双层旋转工艺板技术研究

双层旋转工艺板技术研究

张亚伟,昝浩波,张茂林

正泰安能数字能源（浙江）股份有限公司，浙江省杭州市310000

摘要：外机工艺板作为一种重要的生产工装，在空调总装流水线上起到流动式支撑工作平台的作用，分体外机所有的装配和测试工序均在其上面完成，一般要求工艺板的寿命至少在3、4年，有些7、8年，在长期承受复杂荷载及震动条件下工作，其核心零件轴承逐渐损耗，导致工艺板转动卡顿，运转不流畅，逐渐使工艺板损坏无法使用，甚至会发生影响线体正常运转情况。同类以往双层工艺板采用复合式轴承，深沟球轴承加推力轴承配合的非一体式轴承，承载能力一般且难承受复杂载荷，长期使用损耗而损坏。为了提高工艺板的承载能力，应对各种复杂载荷及恶劣环境，提高工艺板的使用体验和使用寿命，本文提出一种使用回旋轴承的双层工艺板。通过使用此标准回旋轴承，可简化装配，提高承载能力，可应对各种复杂工况的复杂载荷，同时提高使用寿命，提升可靠性，提升工艺板品质。

关键词：旋转工艺板 空调生产 流水线

引言：

双层工艺板一般用于家用空调分体外机生产流水线，在线上起流动支撑作用，属于一种小型流动式旋转工作台。分体外机在流水线生产时，从底盘、压缩机、冷凝器到侧板、面板、顶盖等所有物料装配过程，都是在工艺板上完成的。

为了满足不同岗位操作要求、不同环节使用需求，工艺板需具备运行流畅、转动灵活、准确定位的功能，同时要具有足够的强度、刚度、稳定性及可靠性。

而现有的双层工艺板，只能满足定位或者调整角度的作用，无法同时满足运行流畅，转动灵活，且刚度、强度、稳定性无法达到长期生产所需目标。现提出一种双层旋转工艺板以期满足长期生产要求。

1、产品介绍：

空调生产线是根据空调生产需要配置着操作工人或工业机器人的机械系统，按顺序完成设定的空调生产流程的作业线。主要包括材料的选择、组装、检漏、定量加氟、包装五部分。

从二十世纪20年代开始，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造中开始出现自动线，最早出现的是组合机床自动线。在此之后，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动线。进入新时期后，以空调为代表的家电生产线开始兴起。

采用自动线进行生产的空调确保了产量上的充足；产品设计和工艺先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量空调生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短空调的生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。

现有的空调生产线主要分为板链式装配流水线，滚筒式流水线，皮带式流水线以及差速输送流水线四大类。板链式装配流水线的特点是：承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；生产的节拍不是很快；以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输送。滚筒式流水线的特点是：承载的产品类型广泛，所受限制少；与阻挡器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及积放的功能；采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个流水线的运行。皮带式流水线特点：承载的产品比较轻，形状限制少；和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。差速输送流水线的特点是：运用倍速链牵引，工装板可以自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可以自动顶升，横移过渡。还可以在线可设旋转、专机、检测设备、机械手等。

2、国内外发展

作为世界第一的经济大国而言，其人民的生活水准较高，对于居住的舒适性要求也高，同时居民多居住在别墅式住在内部，建筑空间足够布置风道，且分离式空调制冷要求无法满足需求，因而风管式中央空调是当地居民对于空调的首要选择。因此，美国以中央空调生产线为主。

相较于美国，日本的家用空调走一条“氟系统”为主的发展道路，从窗式空调器到定速分体式空调器。同样的，日本的家用小性中央空调也以VRV系统为主。此外日本由于国土面积小，人口密度缺分厂庞大，其住宅多属于高密度住宅，建筑结构较为紧凑，不适用分体式空调，并且日本作为一个国内能源资源匮乏，长期依赖进口能源的岛国，对于节能技术的开发尤为重视。VRV系统的节能性是其在日本得以广泛应用的重要原因之一。

国内因为历史因素等，相较于老牌资本主义国家，空调行业起步较晚，在发展初期也走过许多弯路和受到不少挫折，但进入新时期以来，我国人民生活水平逐渐提高，在满足基本的生理需求之后，开始追求更高层次的需求，空调也开始多元化起来，用以满足不同层次的需求，包括变频、抗菌、节能、无氟等等。

3、双层旋转工艺板工作原理：

双层旋转工艺板，其特征在于包括上层板组件、回旋轴承、下层板组件，板组件包含电木板，上下板组件通过回旋轴承连接在一起。回旋轴承内部为球式接触，整体可同时承受轴向和径向载荷，亦能承受倾覆力矩，使用标准回旋轴承的工艺板可承受各种复杂载荷，很好保护上下层板，保护整体结构的稳定性。

回旋轴承通过六角螺栓及垫圈紧固在上下层板上，轴承承载能力很高本身不会损坏，如出现受重不均、提升坠落、急停撞击、侧翻倾覆等现象时，轴承可将力在不同方向上分散从而使工艺板整体受到很好的保护，提升了工艺板使用寿命和可靠性。

    双层工艺板主要分上层板组件、回旋轴承、下层板组件，三部分，上下层板组件通过回旋轴承连接在一起实现旋转。

下层板组件包括电木板，与线体相互配合的感应条；支撑轮组件，由两个深沟球轴承组成，支撑可靠且便于旋转；在与线体碰撞时能自适应调整，不出现偏移和卡顿的导向轮组件；用于保护工艺板运行时撞击电木断裂的金属挡条；内置压缩弹簧和定位销的定位组件，通过上层板组件限位座配合实现工艺板旋转90°的自动限位控制； 旋钮座，与上层板组件旋钮柱塞配合使用，实现上下层板可靠精确定位，满足工艺板进入提升机环节或其他岗位对定位的要求；利用RFID实现数据信息化读取。上层板组件包括主体结构上电木板；导轨(角导轨和圆导轨)，使得上层板在旋转过程中，支撑轮与导轨相切运转，有效减少摩擦、磨损，提高工艺板的强度；利用限位座的V型槽转过定位组件定位销时，缩弹簧变形实现自动定位； 分体外机底盘放置左右托盘，基脚放入托盘顶部槽中防止晃动，适用于3P以下外机；旋转L型把手可控制定位杆进退，与旋钮座孔配合实现定位；弯角阀可以放置弯角等其他物品。

当工艺板放置在流水线上，通过倍速链的传动使得工艺板按箭头方向行进，四角安装导向轮，当撞击线体或两板相撞时，导向轮旋转自行板的轨迹。行进过程中，不同岗位有操作需求时，员工即可顺时针或逆时针手动旋转上层板，回旋轴承和支撑轮加导轨一起构成了工艺板的旋转机构，回旋轴承承受大部分轴向和径向载荷并起旋转作用，支撑轮和导轨分布在远离轴承的外圈，使整板受重均匀易旋转，每当旋过90°，由限位块和定位组件构成的自动定位机构会限制上层板转动，加大旋转力矩即可强制通过，本文使用的定位组件可以调节螺钉进给量来调节弹簧弹力。由于自动定位机构无法保证完全固定，本文设计发明的双层工艺板使用了旋钮柱塞和旋钮座组成的定位装置，可以有效的实现固定，旋转L型把手180°再旋回180°，控制定位杆上下运动，与旋钮座孔位配合实现固定与松脱，收放自如。

4、双层旋转工艺板的优势：

双层旋转工艺板使用标准回旋轴承，能承受较大复杂载荷，利用轴承让力分散在不同方向上，通过本设计可保证工艺板在流水线长期使用条件下，仍能旋转自如，便于操作人员作业的同时降低相关零件损耗率，提高使用寿命；标准回旋轴承的采用可以减少工艺板的制造成本和破损成本。旋钮柱塞的使用，使得上层板（旋转板）与下层板的精准定位可以实现。对比现有技术的双层工艺板，该双层旋转工艺板提高了承载和旋转能力，同时满足定位和角度调整的需要，拥有不开动机器即可实现快速定位得功能，降低了人力和物力的消耗；用于放置分体外机底盘的左右托盘可以调整间距，满足3P以下的机型，适用性和泛用性得到了最大提升。

结语：

随着我国逐渐迈入大数据时代，依托物联网、云计算等电子信息技术，空调、冰箱、电视机等家电企业纷纷推出智能化产品。智能化不仅体现在家电产品方面，也体现在家电企业的生产制造环节。智慧工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务，有助于生产制造商清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据以及合理的生产计划编排与生产进度，智能化将成为整个行业未来的发展趋势。因此人们对于空调的需要也进入了一个新时期，通过在空调生产线上双层旋转工艺板的应用，可以极大地提高整个企业生产空调，并且减少相应的人力和物力成本,对于现代工厂的改革和创新有着重要意义。

参考文献：

[1] 空调生产线检测系统的设计和应用 张立平 自动化与信息工程2010/02

[2] 基于改进遗传算法的空调内机混流装配生产线动态平衡研究 颜家新; 黄丽; 杨光春 现代工业经济和信息化 2023-03-30             

[3 ]基于RobotStudio的空调压缩机自动装配生产线虚拟仿真刘海龙; 吴海波; 张蕾 自动化技术与应用              2022-10-20

[4]基于工业互联网技术的空调生产线中控系统设计与实践 韦留坤 现代工业经济和信息化 2022-06-30

[5]汽车空调装配生产线工艺布局的优化改进 王鲁东 汽车制造业2022-02-15