钣金件海绵自动预装模式的研究与应用

文／张芳，闫媛芳，任裕祥·格力电器（石家庄）有限公司

导 语

在空调外机生产过程中，为加强整机装配的可靠性，需要在钣金件喷涂工序之后进行预装作业，预装的下挂件主要为海绵，通常一个钣金件需要安排多位员工进行预装作业，预装效率较低，同时，由于人的不确定性因素，海绵的粘贴质量一致性较差，错漏现象频发，急需改善。本文针对该问题，通过现场调研，并采取不同的自动化预装手段实现了两大类海绵的自动化预装，提高了空调外机预装工序的效率和质量。

海绵种类及传统的预装模式

空调外机预装用海绵的种类繁多，根据海绵的形状和薄厚差异，可以将海绵总体分为短矩形薄款、长矩形薄款和L形厚款三种。其中，短矩形薄款海绵和L形厚款海绵均粘贴在钣金件的平面区域，如图1所示。长矩形薄款海绵需要预装在钣金件的折弯处，如图2所示。由于长矩形薄款海绵粘贴位置的特殊性，自动化预装的实现局限性较大，本文重点就短矩形薄款和L形厚款进行论述。

图1 短矩形薄款和L形厚款海绵的粘贴位置

图2 长矩形薄款海绵的粘贴位置

短矩形薄款海绵（后续称为常规海绵）的传统预装现场如图3所示，因常规海绵的预装数量较多，为提高生产效率，单个员工需要拿取至少两款海绵进行预装作业，作业疲劳时往往造成海绵贴错、漏贴或贴歪的现象。

图3 常规海绵的传统预装现场

L形厚款海绵（后续称为特型海绵）的传统预装现场如图4所示，由于海绵较大不易撕去，因此需要两个人经过7个动作完成预装工作，生产效率较低，同时，员工在撕取海绵时往往会造成海绵变形，影响粘贴质量（图5）。

图4 特型海绵的现场预装

图5 特型海绵的具体预装流程图

常规海绵自动预装的研究与应用

针对常规海绵尺寸较小、形状规则的特点，引入海绵剥离机对海绵进行剥离，使用机器人对海绵进行粘贴。为降低不必要的人力成本，采用零件定位循环输送装置实现零件的定位和传输功能，同时实现上、下料合并为1人，自动预装布局图和现场分别如图6和图7所示。

图6 自动预装布局图

图7 自动预装现场

常规海绵自动预装实现后，双班实现减员6人，具体的预装流程如下：

员工将储料区的零件放置在定位工装板上，定位工装板上设置有磁铁，可以保证零件放置的稳定性，方便后续机器人预装作业。定位工装板携零件在传输平台运动，每个机器人前方均设置有阻挡器和光电传感器，当光电传感器识别到零件时阻挡器升起，零件暂停等待机器人作业，当所有预装工作完成后，定位工装板通过升降台返回人工收料处，完成闭环作业。

在上述自动预装装置的基础上，引入智能视觉检测系统对预装完毕的零件进行海绵错、漏、变形情况的实时监测，提升了检验技术，确保产品质量受控。

特型海绵预装自动化的研究与应用

特型海绵具有尺寸大（约是常规海绵的20倍左右）、形状不规则（L形）的特点，无法使用剥离机对海绵进行剥离，因此常规海绵的自动预装方案无法适用，需要另辟蹊径，寻找解决方案。

方案研究

(1)首先分析特型海绵在预装时的必需动作。由图5可知，动作3和动作4为浪费点，需要取消该动作，剩余动作全部由1人完成，但单人预装速度跟不上线体速度。

(2)为提高单人作业速度，再次对其动作进行细分，分为可替代类和不可替代类。其中不可替代类为动作1、动作2。可替代类为动作5、动作6和动作7。

(3)考虑将可替代类动作由机械装置来进行代替。

首先人工剥离完成的海绵需要放置在定位工装上，然后机械装置抓取海绵进行自动粘贴。该思路为常规的自动化开展思路，但是由于海绵剥离完后，其一侧具有较大的粘性，容易粘手，员工放置存在困难。

针对上述问题，运用ECRS分析法将剥离海绵和放置两个动作进行互换，先固定放置好海绵再进行海绵剥离。剥离完的海绵机械手无法抓取，因此，将定位工装创新设计为可翻转式，使得剥离完成的海绵直接被翻转粘贴在钣金件上。改进后的特型海绵预装流程如图8所示。

图8 改进后预装工艺流程

方案实施与过程改进

按照上述方案进行翻转粘贴工装的制作，整体由三部分结构组成，分别为海绵承载装置、海绵定位装置和海绵翻转粘贴装置。其中，海绵承载装置创新利用吸盘的“吸”功能来承载海绵，利用吸盘的“放”功能实现海绵粘贴后的松开动作，具体的结构如图9所示。

图9 海绵翻转粘贴工装结构

将翻转粘贴工装安装在皮带线边，同时设置光电传感器，实现当钣金件触发传感器时，翻转粘贴工装对钣金件进行粘贴。然而，现场调试中发现，当翻转粘贴工装正向旋转角度为180°和反向旋转角度为180°时存在严重的反弹现象，海绵粘贴效果不理想。

针对上述问题，分析反弹现象的产生是由于瞬时冲击力过大导致，因此，分别在工装翻转杆的上、下面设置缓冲器（图10），通过现场验证，反弹现象得到一定的改善。验证结果表明，缓冲器的位置和缓冲力的大小直接影响最终的反弹结果。通过现场试验调整，最终将缓冲器设置在距离旋转中心3～5cm处，调整后反弹现象消失，海绵粘贴稳定。

图10 改进后的海绵翻转粘贴工装结构

结束语

本文针对空调钣金件预装海绵工序，将繁多的海绵种类分为常规海绵与特型海绵，针对该两类海绵的特点，设计了两种海绵自动化预装装置。其中，常规海绵装置的应用使得双班直接减人员6名，特型海绵自动预装装置双班直接减人员2名，解决了传统预装模式存在的效率低，海绵错、漏现象频发的问题。同时，在后续引入新品海绵时，只要确定海绵的大类，即可采用成熟的自动预装模式进行预装作业，为海绵预装的标准化提供了借鉴。