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TRIZ下的超大面積融合施膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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TRIZ下的超大面積融合施膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】triz理論源于前蘇聯(lián),流行于全世界的發(fā)明創(chuàng)新問(wèn)題解決理論。本文針對(duì)現(xiàn)有的大面積產(chǎn)品粘接存在的涂膠效果、涂膠效率和涂層均勻性等質(zhì)量下降的問(wèn)題,應(yīng)用TRIZ理論有關(guān)原理,推導(dǎo)解決方案,并設(shè)計(jì)與現(xiàn)有工藝、現(xiàn)有機(jī)構(gòu)完全不同的系統(tǒng),結(jié)果表明該超大面積融合施膠系統(tǒng)在不影響生產(chǎn)效率和環(huán)境下,大幅提高產(chǎn)品粘接效果。

【關(guān)鍵詞】智能涂膠;TRIZ理論;融合施膠

智能膠接系統(tǒng)在制造業(yè)中應(yīng)用非常廣泛,工程中需要粘接密封的產(chǎn)品逐步從最初的電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品等到建筑類(lèi)板材產(chǎn)品的演變。目前,針對(duì)超大面積的產(chǎn)品施膠大部分采用熱熔膠工藝完成,但是受熱熔膠膠水技術(shù)限制,基于該膠水工藝的膠接系統(tǒng)存在施膠效率低、受溫度影響大、產(chǎn)品粘接質(zhì)量不穩(wěn)定,不環(huán)保等問(wèn)題。因此如何針對(duì)超大面積的產(chǎn)品提高膠接效率,是目前行內(nèi)迫切需要解決的一個(gè)課題。本文從TRIZ理論著手,創(chuàng)新的對(duì)融合施膠工藝在超大面積膠接系統(tǒng)中的應(yīng)用提出新的設(shè)計(jì)方法。

1TRIZ理論解決問(wèn)題概述

TRIZ理論是在1946年由前蘇聯(lián)阿奇舒勒博士創(chuàng)立,阿奇舒勒博士和他的TRIZ研究機(jī)構(gòu)50多年來(lái)提出了TRIZ系列的多種工具,使用微觀(guān)物場(chǎng)變換法和宏觀(guān)矛盾矩陣法進(jìn)行研究。TRIZ理論引入中國(guó)時(shí)間較短,但它已逐漸得到國(guó)內(nèi)許多科研結(jié)構(gòu)、公司和專(zhuān)家的重視,同時(shí),通過(guò)國(guó)家的大力推廣與普及,已得到廣泛應(yīng)用并成為我國(guó)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要舉措[1]。

2設(shè)計(jì)問(wèn)題描述

以面向裝修行業(yè)產(chǎn)品成型工藝為例,首先是將制造好的基板和面板進(jìn)行潔凈處理后,進(jìn)入自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn),并在產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)基板進(jìn)行精準(zhǔn)施膠,一般采用PUR熱熔膠實(shí)現(xiàn)膠接作用。再將面板與基板自動(dòng)復(fù)合,復(fù)合后的一體產(chǎn)品由于PUR熱熔膠固化時(shí)間段的特性,通過(guò)冷壓工藝直接進(jìn)入加工環(huán)節(jié)。由于PUR熱熔膠膠接工藝的粘接力受溫度影響較大,膠黏劑成本較高的原因,急需提出一種新的膠接工藝和膠接方法。

3基于TRIZ理論的超大面積融合施膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文使用矛盾沖突矩陣方法對(duì)超大面積融合施膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

3.1沖突矩陣的原理

沖突矩陣原理的核心內(nèi)容包括39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)、40條發(fā)明原理、技術(shù)沖突和沖突矩陣、物理沖突與分離原理[3],其解決問(wèn)題的一般過(guò)程如圖1所示。 通過(guò)上述步驟,進(jìn)一步對(duì)替代PUR熱熔膠以解決行業(yè)內(nèi)各種問(wèn)題加以分析,為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量粘接,同時(shí)兼具環(huán)保要求,可以采取膠黏劑行業(yè)內(nèi)主流產(chǎn)品雙組份聚氨酯膠水實(shí)現(xiàn)粘接任務(wù)。采用雙組份聚氨酯膠水粘接,為了更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品粘接及成型,本研究提出的融合膠接成型工藝以面向行業(yè)產(chǎn)品成型工藝為應(yīng)用對(duì)象,首先是將制造好的基板和面板進(jìn)行潔凈處理后,進(jìn)入自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn),并在產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)基板進(jìn)行精準(zhǔn)融合施膠,再將面板與基板自動(dòng)復(fù)合,復(fù)合后的一體產(chǎn)品直接進(jìn)入采取冷壓工藝,膠黏劑初步固化后可有效防止后續(xù)輸送過(guò)程中的移位,再進(jìn)入烘箱或烘道加速固化,再進(jìn)入加工環(huán)節(jié)直至成品輸出。故采取滿(mǎn)涂的工藝,即最大程度使得膠水均勻涂布在產(chǎn)品上,同時(shí)通過(guò)后期的復(fù)合、冷壓和熱固,能使得最終固化成型的成品夾層中均勻受力,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量粘接。但是,采取雙組份聚氨酯膠水滿(mǎn)涂,會(huì)導(dǎo)致膠水粘度過(guò)低,使得在復(fù)合的過(guò)程、通過(guò)冷壓機(jī)過(guò)程以及進(jìn)入熱固實(shí)現(xiàn)固化前的過(guò)程中產(chǎn)品的粘接效果不可控、不穩(wěn)定,容易出現(xiàn)錯(cuò)位的情況,這是產(chǎn)品生產(chǎn)所不能允許的缺陷。通過(guò)上述分析得到,如果采取雙組份聚氨酯膠水滿(mǎn)涂,則需要膠水低粘度性能參數(shù),則會(huì)改善粘接效果,卻惡化了定位及復(fù)合效果。反之,則有利于定位和復(fù)合效果,卻惡化了滿(mǎn)涂工藝的實(shí)現(xiàn)。這就是TRIZ理論中描述的沖突矩陣?yán)碚摗8鶕?jù)該理論,可采用分割原理,將需求分割成滿(mǎn)涂工藝需求和膠水初定為功能需求兩個(gè)獨(dú)立的因素考慮,提出融合施膠工藝采用的單組份膠初固和雙組份淋膠同步實(shí)現(xiàn)。融合施膠系統(tǒng)主要由輸送輔助臺(tái)、基于直角坐標(biāo)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的雙組份自動(dòng)淋膠系統(tǒng)及搭載的輔助初固用單組份打膠系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)組成。取代了單機(jī)加工、多人參與的工作模式,提高生產(chǎn)節(jié)拍,高效完成大面積涂膠工作任務(wù)以及實(shí)現(xiàn)后續(xù)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中輸送、加工等工藝要求。經(jīng)試驗(yàn)0.2mm膠層固化后拉拔力即滿(mǎn)足1mpa,按照基板尺寸噴膠總數(shù)300cm³,每件膠重400g以下,以600mm噴灑寬度計(jì)算,可在6m/min的送板速度下實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)涂,滿(mǎn)足一般生產(chǎn)節(jié)拍要求。

3.2超大面積淋膠系統(tǒng)

超大面積淋膠系統(tǒng)包括供膠、淋膠、清潔三個(gè)自動(dòng)模塊。供膠模塊主要通過(guò)膠泵對(duì)膠進(jìn)行增壓后,通過(guò)膠管輸送給施膠機(jī)構(gòu)。該模塊由以下部分組成:(1)膠泵膜組及膠路控制單元,包括隔膜泵、高壓過(guò)濾器及空氣調(diào)壓器等;(2)高性能動(dòng)態(tài)混合器,根據(jù)膠水工藝,控制伺服電機(jī)調(diào)整混合頭轉(zhuǎn)速;(3)輸膠管;(4)淋膠閥,通過(guò)膠路閥門(mén)及接頭滿(mǎn)足施膠要求;(5)計(jì)量系統(tǒng)。通過(guò)伺服電機(jī)調(diào)整緊密齒輪計(jì)量泵(A、B膠)。

3.3淋膠機(jī)構(gòu)

淋膠機(jī)構(gòu)使用三自由度機(jī)器人驅(qū)動(dòng),通過(guò)數(shù)控實(shí)現(xiàn)一次大面積淋膠。

3.4自動(dòng)清洗單元

為了防止在生產(chǎn)過(guò)程或停產(chǎn)過(guò)程中雙組份膠水固化,故使用高壓水或?qū)S们逑慈軇?,利用清洗循環(huán)系統(tǒng)對(duì)混料桶至淋膠末端工具進(jìn)行自動(dòng)清洗,如圖6所示。

3.5單組份一拖二供膠單元

單組份MS膠供膠系統(tǒng)適用于5Gal標(biāo)準(zhǔn)包裝硅橡膠,適用粘度500000-1000000cps。供膠系統(tǒng)內(nèi)的膠液的壓力可以通過(guò)氣控調(diào)壓閥控制,可在允許的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié),膠線(xiàn)的直徑可以通過(guò)調(diào)節(jié)膠液的壓力、膠嘴的行走速度及膠嘴口徑的粗細(xì)來(lái)變換。涂膠閥為氣動(dòng)。膠閥的開(kāi)關(guān)由位控系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制,使涂膠過(guò)程膠線(xiàn)粗細(xì)均勻,無(wú)膠堆積、膠線(xiàn)斷等異?,F(xiàn)象。考慮邊界施膠的工作效率,故采用一個(gè)單組份膠泵帶兩個(gè)膠閥。

4總結(jié)

本文應(yīng)用TRIZ理論設(shè)計(jì)的超大面積融合施膠系統(tǒng)能夠同時(shí)對(duì)雙組份膠水和單組份膠水進(jìn)行自動(dòng)施膠,和現(xiàn)有市面上單獨(dú)采取熱熔膠的涂膠機(jī)裝置相比,能夠增加產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品粘接的穩(wěn)定性,同時(shí)具備環(huán)保的優(yōu)勢(shì),整個(gè)系統(tǒng)在不降低效率的情況下,大大提高了產(chǎn)品的粘接質(zhì)量和整體質(zhì)量。通過(guò)實(shí)際工程應(yīng)用,綜合性能優(yōu)良,同時(shí)獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,也證明了TRIZ理論在發(fā)明創(chuàng)新領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

參考文獻(xiàn)

[1]徐起賀,任中普,戚新波.TRIZ創(chuàng)新理論實(shí)用指南[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2011.

[2]張?chǎng)?基于TRIZ理論的起重機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2015(7).

[3]任工昌,田川,王晨,等.基于TRIZ的可重構(gòu)夾具創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2016(3).

作者:梅雪川 高燕 葉敏 郭如峰 郭鵬 單位:國(guó)機(jī)智能(蘇州)有限公司

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