重型阻挡器的使用维护及优化

王发

(合肥万力轮胎有限公司，安徽 合肥 231137)

随着“中国制造2025”战略规划的不断推进和实施，工业化和信息化得到了快速融合，各种各样的自动化流水线以其灵活多样化的设计很快在各个生产线、装配线应用起来，得到不断完善和迅猛发展，其中倍速链输送线以其独特的优势应用最为广泛。

倍速链输送线也叫倍速链流水线，主要用于各种电子电器、机电等装配及加工生产线物料输送，其工作原理就是利用倍速链条的增速功能，使得承载物料的工装快速运行，根据输送需求使用阻挡器及移栽机等相应的指令来实现停止、积放动作、移位或者转线等功能。在实际应用中，阻挡器是实现整个流水线自动化控制的关键，一般会根据现场工况设计或者选用，但由于阻挡器是一个非标准组件，随着知识产权保护意识和力度的加强，很多企业在成本和知识产权之间权衡，出现了“哈姆雷特”式阻挡器，其质量也就参差不齐，在后期使用维护就需要特别注意故障分析及适度优化，以实现故障率低成本低的运维目标。

1 阻挡器介绍

1.1 分类及结构组成

阻挡器一般是根据自动化流水线需求而设计，是一个非标准组件，广义上来讲，只要是能实现阻挡、积放等功能的都可以称为阻挡器，大致可以根据动力介质、安装方向、阻挡工件特性、结构等划分，例如：

（1）根据动力介质分为：气动阻挡器、电动阻挡器、液压阻挡器等。

（2）根据安装方向形式分为：卧式阻挡器、立式阻挡器（多为阻挡气缸，目前各大知名气动厂家均有相应的标准化产品）。

（3）根据阻挡工作特性分为：轻型阻挡器（阻挡单个工件或者工件重量和冲击力较小）、重型阻挡器（主要是可阻挡大型工件或者多个工件）。

（4）根据结构分为：杠杆式阻挡器、单轮阻挡器、双轮阻挡器等等。

在各大知名的气动厂家推出的轻型阻挡气缸中，虽然安装尺寸不尽一致，但质量还是很稳定的，一般在阻挡单个工件或者需要定位及转线时选用的较多，也为自动流水线的设计者提供多种选择。我司目前使用较多的是立式轻型阻挡气缸（外购件，单个工件停止转线用）、卧式重型阻挡器（自制件，多个工件积放冲击力大），因此主要的维护工作对象就是重型阻挡器。

重型阻挡器一般由底座、侧板、阻挡连杆、气缸、缓冲器等组成，底座配合安装板固定于流水线底部中间（也有双阻挡器在两侧形式，根据工件阻挡位确定安装位置），气缸安装在底座后方，其前端连接有支架及推辊，侧板安装后在自重下可紧密贴合推辊，在推辊被气缸推进或后退时实现侧板上升和下降，阻挡连杆和缓冲器安装在侧板上，中间设有缓冲顶杆，阻挡连杆端部设有挡辊直接接触挡停工件，同时防止阻挡连杆因自重下垂，在中间部位设置了限位扭簧，兼具工件通过后阻挡连杆的复位功能，如图1所示。

1.2 工作原理

重型阻挡器可根据控制要求设定为常闭型（允许工件通过）和常开型（阻挡工件），主要工作原理是当气缸处于缩回状态时，推辊处理侧板凹槽部位，阻挡连杆随着侧板处于下垂状态，其上方滚轮顶端低于工件下表面，当工件通过时不能阻挡进而放行（如图2）；而当压缩空气进入气缸伸出气缸杆时，推辊前进至侧板凸出部位，侧板整体上升，阻挡连杆也随着侧板上升至水平位置，滚轮高度刚好与工件的阻挡位齐平，从而导致工件不能前进被挡下（如图3），气缸的伸出与缩回主要通过PLC控制的电磁阀进行控制，以实现工件的阻挡与放行，同时也可以在阻挡器上安装接近开关或者气缸上设置磁性开关，以实现检测阻挡器阻挡状态。

1.3 运行现状

我司自动化物流线自2016年建成投用，输送的物料通过托盘工装输送，根据物流线上应用特点，原设备厂家选择两种阻挡器配合使用，第一种是用于单个托盘阻挡实现定位、移栽机转线的轻型阻挡气缸（外购件，采用知名气动厂家产品），第二种是用于多个托盘积放以实现托盘分离便于移栽机转线的重型阻挡器（自制件，已申请相关专利）。

在生产运行维护中，轻型阻挡气缸可以直接通过供应商购买用于维修备件，但是重型阻挡器只有通过原设备厂家购买备件。由于原厂家自制件在运行初期时故障频繁，因此曾与一知名气动厂家合作带图定制一批重型阻挡器，经试用后效果良好，但是涉及专利问题不能直接供货我司，仍需通过原设备厂家购买整件，运行维护成本过高、采购周期过长，不能满足现场维修需求。

2 常见故障及原因分析

2.1 辊轮及销轴磨损

由于阻挡器在工作中会频繁受到工件的冲击，辊轮不能安装轴承，同时为防止接触部位润滑油污染工件，辊轮和辊轴之间采用干摩擦方式，材质使用优质碳素钢，表面调质发黑处理工艺增强耐磨性和减少腐蚀性。但在实际使用过程初期磨损较少，但由于磨损碎屑不能及时排出导致加剧了磨损速度，其磨损周期为1～2个月就出现了挡辊和辊轴严重磨损不能使用，随着运行时间越来越长需要投入大量的人力物力去维修保养才能保证输送线的正常运行，造成员工苦不堪言，一定程度上降低了输送效率。

2.2 限位扭簧断裂

阻挡连杆是一种钝角形式不规则形状，上方安装有2个阻挡辊轮，下方安装一个缓冲辊轮，通过销轴固定于侧板中，阻挡辊轮端会受自重下垂，因此安装了限位扭簧，但阻挡器在放行工件后为了能够及时阻挡下一个工件，需在工件未完全通过时气缸就伸出，此时阻挡连杆上方受工件自重压力，下方受到推辊的推力，对扭簧双向施压。同时由于扭簧在设计时未考虑轴向定位，因此在频繁冲击下会出现轴向窜动，严重影响扭簧的寿命，出现断裂现象，周期约2个月。

2.3 气缸漏气和损坏

原设计厂家采用的是一个合作气动厂家的定制气缸，气缸杆长度比标准气缸长一倍，安装方式与其他气缸也有一定差异，不能与其他标准气缸通用。在使用过程中因辊轮与销轴磨损碎屑洒落，通过缸杆进入防尘圈和内部，易造成防尘圈磨损。同时由于缸杆长度长，安装调整不到位时易产生缸杆弯曲不能使用。

2.4 缓冲器剐蹭工件

阻挡器在设计时为保证缓冲效果，减少撞击力损坏工件和噪音，选择的是大直径液压缓冲器，配有缓冲弹簧等，但在放行工件时液压缓冲器后端上翘与工件的预留间隙较小，因此当出现阻挡器安装板在长时间冲击下逐渐扭曲变形时，缓冲器后端翘起升高与工件间隙会越来越小直至干涉剐蹭，产生噪音和工件损伤及大量碎屑，很难清理干净。

3 问题解决及优化

3.1 辊轮结构优化

为解决磨损过快等问题，先后尝试过更换为40Cr和黄铜材质辊轮，有一定程度改善，但仍处于干摩擦状态，辊轮与辊轴其中一个必有一个磨损大需要经常更换，并伴有磨屑，进一步加剧辊轮和辊轴的磨损，同时也应该气缸密封性，综合性价比因素，最终采用钢制辊轮内部镶嵌自润滑轴承。

自润滑轴承又称无油衬套或者无油轴承（如图4），是一种不添加润滑剂具有自身润滑性的轴承，主要分为复合型、干模型、镶嵌型，本次优化选用的是金属基镶嵌型自润滑轴承，主要有以下优点：

（1）没有润滑油，内部嵌入粉末冶金固体润滑剂，能够防止污染，减少保养，改善劳动环境。

（2）耐磨性好，耐冲击性能好，摩擦系数小，承载能力高。

（3）有适量弹塑性，能够均匀分布应力，提高承载减少冲击噪音。

（4）薄壁结构（3 mm厚），体积小质量轻，适合镶嵌到挡辊内部，性价比高。

（5）运行中能形成润滑膜，保护辊轴，对辊轴要求也比较低，降低辊轴的加工难度。

3.2 限位扭簧设计变更

针对扭簧轴向窜动问题，把扭簧尾部直线型结构变更为L形式，同时安装位置开槽以便轴向定位防止窜动。因双重载荷导致断裂的问题，经测试更改材质及加粗线径，效果良好，更改图纸后推广已降低80%的故障。

3.3 气缸维保及缓冲器处理

在解决辊轮磨损后大大减少了磨屑的产生，所以减少粉尘通过缸杆进入防尘圈，降低气缸漏气故障率。同时通过测绘此定制气缸相关参数向知名气动厂家订做气缸购买备件，提高气缸质量的稳定性。

关于缓冲器末端与工件间隙过小剐蹭工件，调整将缓冲器安装位置前移至极限位置，缩短整体长度，同时在不影响缓冲器结构性能的前提下打磨后端倒角，减小外围尺寸。另一方面对阻挡器安装板增加加强筋，降低变形量，从而降低约90%的剐蹭故障。

4 结语

重型阻挡器是根据自动物流线的输送阻停特性及工件形状、载荷等设计的非标组件，结构及材料难免有不合适部分，因此在生产运行中除了日常保养维护，还需要多观察、多总结、多改善才能保证阻挡器的正常高效运行。

本文所改进的卧式重型阻挡器主要考虑现场维护备件的通用性，暂未进行大的尺寸改动，辊轮及扭簧改进后极大的降低了故障率的发生，有效降低维护费用；但同时也存在液压缓冲器选型外形尺寸过大导致阻挡器总长大的问题、阻挡气缸定制化费用高且不能实现备件标准化问题等，因重型阻挡器现场用量较多，全部改造成本较大，因此暂缓此类的优化。

古语有云“术业有专攻”，虽然我们在运行中不断优化，但也能看到与专业生产制造阻挡器的厂家有一定差距，后期会根据现场重型阻挡器使用更换情况寻找专业厂家订做试用，以期实现增效提产降本目标。