喷油泵包装线喷油泵控油工位的设计*

胡晓峰，邱欣华

(湖北省机电研究设计院股份公司，湖北 武汉 430070)

0 引 言

通过调研一些油泵生产企业、不论是大小国企还是中外合资企业，喷油泵的控油是包装线中的重要工位，既要满足生产节拍，又要将废油控干净，发现喷油泵中泵体控油是由人手工来完成。工人劳动时间长、劳动强度大、控油不彻底。效率极底，大大制约了油泵的生产产量，进而制约着企业的更高、更快的发展。

针对这种国内油泵生产企业目前的现状，利用PLC加触摸屏等现代控制、操作技术等设计制造方法，把它引入设备生产实际中，提出以北京亚新科天伟油泵油嘴股份有限公司共轨泵包装生产线控油工位为研究对象，通过对设备的机械结构设计、可行性、可靠性、安全性、工艺要求、生产节拍，电气控制等技术进行了研究，得出结构设计合理、安全可靠、满足生产工艺节拍要求，电气控制逻辑合理，达到了生产线上辅机设备符合主线运行的目的。

1 喷油泵控油专机的总体设计

1.1 喷油泵控油专机总体设计目的

设计喷油泵工位就是为了更好地满足自动化生产线的使用要求，提高生产效率，降低工人的劳动强度，改变传统企业的大规模、密集型的手工生产模式。处于效率考虑，大规模、密集型生产模式在现代化企业中是绝对不可取的。另外，还要对设备进行环境安全性、可靠性研究，是否对生产线中的其他工位有不明的隐患，以确保现场维修、操作人员的安全，考核设备的可靠性、可操作性，确保设备正常顺利使用，降低设备成本。

基于上述现状问题，为了降低成本，研制了喷油泵控油专机设备，开展了设备生产的工艺研究、现场安全性研究、设备的可靠性和操作性研究。

1.2 喷油泵控油专机的技术要求

在输送线中将工装板及工件输送到此工位，压紧机构可以将一个或多个工件夹紧，电机通过外齿轮齿圈运动将鼠笼式翻转机构翻转0°～180°，控油时间可设定，达到将泵体内的废油彻底控出。

1.3 喷油泵控油专机的设计要求

设计要求如下：①设备要求结构紧凑、简洁、安装、操作、维护维修方便，安全可靠，噪音低且环保；②速度、压力控制可调；③所有泵体不能受损④控油时间可设定；⑤专机可以控不同泵系列产品；⑥电气采用PLC加触摸屏控制，伺服电机驱动，布线简洁、美观，维护方便，安全稳定可靠；⑦气动系统中的气缸速度及压力可调；⑧控出废油集中处理。

1.4 喷油泵控油专机的设计内容

根据喷油泵控油工位设计的目的和要求，设备包括减速伺服翻转电机、辊道电机、辊道组两套、齿圈鼠笼、旋转机构、夹紧机构、定位机构、防逆转机构、工装板、集油装置、配气站、气源处理、气动元件等。工位设备组成及工作路线如图1所示。

图1 压装设备组成及工作路线

工作原理：将线体移动过来的工装板(上含有泵体)在此通过鼠笼内的输送辊道进入鼠笼，逆止器及阻挡气缸定位，夹紧机构将工装板及工件夹紧，伺服电机动作通过齿轮传动带动鼠笼齿圈、翻转机构实现0°～180°翻转控油，控油时间可调，控油完毕翻转机构复位、夹紧机构复位，滚道组电机动作将工装板(上含泵体)输送出控油专机工位[1-2]。

1.5 喷油泵控油专机的结构设计

根据控油专机是全自动无人操作和工件易放行的特点，整体设备水平放置，整体结构为普通钢结构，夹紧机构安装在线体的上方与设备的基准平面固定，气缸等气动元件及支架、传感器及支架、调速阀、伺服电机及支座等，辊道输送电机安装在双齿轮堆积辊筒的下方，安装布局合理[3]，整体尺寸为1070×867×1418,如图2所示。

图2 结构装置设计示意图

2 控制系统设计

2.1 电气控制系统的组成

整套设备的电气控制系统由可编程序控制器、伺服电机系统和触摸屏人机界面等组成。可编程序控制器是整个电气控制系统的核心器件，它能够接受控制指令，控制整套设备的运行[4]。

伺服电机系统是精准的运动执行部件，能够在可编程序控制器的控制下，实现设备控油旋转角度控制。触摸屏具有良好的人机对话对话功能，接受操作者的操作指令和指示设备的运行状态，方便操作者的使用。整套系统的组成原理如图3所示。

图3 系统组成原理

2.2 电气控制系统的软件设计

整套软件的工作流程如图4所示。

图4 软件设计流程图

系统中的可编程序控制器要完成设备的运行控制工作，就需要为之编写一整套的控制软件，在控制软件的控制处理之下，系统的硬件才能完成设备的运行控制工作[5]。

根据工艺的要求，控制系统需要同时控制双工件定位、加紧装置和旋转角度控油伺服系统，轨道动力运行系统，完成多装置的配合工作，才能到达喷油泵体的控油工艺要求。而且，由于设备需要完成不同型号喷油泵体的控油工作，所以控制系统还需要兼有泵体型号选择功能和完成不同型号泵体下有差别的控油工作。

3 结 语

喷油泵控油专机已经在北京亚新科天伟油泵油嘴股份有限公司等企业单位使用，正在企业发挥设备的使用价值。通过了1年的生产实践证明，喷油泵控油专机的性能可靠，结构简洁、布局合理，功能齐全，操作方便，使用安全，控制与监控功能达到了预期的设计要求。控油专机投入使用以后，企业实行两班制，设备使用率在20 h/天，设备运行正常、控油彻底，而且大大地降低了工人的劳动强度，提高了生产的效率，为企业的更好发展奠定了基础。