高性能桶塞上盖机的研究和应用

日本新日钢桶有限公司

译/孟玲美

一、目的

1、剔除有缺陷的配件和对角线超差的桶盖（制造一台合适的设备）。

2、使桶盖拧紧力矩稳定，并对参数进行管理分析（制造一台最终的拧盖设备）。

发展背景：

开发的设备正在每一个工厂开始安装。最终的拧紧装置和设备配件分别于2010年8月和2012年3月，被安装在Sagamihara工厂。最终拧紧设备于2012年2月安装在Sanyo工厂。

当然，Osaka工厂和Nagoya工厂也预定安装这些设备。

二、桶塞上盖设备

1、发展背景

（1）以前的设备的结构和问题

① 这个活塞装置的小机构，非常的实用。

② 这个设备不能处理倾斜的法兰。

③ 活塞和桶口法兰中心对齐不太准确。

（2）对于以前设备结构的改进。

① 更加实用的活塞装置小机构。

② 由于采用了球形的转动装置，能够处理倾斜的法兰。

③ 依然不能使活塞和法兰准确的中心对齐。

2、正确使用的三大条件

以往的经验提示我们，有三个条件影响着设备的正确使用：

① 一定要跟踪检测法兰的情况，一般的倾斜都是由于桶顶翘由造成的。

② 排除法兰与桶塞中心不能对齐的主要问题。

③ 对活塞的压力大小进一步优化。

对此，需要研发一个设备解决上述三个问题。

3、设备改进后与改进前的比较

4、设备研发简介

【法兰倾斜的跟踪】

（1）将上盖装置与升降装置分开，使主盖装置可以沿着桶顶表面倾斜。

（2）使上盖装置在桶顶垂直方向上可上下移动。

（3）最后，使上盖装置与倾斜法兰呈垂直状态。

【防止中心错位】

桶塞旋转的部分包括三层，包含带辊的X、Y方向导向装置。使活塞中心向法兰中心位置3mm范围内滑动。

上盖装置

装置内部

【优化活塞的压力】

通过安装有专用升降缸的旋转轴，合并两个监测机构和三个电磁阀，使压力可以自动调整。

5、在线安装

6、时间图

7、总结

（1）上盖缺陷率

从2%降低到0.1%。

（2）可以确认，通过符合三个条件的硬件的正确安装，在开发的初期时间已经交付使用。

三、桶塞最后拧紧设备

1、发展背景

以前设备结构上存在的问题

（1）通过调整气缸上的弹簧来调节拧紧扭矩的大小。

（2）存在问题

① 扭矩大小不能够定量设置。

② 因为在用户使用中扭矩不确定的变化，所以有关桶塞松动质量问题会经常出现。

因此需要研发具有扭矩反馈控制的设备。

2、改进前后设备的对比

3、改进后的设备简介

特点：当拧紧完成时，扭矩会反馈系统，系统给出最大扭矩值，设定的值和实际值分别显示。使用可变速度调节器，转速随扭矩的变化而变化。可以对各种不同尺寸的钢桶产品及不同的桶塞类型进行工作。

控制器可以连接到PLC或触摸屏进行操作。

拧紧精度：1%FS→50N?m×1%＝±0.5N?m

最小输出设备：0.01N?m

4、检查伺服拧紧设备的精密度（离线测试）

（1）橡胶密封圈

（2）弹性塑料密封圈

① 拧紧扭矩的实际数据可以被再现，并且能记录每一个小的变化。

② 扭矩的同一组数据表明，实际上，橡胶密封圈比弹性塑料密封圈扭矩小一些。

③ 根据与设定值相比的实际数据，分别绘制一个橡胶密封圈和弹性塑料密封圈的线性曲线。

可以确定，扭矩重复精度高，该设备是有效的。

【参考】使用扭力扳手进行扭矩测量的说明：

① 测量用的是下列照片中所示的扭力扳手类型。

② 测定扭矩值都采用桶塞紧固的方向。

③ “采用扭力扳手测定扭矩值”是当拧紧头开始以1rpm的低转速来移动桶塞时，在紧固方向上的扭矩值。

5、在线安装

6、时间图

7、在线扭矩精度

改进后大大地减少了扭矩的变化

7、总结

质量方面的改进：

（1）拧紧装置是可以控制和设置的。

（2）拧紧力矩稳定可靠。

（3）可以进行数据管理。

提高质量，并可纳入一个强大的质量管理体系中：

（1）扭矩稳定

拧紧扭矩可以根据不同类型的桶塞进行设置，并可以进行速度的控制和设定。

空气压力和机械精度的变化因素对扭矩不产生影响，而且扭矩值的精度偏差可重复调整。

（2）可以保存扭力数据

可以保存大量的扭据数据，从而可以对定量值和趋势进行管理。

（3）对拧紧扭矩误差的检测

能够设置最大和最小扭矩的范围，超出范围会发出警告，并指明有缺陷的钢桶。