一种单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，包括胶泵、装胶管、压盘、托盘、两液压缸、液压控制系统以及控制电路部分；特征在于：由上至下依次设置有装胶起始位、桶满位和换桶位光电开关，装胶管的末端设置有高粘度液体压力传感器；油箱通过油泵与液压缸的无杆腔相连通，液压缸的无杆腔通过比例阀与油箱相连通；控制电路部分通过检测的光电开关信号和压力传感器的数值控制油泵马达、比例阀进行工作。本实用新型的系统，通过将密封胶压力保持在一定范围内，避免了密封胶的溢出和空气的混入，保证了所灌装的密封胶的质量，具有灌装精度高、劳动强度低、工作效率高、灌装的密封胶质量稳定的优点，便于实现密封连续化、自动化生产。
【专利说明】一种单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，更具体的说，尤其涉及一种可有效地避免密封胶溢出和外界空气进入的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统。
【背景技术】
[0002]单组份聚氨酯密封胶是一种高强度室温湿气固化的粘合剂，在常温及生产过程中呈高粘稠的软膏状，流动性差，粘度很大。该密封胶在桨叶式卧式制胶机内制成后，通常采用由制胶机胶泵自胶腔内泵出，再通过与胶泵出口相接的橡胶软管灌装到装胶桶中的办法分装。这种传统灌装方式采用的是将装胶桶固定，装胶压盘和装胶管随着桶内胶量增加而上升的装胶方式。如附图1所示，给出了传统灌装方式的结构示意图，其中橡胶软管17 —端与胶泵13出胶口连接，另一端与装胶金属压盘5连接，胶泵进口与制胶机14连接。装胶压盘5上装有适当重量的配重物18，压盘5与装胶桶7的内壁之间留有2~3mm供上下活动与排气用的间隙。装胶开始时，将装胶桶7固定到固定底座15上，再将装胶压盘5放于空桶7内，启动胶泵13，密封胶就从制胶机通过橡胶软管进入装胶桶。随着桶内胶量的增加，压盘缓慢上升，至预定位置(桶满)时关胶泵。然后，人工抬起压盘和软管，刮平桶内胶面，最后封桶盖，一个装胶桶的灌装过程就完成了。再放另一空桶，重复同样的灌装过程。
[0003]这种灌装方式存在如下缺点:
[0004]( I)装胶过程中，由于橡胶软管内一直充满温度高达86°C以上的密封胶，并且装胶时软管需反复不断地弯折，使用一段时间后软管就会老化开裂，需经常更换橡胶软管。而废管内存有大量的密封胶无法取出，造成很大的浪费，而且换管本身既费时又费力。
[0005](2)劳动强度大。整 个装胶过程大部分工作靠手工完成，需由多人配合，劳动强度大，且无法实现自动灌装。
[0006](3)灌装效率低。装胶速度慢，工作效率低，不适合连续化生产。
[0007](4)灌装精度低。在装胶过程中由于装胶桶放在台秤上称重，人工关胶泵每次操作的差异性较大，致使每桶的装胶量误差较大，一致性差。灌装精度受操作人员技术水平及责任心影响较大。
[0008](5)装胶质量不稳定。由于灌装过程胶体不可避免地与空气接触，又会影响到罐装到装胶桶内密封胶的储藏期，甚至造成过早结皮、固化等质量事故。
【发明内容】
[0009]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可有效地避免密封胶溢出和外界空气进入的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统。
[0010]本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，包括用于将制胶机中的密封胶抽出的胶泵、用于承载装胶桶的托盘、驱使托盘运动的两液压缸、液压控制系统以及控制电路部分；胶泵的输出端连接有装胶管，装胶管的末端固定有伸入装胶桶中的压盘；托盘上固定有两个导向杆，两导向杆分别与两液压缸的活塞杆相固定；其特别之处在于:由上至下依次设置有检测装胶桶位置的装胶起始位光电开关、桶满位光电开关和换桶位光电开关，装胶管的末端设置有检测密封胶压力的高粘度液体压力传感器；所述液压控制系统包括油箱、油泵、油泵马达、比例阀，油箱通过油泵与液压缸的无杆腔相连通，液压缸的无杆腔通过比例阀与油箱相连通；控制电路部分通过检测的光电开关信号和压力传感器的数值控制油泵马达、比例阀进行工作。
[0011]本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，所述装胶管为倒U形不锈钢管。
[0012]本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，所述压盘的直径比装胶桶的内径小4?6mm。
[0013]本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，所述两液压缸均固定于固定底座上，换桶位光电开关设置于固定底座的上表面上。
[0014]本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，所述液压控制系统还包括单向阀、可调节流阀、卸载电磁阀和溢流阀，单向阀设置于油泵与液压缸之间的管路上，油泵的出口通过溢流阀与油箱相连通，液压缸的无杆腔依次通过可调节流阀、卸载电磁阀与油箱相连通。
[0015]本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，所述控制电路部分包括PLC控制器，装胶起始位光电开关、桶满位光电开关、换桶位光电开关、高粘度液体压力传感器的输出端均与PLC控制器的输入端相连接，PLC控制器的不同输出端分别与胶泵、油泵马达、比例阀、卸载电磁阀的控制端相连接。
[0016]本实用新型的有益效果是:本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，在液压系统对液压缸的控制作用下，可驱使装胶桶进行自动升降；通过装胶起始位光电开关、桶满位光电开关、换桶位光电开关可检测出装胶桶的位置状态，在PLC或工控机控制下，通过高粘度压力传感器实时监测压盘内压力，实现了从空桶检测、上升到位、启动胶泵、根据进胶量自适应式调节装胶桶下移速度、胶满停胶泵等灌装过程的自动化，使得装胶管中的密封胶压力可始终保持在一定的范围之内，避免了密封胶的溢出以及外界气体的混入，保证了所灌装的密封胶的质量，降低了劳动强度，提高了工作效率，减少了操作工人数量，降低了劳动力成本；由于采用光电开关精确定位及桶内胶满时自动停胶泵，使每桶的装胶量不再受操作工人责任心及技术水平影响，大大提高了灌装精度；由于这种灌装方式最大限度的减少了装胶过程密封胶与空气接触的机会，也稳定了灌装的密封胶质量及储存期；另一方面，这种灌装方式有利于实现聚氨酯密封胶整个生产过程的密封连续化。同时，由于装胶管采用不锈钢管，从根本上解决了过去采用橡胶软管易损所造成的浪费及维修量大等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为传统灌装方式的结构原理图；
[0018]图2为本实用新型的自动灌装系统的结构示意图；
[0019]图3为本实用新型中控制电路部分的原理图；
[0020]图4为本实用新型中液压控制系统的原理图；
[0021]图5为本实用新型中控制算法的原理图；[0022]图6为本实用新型的自动灌装系统的灌装方法的流程图；
[0023]图7为本实用新型中通过比例阀控制装胶桶下降的流程图。
[0024]图中:I液压控制系统，2液压缸，3导向杆，4托盘，5压盘，6活塞杆，7装胶桶，8装月父管，9装I父起始位光电开关,10桶满位光电开关,11换桶位光电开关，12闻粘度液体压力传感器，13胶泵，14制胶机，15固定底座，16 PLC控制器，17橡胶软管，18配重物，20油箱，21过滤器，22油泵，23油泵马达，24单向阀，25可调节流阀，26比例阀，27卸载电磁阀，28溢流阀。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0026]如图2所示，给出了本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统的结构原理图，其包括制胶机14、胶泵13、装胶管8、压盘5、托盘4、导向杆3、液压缸2、固定底座15、液压控制系统I以及控制电路部分，所示的制胶机14用于完成单组份聚氨酯密封胶的制作，胶泵13用于将制作好的密封胶泵出。装胶管8为倒U形，装胶管8的一端与胶泵13的输出端相连接，另一端与压盘5相连接，装胶管8选用不锈钢管，以解决采用橡胶软管易损所造成的浪费及维修量大等问题。压盘5在灌胶的过程中处于装胶桶7的内部，以避免密封胶与外界空气的接触。
[0027]两个液压缸2均固定于固定底座15上，液压控制系统I实现对液压缸2的控制。托盘4固定于两个导向杆3上，托盘4实现对装胶桶7的固定和支撑作用。两个导向杆3分别于两个液压缸2的活塞杆6相固定，这样，在液压缸的作用下可驱使托盘4进行升降，即实现了装胶桶7的升降。在右侧的液压缸2上，由上至下依次设置有装胶起始位光电开关9、桶满位光电开关10和换桶位光电开关11，以实现对装胶桶位置的检测。在装胶管8的末端设置有高粘度液体压力传感器12，以便实现对装胶管末端内密封胶压力的检测。其中，当装胶起始位光电开关9检测到装胶桶7处于装胶起始位置时，此时压盘5距离装胶桶7底部的距尚为lOmm。
[0028]如图3所示，给出了本实用新型中控制电路部分的结构示意图，所示的装胶起始位光电开关9、桶满位光电开关10、换桶位光电开关11、高粘度液体压力传感器12的输出端均与PLC控制器16的输入端相连接，PLC控制器16具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，以便实现位置信号和压力数据的测量；PLC控制器16的不同输出端分别与胶泵13、油泵马达23、比例阀22、卸载电磁阀27的控制端相连接，以便控制装胶桶的升降。PLC控制器16可采用带两路模拟量输入\ 一路模拟量输出的S-200型PLC: CPU224XP即可满足系统要求。
[0029]如图4所示，给出了本实用新型中液压控制系统的原理图，其包括油箱20、过滤器21、油泵22、油泵马达23、单向阀24、可调节流阀25、比例阀26、卸载电磁阀27、溢流阀28 ；所示的油箱20通过油泵22与液压缸2的无杆腔相连通，油泵马达23用于驱动油泵22进行工作。通过启动驱动油泵22，可驱使装胶桶7进行上升。液压缸2的无杆腔还通过比例阀26与油箱20相连通，PLC控制器通过对比例阀26的控制，可驱使装胶桶7按照相应速度自适应下降。其中，在油泵22与液压缸2之间还设置有单向阀24，油泵22的出口与油箱20之间还设置有溢流阀28。液压缸2的无杆腔与油箱20之间还依次通过可调节流阀25、卸载电磁阀27相连通，在比例阀26不动作的情况下，通过卸载电磁阀27可控制装胶桶7下降。
[0030]在灌装过程中胶泵13的出胶量是不均匀的，随着制胶机14腔内胶量减少不断变慢，因此装胶时装胶桶的下降速度也不应是匀速运动。当出胶速度快时，装胶桶的下降速度就要适当加快，否则过多的进胶量就会自压盘与装胶桶内壁间的排气缝隙溢出，造成装胶桶装胶量难以控制，使装胶过程失败。而当胶泵出胶速度减慢时，装胶桶下降速度亦要适当调慢，否则空气就会自压盘与装胶桶内壁间的排气缝隙进入装胶桶，使桶内胶中混有空气造成产品质量不合格甚至成为废品。同时，在下降过程中，托盘上的载重随着桶内胶量的增加越来越重。因此，在装胶过程中，装胶桶下降速度须在比例阀的控制下随胶泵出胶量(出胶速度)的变化及时调节，成功的灌装过程实际上是一个装胶桶下降速度跟随胶泵出胶量变化的随动过程。
[0031]在灌装下降过程中，以高粘度压力传感器测得的压盘上方密封胶进胶压力P为控制系统的目标控制量，采用PID调节原理，通过PLC或工控机程序调节比例阀流量以控制装胶桶下降速度V，实现闭环控制，控制算法的原理图如图5所示。
[0032]如图6和图7所示，分别给出了本实用新型的自动灌装系统的灌装方法以及通过比例阀控制装胶桶下降的流程图，其包括以下步骤:
[0033]本实用新型的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统的灌装方法，可以通过以下步骤来实现:
[0034]a).放置装胶桶，在托盘4处于最低位置的情况下，将空的装胶桶7放置于托盘上；
[0035]b).检测是否有装胶桶存在，控制电路部分通过换桶位光电开关11检测托盘上是否有装胶桶存在，如果检测到有装胶桶存在，则执行步骤c);否则，继续检测；
[0036]c).上升至装胶起始位置，通过开启油泵马达23，驱使托盘4上升，当装胶起始位光电开关9检测到托盘到达装胶起始位置时，关闭油泵马达，使装胶桶停留在装胶起始位置；
[0037]d).开启胶泵，控制电路部分打开胶泵13，以便向装胶管8、装胶桶内注入密封胶；
[0038]e).通过比例阀控制装胶桶下降，通过高粘度液体压力传感器12检测装胶管内密封胶的压力，根据检测到的压力大小，通过比例阀26控制托盘4按设定速度下降；
[0039]设能保证装胶合格的装胶管内密封胶的压力范围为
?P.，该步骤可以通过以下步骤来实现:
[0040]e-Ι).判断是否达到(P- + P職)/2，判断高粘度液体压力传感器检测到的压力数
值是否达到(P- + ‘)/2，如果没有达到，继续检测；如果已达到(P- + P.)/2，则开启比例阀(26)，通过比例阀控制装胶桶(7)的下降速度；
[0041]e-2).采集密封胶压力，通过高粘度液体压力传感器(12)检测装胶管末端密封胶的压力P ;
[0042]e-3).判断压力是否过小，判断步骤e-2)中采集的密封胶的压力P是否小于Pffiin-ΔΡ，如果压力P小于Pmil - ΔΡ，则关闭比例阀，执行步骤e-Ι);否则，执行步骤e-4)；[0043]e-4).判断压力是否过大，判断步骤e-2)中采集的密封胶的压力P是否大于P.+ ΔΡ ,如果压力大于P.+ ΔΡ，则执行步骤e-5);否则，执行步骤e_6)；
[0044]e-5).关胶泵，当检测到通过高粘度液体压力传感器(12)检测的密封胶压力达到(^nm + ^Lsk ) /2 时,开启父栗；
[0045]Θ-6).控制装胶桶下降，按照与检测到的密封胶的压力成正比例关系的速度，
控制装胶桶进行下降，以便将装胶管内的密封胶压力维持在合理的范围之内。
[0046]试验证明:下移灌装过程中通过调节比例控制阀流量控制装胶桶下移速度，使压盘上方密封胶进胶压力保持在0.24~0.32MPa内(越稳定效果越好)，灌装过程就可以成功实现。压盘上方密封胶进胶压力低于0.24MPa将有空气自压盘四周进入装胶桶密封胶内，高于0.32MPa时过多的进胶量就会自压盘与装胶桶内壁间的排气缝隙溢出。压盘上方密封胶进胶压力由高粘度压力传感器测得，压力传感器测得的电信号馈送到PLC或工业控制计算机(工控机)的模拟量输入端。
[0047]如果=0.24MPa、Px =0.32MPa、AP =0.01MPa ;比例阀所控制的装胶桶的下降速度与检测到的压力存在如下关系:
[0048]当0.23 MPa ^ P ≤ 0.28 MPa 时，f, = (480P-90.4) mm/min ；
[0049]当0.28 MPa < P ≤ 0.31 MPa 时，F = (1466.7P-366.7) mm/min ；
[0050]当0.31 MPa < P ≤ 0.33 MPa 时，F = (2350P-640.5) mm/min。
[0051]f).判断装胶桶是否已满，通过判断桶满位光电开关10是否有信号输出，来判断装胶桶是否已达到桶满位置，如果检测到装胶桶已满，则执行步骤g)，否则继续装胶并检测；
[0052]g).关胶泵，控制电路部分将胶泵关闭，停止向装胶桶中注密封胶；控制电路部分停止对比例阀的控制；
[0053]h).刮胶作业，托盘由桶满位置再下降一段距离后，进行刮胶作业；
[0054]i).刮胶完毕后，将托盘下降至换桶位置，一个灌装循环完成；更换装胶桶之后，重复步骤b)~h)，进行下一个灌装过程。
[0055]本实用新型的密封胶自动灌装系统及方法，灌装精度高、劳动强度低、工作效率高、灌装的密封胶质量稳定、便于实现密封连续化、自动化生产。
【权利要求】
1.一种单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，包括用于将制胶机(14)中的密封胶抽出的胶泵(13)、用于承载装胶桶(7)的托盘(4)、驱使托盘运动的两液压缸(2)、液压控制系统(I)以及控制电路部分；胶泵的输出端连接有装胶管(8)，装胶管的末端固定有伸入装胶桶中的压盘(5);托盘上固定有两个导向杆(3)，两导向杆分别与两液压缸的活塞杆(6)相固定；其特征在于:由上至下依次设置有检测装胶桶位置的装胶起始位光电开关(9)、桶满位光电开关(10)和换桶位光电开关(11)，装胶管的末端设置有检测密封胶压力的高粘度液体压力传感器(12);所述液压控制系统包括油箱(20)、油泵(22)、油泵马达(23)、比例阀(26)，油箱通过油泵与液压缸的无杆腔相连通，液压缸的无杆腔通过比例阀与油箱相连通；控制电路部分通过检测的光电开关信号和压力传感器的数值控制油泵马达、比例阀进行工作。
2.根据权利要求1所述的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，其特征在于:所述装胶管(8)为倒U形不锈钢管。
3.根据权利要求1或2所述的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，其特征在于:所述压盘(5 )的直径比装胶桶(7 )的内径小4?6mm。
4.根据权利要求1或2所述的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，其特征在于:所述两液压缸(2)均固定于固定底座(15)上,换桶位光电开关(11)设置于固定底座的上表面上。
5.根据权利要求1或2所述的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，其特征在于:所述液压控制系统(I)还包括单向阀(24 )、可调节流阀(25 )、卸载电磁阀(27 )和溢流阀(28 )，单向阀设置于油泵(22)与液压缸(2)之间的管路上，油泵的出口通过溢流阀(28)与油箱相连通，液压缸的无杆腔依次通过可调节流阀(25)、卸载电磁阀(27)与油箱相连通。
6.根据权利要求1或2所述的单组份聚氨酯密封胶自动灌装系统，其特征在于:所述控制电路部分包括PLC控制器(16)，装胶起始位光电开关(9)、桶满位光电开关(10)、换桶位光电开关(11)、高粘度液体压力传感器(12)的输出端均与PLC控制器的输入端相连接，PLC控制器的不同输出端分别与胶泵(13)、油泵马达(23)、比例阀(22)、卸载电磁阀(27)的控制端相连接。
【文档编号】B67C3/30GK203428899SQ201320492316
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】夏业启, 徐锡治, 程华庆, 杨敏鹏 申请人:山东北方现代化学工业有限公司