关键词：电力电容器 气动技术 电缸 气缸 工业机械手
前言:
目前,国内电容器行业随着电力工业及其市场的快速发展和国外市场的不断扩大而同步发展。面对全球经济一体化的竞争,国内电容器各制造企业已奋起直追,试图缩小与国外的差距。这源于国内电容器的技术水平与国外相比，尚有一定差距，而且造成这一差距的原因是全方位的。除开发设计水平，管理理念以及原材料等方面外，更重要的是工艺装备方面的差距，这是根本性的。在传统的电容器元件包封粘接工艺方面，许多企业还在采用手工或半自动化方法，工人完全凭经验进行粘接，由于工人的熟练程度和生产经验的差异，再加上疲劳程度和工作态度的影响，难以保证元件包封质量的稳定。因此利用工业机械手及PLC控制系统相结合，完成多个单独设备的连接，完全代替人工，实现全自动设备由单独向成套设备的集成，大大节约了人力资源，提高了生产效率。为我国电力电容器制造技术达到国际先进水平发挥更大的作用，
一、全自动元件包封整形机研制目的：
目前，电力电容器行业在元件包封粘接工艺过程均采用手工操作完成，费时费力。基于此，设计开发了全自动元件包封整形机，该设备用于电力电容器行业中元件包封粘接。它将气动技术与PLC控制系统相结合，利用工业机械手完全代替人工操作，由原来各工位的单独自动设备提升为多工位全自动成套设备。该设备旨在节约人力资源，提高生产效率。
二、全自动元件包封整形机的工作原理：
该设备分别由绝缘纸上料台、芯子自动传送台、胶带冲裁机、自动升降接料机和四工位旋转工作台五部分组成。其工作过程：绝缘纸上料台将绝缘纸升到合适位置，通过四工位旋转工作台上的机械手进行抓取，并放置在旋转工作台上旋转到下一工位。芯子自动传送台将芯子传送到上料台，芯子自动上料整形，通过四工位旋转工作台上的机械手将芯子推至设定位置，并压紧旋转至下一工位。机械手抓取胶带后对胶带纸进行冲裁，保证胶带长度，四工位旋转台上的中心支撑板下降，滚轮将芯子与绝缘纸进行包封，并由机械手进行粘接，粘接后四工位旋转台旋转到下一工位。包封好的元件通过机械手推至下料工位的放料台上，放料台将包封好的元件叠摞整齐，元件叠摞到一定高度,由传输带移出。
三、全自动元件包封整形机的构成与功能：
全自动元件包封整形机用于电力电容器元件卷制完后的包封及整形，设备采用转台四工位结构，由衬垫上料工位、元件上料工位、整形机构、包封粘接工位、下料工位及中心转台组成。
1、衬垫上料工位：将加工好的衬垫叠摞在放料台上，通过其上方的吸盘将衬垫拾取，并通过电缸由放料台移至中心转台工位上，转台工位设有吸板，可将衬垫吸附在转台工位上。放料台采用电机丝杠导轨组合机构，可以上下运动，保证吸盘可以拾取到衬垫，并采取相应措施确保吸盘每次都是吸到一个衬垫。
2、元件上料工位：卷制完后的电容器元件按整摞摆放在传输带上，传送带传输到前端，升降机构将元件升高到指定位置，转台旋转到位后，传送带和转台之间翻板落下，并压住衬垫边，通过上方的电缸将电容器元件由传送台推至转台工位上，转台工位的中心支撑板，在气缸驱动下向下运动，工位上的旋转压紧缸将元件压入工位中心凹槽内，使得元件两边的衬垫向上翘起。上料工位有缺料报警。
3、整形机构：整型机构位于元件上料工位的升降机构上端，升降机构将元件升高到指定位置后，整形机构由两个导杆气缸带动整形板向中间运动，对升降机上端2到3个元件进行整形，导杆气缸行程可根据元件长度进行调节，当最上端2个元件被移走后，整形机构再次对升降机上端新的元件进行整形。
3、包封粘接工位：通过气缸驱动滚轮机构，将翘起衬垫向中心推平并搓紧，然后通过工位上方中间的电缸带动吸盘拾取胶带机切割好的纸胶带，将衬垫粘接好。纸胶带湿水不能采用压缩空气喷枪的方式。
4、元件下料工位：转台旋转到位后，通过上方的电缸将电容器元件由转台工位上推至下料工位的放料台上，放料台采用电机丝杠导轨组合机构，可以上下运动，保证包封好的元件叠摞整齐，元件叠摞到一定高度,由传输带移出，放料台升起继续接料。放料台有满位报警。
5、中心转台：设有四个工位，每个工位由元件模板和中心支撑板组成，通过调节元件模板位置，使其中心方孔宽度与元件宽度对应，中心支撑板位于中心方孔内，并由气缸驱动可上下运动，中心支撑板设有针对不同厚度元件调节螺钉，以保证其下降后元件表面与元件模板表面平齐。中心支撑板表面设有吸孔，以保证衬垫在工位旋转中始终处于平整状态。
6、每个气缸及中心转台的位置都有传感器检测，各工步之间的转换是以传感器进行监控。
四、全自动元件包封整形机研制特点：
（1）全套工序由设备自动完成。
（2）四工位同步工作，效率高。
（3）电缸实现高精度位移控制。
（4）机械手采用双点位，安全可靠。
（5）胶带采用前拉式的出胶带的方式，裁切尺寸精度高。
（6）元件下料机构采用推料和接料组合的方式，保证包封质量。
五、全自动元件包封整形机研制关键技术：
（1）四工位转台：采用了四工位分度器与齿轮减速机驱动，扭矩大，定位精度高，结构紧凑，中空式法兰输出结构解决了旋转气缸的供气和供电问题，实现了芯子包封流水线传输，大幅提高了整体生产节拍；
（2）机械臂机构：采用了电缸与气缸结合方式，实现了抓取的精确定位；
（3）特殊包封折纸机构：采用固定垫板、活动垫板、芯子压紧机构和滚轮搓纸机构组成，简洁有效，调节方便，实现了不同规格产品的使用，巧妙地解决包封折纸难题；
（4）专用湿水胶带机构：采用前拉式的出胶带的方式，胶带切割尺寸精度高；利用虹吸原理特制毛刷湿水机构，使得胶带湿水均匀，粘接更牢固，设备运行平稳可靠；
（5）控制系统：PLC快速响应同步定位技术，采用了四轴同时输出，实现了四工位同时工作，大幅提高了生产效率。
六、结论：
该设备用于电容器行业元件包封粘接工艺。它将气动技术与PLC控制系统相结合，是目前为止国内首次将电缸与气缸结合的机械手应用到电容器芯子制作的设备，集四种工序为一体，实现了多工位机电自动化。
经用户使用证实，该设备可完全替代以往10多人共同来完成的工作量。该套设备操作方便，性能稳定，保障了产品质量的同时也提高了单位效益，在很大程度降低了工人的劳动强度，受到用户普遍欢迎。
论文作者:马静,吴艳红
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
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