一種單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統的製作方法

2023-07-21 20:39:36

一種單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，包括膠泵、裝膠管、壓盤、託盤、兩液壓缸、液壓控制系統以及控制電路部分；特徵在於：由上至下依次設置有裝膠起始位、桶滿位和換桶位光電開關，裝膠管的末端設置有高粘度液體壓力傳感器；油箱通過油泵與液壓缸的無杆腔相連通，液壓缸的無杆腔通過比例閥與油箱相連通；控制電路部分通過檢測的光電開關信號和壓力傳感器的數值控制油泵馬達、比例閥進行工作。本實用新型的系統，通過將密封膠壓力保持在一定範圍內，避免了密封膠的溢出和空氣的混入，保證了所灌裝的密封膠的質量，具有灌裝精度高、勞動強度低、工作效率高、灌裝的密封膠質量穩定的優點，便於實現密封連續化、自動化生產。
【專利說明】一種單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，更具體的說，尤其涉及一種可有效地避免密封膠溢出和外界空氣進入的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統。
【背景技術】
[0002]單組份聚氨酯密封膠是一種高強度室溫溼氣固化的粘合劑，在常溫及生產過程中呈高粘稠的軟膏狀，流動性差，粘度很大。該密封膠在槳葉式臥式制膠機內製成後，通常採用由制膠機膠泵自膠腔內泵出，再通過與膠泵出口相接的橡膠軟管灌裝到裝膠桶中的辦法分裝。這種傳統灌裝方式採用的是將裝膠桶固定，裝膠壓盤和裝膠管隨著桶內膠量增加而上升的裝膠方式。如附圖1所示，給出了傳統灌裝方式的結構示意圖，其中橡膠軟管17 —端與膠泵13出膠口連接，另一端與裝膠金屬壓盤5連接，膠泵進口與制膠機14連接。裝膠壓盤5上裝有適當重量的配重物18，壓盤5與裝膠桶7的內壁之間留有2~3mm供上下活動與排氣用的間隙。裝膠開始時，將裝膠桶7固定到固定底座15上，再將裝膠壓盤5放於空桶7內，啟動膠泵13，密封膠就從制膠機通過橡膠軟管進入裝膠桶。隨著桶內膠量的增加，壓盤緩慢上升，至預定位置(桶滿)時關膠泵。然後，人工抬起壓盤和軟管，刮平桶內膠面，最後封桶蓋，一個裝膠桶的灌裝過程就完成了。再放另一空桶，重複同樣的灌裝過程。
[0003]這種灌裝方式存在如下缺點:
[0004]( I)裝膠過程中，由於橡膠軟管內一直充滿溫度高達86°C以上的密封膠，並且裝膠時軟管需反覆不斷地彎折，使用一段時間後軟管就會老化開裂，需經常更換橡膠軟管。而廢管內存有大量的密封膠無法取出，造成很大的浪費，而且換管本身既費時又費力。
[0005](2)勞動強度大。整 個裝膠過程大部分工作靠手工完成，需由多人配合，勞動強度大，且無法實現自動灌裝。
[0006](3)灌裝效率低。裝膠速度慢，工作效率低，不適合連續化生產。
[0007](4)灌裝精度低。在裝膠過程中由於裝膠桶放在臺秤上稱重，人工關膠泵每次操作的差異性較大，致使每桶的裝膠量誤差較大，一致性差。灌裝精度受操作人員技術水平及責任心影響較大。
[0008](5)裝膠質量不穩定。由於灌裝過程膠體不可避免地與空氣接觸，又會影響到罐裝到裝膠桶內密封膠的儲藏期，甚至造成過早結皮、固化等質量事故。

【發明內容】

[0009]本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種可有效地避免密封膠溢出和外界空氣進入的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統。
[0010]本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，包括用於將制膠機中的密封膠抽出的膠泵、用於承載裝膠桶的託盤、驅使託盤運動的兩液壓缸、液壓控制系統以及控制電路部分；膠泵的輸出端連接有裝膠管，裝膠管的末端固定有伸入裝膠桶中的壓盤；託盤上固定有兩個導向杆，兩導向杆分別與兩液壓缸的活塞杆相固定；其特別之處在於:由上至下依次設置有檢測裝膠桶位置的裝膠起始位光電開關、桶滿位光電開關和換桶位光電開關，裝膠管的末端設置有檢測密封膠壓力的高粘度液體壓力傳感器；所述液壓控制系統包括油箱、油泵、油泵馬達、比例閥，油箱通過油泵與液壓缸的無杆腔相連通，液壓缸的無杆腔通過比例閥與油箱相連通；控制電路部分通過檢測的光電開關信號和壓力傳感器的數值控制油泵馬達、比例閥進行工作。
[0011]本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，所述裝膠管為倒U形不鏽鋼管。
[0012]本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，所述壓盤的直徑比裝膠桶的內徑小4?6mm。
[0013]本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，所述兩液壓缸均固定於固定底座上，換桶位光電開關設置於固定底座的上表面上。
[0014]本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，所述液壓控制系統還包括單向閥、可調節流閥、卸載電磁閥和溢流閥，單向閥設置於油泵與液壓缸之間的管路上，油泵的出口通過溢流閥與油箱相連通，液壓缸的無杆腔依次通過可調節流閥、卸載電磁閥與油箱相連通。
[0015]本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，所述控制電路部分包括PLC控制器，裝膠起始位光電開關、桶滿位光電開關、換桶位光電開關、高粘度液體壓力傳感器的輸出端均與PLC控制器的輸入端相連接，PLC控制器的不同輸出端分別與膠泵、油泵馬達、比例閥、卸載電磁閥的控制端相連接。
[0016]本實用新型的有益效果是:本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，在液壓系統對液壓缸的控制作用下，可驅使裝膠桶進行自動升降；通過裝膠起始位光電開關、桶滿位光電開關、換桶位光電開關可檢測出裝膠桶的位置狀態，在PLC或工控機控制下，通過高粘度壓力傳感器實時監測壓盤內壓力，實現了從空桶檢測、上升到位、啟動膠泵、根據進膠量自適應式調節裝膠桶下移速度、膠滿停膠泵等灌裝過程的自動化，使得裝膠管中的密封膠壓力可始終保持在一定的範圍之內，避免了密封膠的溢出以及外界氣體的混入，保證了所灌裝的密封膠的質量，降低了勞動強度，提高了工作效率，減少了操作工人數量，降低了勞動力成本；由於採用光電開關精確定位及桶內膠滿時自動停膠泵，使每桶的裝膠量不再受操作工人責任心及技術水平影響，大大提高了灌裝精度；由於這種灌裝方式最大限度的減少了裝膠過程密封膠與空氣接觸的機會，也穩定了灌裝的密封膠質量及儲存期；另一方面，這種灌裝方式有利於實現聚氨酯密封膠整個生產過程的密封連續化。同時，由於裝膠管採用不鏽鋼管，從根本上解決了過去採用橡膠軟管易損所造成的浪費及維修量大等問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為傳統灌裝方式的結構原理圖；
[0018]圖2為本實用新型的自動灌裝系統的結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型中控制電路部分的原理圖；
[0020]圖4為本實用新型中液壓控制系統的原理圖；
[0021]圖5為本實用新型中控制算法的原理圖；[0022]圖6為本實用新型的自動灌裝系統的灌裝方法的流程圖；
[0023]圖7為本實用新型中通過比例閥控制裝膠桶下降的流程圖。
[0024]圖中:I液壓控制系統，2液壓缸，3導向杆，4託盤，5壓盤，6活塞杆，7裝膠桶，8裝月父管，9裝I父起始位光電開關,10桶滿位光電開關,11換桶位光電開關，12聞粘度液體壓力傳感器，13膠泵，14制膠機，15固定底座，16 PLC控制器，17橡膠軟管，18配重物，20油箱，21過濾器，22油泵，23油泵馬達，24單向閥，25可調節流閥，26比例閥，27卸載電磁閥，28溢流閥。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0026]如圖2所示，給出了本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統的結構原理圖，其包括制膠機14、膠泵13、裝膠管8、壓盤5、託盤4、導向杆3、液壓缸2、固定底座15、液壓控制系統I以及控制電路部分，所示的制膠機14用於完成單組份聚氨酯密封膠的製作，膠泵13用於將製作好的密封膠泵出。裝膠管8為倒U形，裝膠管8的一端與膠泵13的輸出端相連接，另一端與壓盤5相連接，裝膠管8選用不鏽鋼管，以解決採用橡膠軟管易損所造成的浪費及維修量大等問題。壓盤5在灌膠的過程中處於裝膠桶7的內部，以避免密封膠與外界空氣的接觸。
[0027]兩個液壓缸2均固定於固定底座15上，液壓控制系統I實現對液壓缸2的控制。託盤4固定於兩個導向杆3上，託盤4實現對裝膠桶7的固定和支撐作用。兩個導向杆3分別於兩個液壓缸2的活塞杆6相固定，這樣，在液壓缸的作用下可驅使託盤4進行升降，即實現了裝膠桶7的升降。在右側的液壓缸2上，由上至下依次設置有裝膠起始位光電開關9、桶滿位光電開關10和換桶位光電開關11，以實現對裝膠桶位置的檢測。在裝膠管8的末端設置有高粘度液體壓力傳感器12，以便實現對裝膠管末端內密封膠壓力的檢測。其中，當裝膠起始位光電開關9檢測到裝膠桶7處於裝膠起始位置時，此時壓盤5距離裝膠桶7底部的距尚為lOmm。
[0028]如圖3所示，給出了本實用新型中控制電路部分的結構示意圖，所示的裝膠起始位光電開關9、桶滿位光電開關10、換桶位光電開關11、高粘度液體壓力傳感器12的輸出端均與PLC控制器16的輸入端相連接，PLC控制器16具有信號採集、數據運算和控制輸出的作用，以便實現位置信號和壓力數據的測量；PLC控制器16的不同輸出端分別與膠泵13、油泵馬達23、比例閥22、卸載電磁閥27的控制端相連接，以便控制裝膠桶的升降。PLC控制器16可採用帶兩路模擬量輸入\ 一路模擬量輸出的S-200型PLC: CPU224XP即可滿足系統要求。
[0029]如圖4所示，給出了本實用新型中液壓控制系統的原理圖，其包括油箱20、過濾器21、油泵22、油泵馬達23、單向閥24、可調節流閥25、比例閥26、卸載電磁閥27、溢流閥28 ；所示的油箱20通過油泵22與液壓缸2的無杆腔相連通，油泵馬達23用於驅動油泵22進行工作。通過啟動驅動油泵22，可驅使裝膠桶7進行上升。液壓缸2的無杆腔還通過比例閥26與油箱20相連通，PLC控制器通過對比例閥26的控制，可驅使裝膠桶7按照相應速度自適應下降。其中，在油泵22與液壓缸2之間還設置有單向閥24，油泵22的出口與油箱20之間還設置有溢流閥28。液壓缸2的無杆腔與油箱20之間還依次通過可調節流閥25、卸載電磁閥27相連通，在比例閥26不動作的情況下，通過卸載電磁閥27可控制裝膠桶7下降。
[0030]在灌裝過程中膠泵13的出膠量是不均勻的，隨著制膠機14腔內膠量減少不斷變慢，因此裝膠時裝膠桶的下降速度也不應是勻速運動。當出膠速度快時，裝膠桶的下降速度就要適當加快，否則過多的進膠量就會自壓盤與裝膠桶內壁間的排氣縫隙溢出，造成裝膠桶裝膠量難以控制，使裝膠過程失敗。而當膠泵出膠速度減慢時，裝膠桶下降速度亦要適當調慢，否則空氣就會自壓盤與裝膠桶內壁間的排氣縫隙進入裝膠桶，使桶內膠中混有空氣造成產品質量不合格甚至成為廢品。同時，在下降過程中，託盤上的載重隨著桶內膠量的增加越來越重。因此，在裝膠過程中，裝膠桶下降速度須在比例閥的控制下隨膠泵出膠量(出膠速度)的變化及時調節，成功的灌裝過程實際上是一個裝膠桶下降速度跟隨膠泵出膠量變化的隨動過程。
[0031]在灌裝下降過程中，以高粘度壓力傳感器測得的壓盤上方密封膠進膠壓力P為控制系統的目標控制量，採用PID調節原理，通過PLC或工控機程序調節比例閥流量以控制裝膠桶下降速度V，實現閉環控制，控制算法的原理圖如圖5所示。
[0032]如圖6和圖7所示，分別給出了本實用新型的自動灌裝系統的灌裝方法以及通過比例閥控制裝膠桶下降的流程圖，其包括以下步驟:
[0033]本實用新型的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統的灌裝方法，可以通過以下步驟來實現:
[0034]a).放置裝膠桶，在託盤4處於最低位置的情況下，將空的裝膠桶7放置於託盤上；
[0035]b).檢測是否有裝膠桶存在，控制電路部分通過換桶位光電開關11檢測託盤上是否有裝膠桶存在，如果檢測到有裝膠桶存在，則執行步驟c);否則，繼續檢測；
[0036]c).上升至裝膠起始位置，通過開啟油泵馬達23，驅使託盤4上升，當裝膠起始位光電開關9檢測到託盤到達裝膠起始位置時，關閉油泵馬達，使裝膠桶停留在裝膠起始位置；
[0037]d).開啟膠泵，控制電路部分打開膠泵13，以便向裝膠管8、裝膠桶內注入密封膠；
[0038]e).通過比例閥控制裝膠桶下降，通過高粘度液體壓力傳感器12檢測裝膠管內密封膠的壓力，根據檢測到的壓力大小，通過比例閥26控制託盤4按設定速度下降；
[0039]設能保證裝膠合格的裝膠管內密封膠的壓力範圍為
?P.，該步驟可以通過以下步驟來實現:
[0040]e-Ι).判斷是否達到(P- + P職)/2，判斷高粘度液體壓力傳感器檢測到的壓力數
值是否達到(P- + 『)/2，如果沒有達到，繼續檢測；如果已達到(P- + P.)/2，則開啟比例閥(26)，通過比例閥控制裝膠桶(7)的下降速度；
[0041]e-2).採集密封膠壓力，通過高粘度液體壓力傳感器(12)檢測裝膠管末端密封膠的壓力P ;
[0042]e-3).判斷壓力是否過小，判斷步驟e-2)中採集的密封膠的壓力P是否小於Pffiin-ΔΡ，如果壓力P小於Pmil - ΔΡ，則關閉比例閥，執行步驟e-Ι);否則，執行步驟e-4)；[0043]e-4).判斷壓力是否過大，判斷步驟e-2)中採集的密封膠的壓力P是否大於P.+ ΔΡ ,如果壓力大於P.+ ΔΡ，則執行步驟e-5);否則，執行步驟e_6)；
[0044]e-5).關膠泵，當檢測到通過高粘度液體壓力傳感器(12)檢測的密封膠壓力達到(^nm + ^Lsk ) /2 時,開啟父慄；
[0045]Θ-6).控制裝膠桶下降，按照與檢測到的密封膠的壓力成正比例關係的速度，
控制裝膠桶進行下降，以便將裝膠管內的密封膠壓力維持在合理的範圍之內。
[0046]試驗證明:下移灌裝過程中通過調節比例控制閥流量控制裝膠桶下移速度，使壓盤上方密封膠進膠壓力保持在0.24~0.32MPa內(越穩定效果越好)，灌裝過程就可以成功實現。壓盤上方密封膠進膠壓力低於0.24MPa將有空氣自壓盤四周進入裝膠桶密封膠內，高於0.32MPa時過多的進膠量就會自壓盤與裝膠桶內壁間的排氣縫隙溢出。壓盤上方密封膠進膠壓力由高粘度壓力傳感器測得，壓力傳感器測得的電信號饋送到PLC或工業控制計算機(工控機)的模擬量輸入端。
[0047]如果=0.24MPa、Px =0.32MPa、AP =0.01MPa ;比例閥所控制的裝膠桶的下降速度與檢測到的壓力存在如下關係:
[0048]當0.23 MPa ^ P ≤ 0.28 MPa 時，f, = (480P-90.4) mm/min ；
[0049]當0.28 MPa < P ≤ 0.31 MPa 時，F = (1466.7P-366.7) mm/min ；
[0050]當0.31 MPa < P ≤ 0.33 MPa 時，F = (2350P-640.5) mm/min。
[0051]f).判斷裝膠桶是否已滿，通過判斷桶滿位光電開關10是否有信號輸出，來判斷裝膠桶是否已達到桶滿位置，如果檢測到裝膠桶已滿，則執行步驟g)，否則繼續裝膠並檢測；
[0052]g).關膠泵，控制電路部分將膠泵關閉，停止向裝膠桶中注密封膠；控制電路部分停止對比例閥的控制；
[0053]h).刮膠作業，託盤由桶滿位置再下降一段距離後，進行刮膠作業；
[0054]i).刮膠完畢後，將託盤下降至換桶位置，一個灌裝循環完成；更換裝膠桶之後，重複步驟b)~h)，進行下一個灌裝過程。
[0055]本實用新型的密封膠自動灌裝系統及方法，灌裝精度高、勞動強度低、工作效率高、灌裝的密封膠質量穩定、便於實現密封連續化、自動化生產。
【權利要求】
1.一種單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，包括用於將制膠機(14)中的密封膠抽出的膠泵(13)、用於承載裝膠桶(7)的託盤(4)、驅使託盤運動的兩液壓缸(2)、液壓控制系統(I)以及控制電路部分；膠泵的輸出端連接有裝膠管(8)，裝膠管的末端固定有伸入裝膠桶中的壓盤(5);託盤上固定有兩個導向杆(3)，兩導向杆分別與兩液壓缸的活塞杆(6)相固定；其特徵在於:由上至下依次設置有檢測裝膠桶位置的裝膠起始位光電開關(9)、桶滿位光電開關(10)和換桶位光電開關(11)，裝膠管的末端設置有檢測密封膠壓力的高粘度液體壓力傳感器(12);所述液壓控制系統包括油箱(20)、油泵(22)、油泵馬達(23)、比例閥(26)，油箱通過油泵與液壓缸的無杆腔相連通，液壓缸的無杆腔通過比例閥與油箱相連通；控制電路部分通過檢測的光電開關信號和壓力傳感器的數值控制油泵馬達、比例閥進行工作。
2.根據權利要求1所述的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，其特徵在於:所述裝膠管(8)為倒U形不鏽鋼管。
3.根據權利要求1或2所述的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，其特徵在於:所述壓盤(5 )的直徑比裝膠桶(7 )的內徑小4?6mm。
4.根據權利要求1或2所述的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，其特徵在於:所述兩液壓缸(2)均固定於固定底座(15)上,換桶位光電開關(11)設置於固定底座的上表面上。
5.根據權利要求1或2所述的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，其特徵在於:所述液壓控制系統(I)還包括單向閥(24 )、可調節流閥(25 )、卸載電磁閥(27 )和溢流閥(28 )，單向閥設置於油泵(22)與液壓缸(2)之間的管路上，油泵的出口通過溢流閥(28)與油箱相連通，液壓缸的無杆腔依次通過可調節流閥(25)、卸載電磁閥(27)與油箱相連通。
6.根據權利要求1或2所述的單組份聚氨酯密封膠自動灌裝系統，其特徵在於:所述控制電路部分包括PLC控制器(16)，裝膠起始位光電開關(9)、桶滿位光電開關(10)、換桶位光電開關(11)、高粘度液體壓力傳感器(12)的輸出端均與PLC控制器的輸入端相連接，PLC控制器的不同輸出端分別與膠泵(13)、油泵馬達(23)、比例閥(22)、卸載電磁閥(27)的控制端相連接。
【文檔編號】B67C3/30GK203428899SQ201320492316
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月13日 優先權日:2013年8月13日
【發明者】夏業啟, 徐錫治, 程華慶, 楊敏鵬 申請人:山東北方現代化學工業有限公司