動盤產品不盡相同，但問題共通，期望該文能為振動盤送料問題的解決提供一定參考。