PUR热熔胶涂胶机在抽油烟机产品中的应用

梅雪川 梁艺瀚 郭如峰 曹 飞

（国机智能科技有限公司，广州 510700）

引言

随着自动化技术的发展，厨电行业烟机在一些零件粘接应用中，通常采用单组份硅酮胶和双组份硅酮胶自动涂胶机。使用单组份硅酮胶自动涂胶机完成涂胶任务后，还需要人工配套VHB胶带进行辅助粘接，以弥补初粘力不足的缺点。尽管如此，完成全部工序后的烟机零件仍然需要放置数小时才能移动，不能承受装配受力。所以，在进入下一道装配工序前需要占用较大的场地，生产效率较低。采用双组份硅酮胶涂胶机实现粘接任务，大大缩短了固化时间，但是其适合连续出胶粘接零件。不连续出胶时，他的胶水粘接力有所下降。因此，为了满足烟机产品高效生产的需求，急需一种新的工艺和配套设备实现智能粘接。

PUR热熔胶在加热后熔融，通过手动打胶装备或自动打胶机将其涂覆在基材表面，被粘物粘合后冷却后实现粘接效果[1]。近几年，国外的众多PUR热熔胶公司不断开发新产品，如美国的 Bostin、H.B.fuller、National、Starch、Asland和3M等公司，每年有数亿美元的销售额。而在反应型热熔胶中，湿固化聚氨酯热熔胶是其中最典型的代表，发展相当迅速[2]。

目前，在汽车工业、书刊装订和制鞋工业等行业中，PUR热熔胶的应用前景十分广阔。国内外已有PUR热熔胶应用与车灯粘接的案例，并正在逐步向其他行业推广。近期，PUR热熔胶涂胶机成功应用于厨电行业抽油烟机零件粘接。

1 抽油烟机零件对粘接自动化的要求

随着社会经济和科技的迅速发展，包含抽油烟机厨电制造企业在内的各大企业都在不断向自动化方向发展，而生产线对于实现用户企业的自动化生产起着重要的作用。以抽油烟机产品为例，越来越多的抽油烟机生产厂家的生产线中出现了各种更先进的涂胶机设备，并与其他配套设备如上下料机械手、自动装配机械手和自动保压机等配合工作，从而更好地实现了企业整体的自动化发展需求。根据抽油烟机的装配和使用环境要求，抽油烟机的涂胶工艺需要满足短时间内有较高的初始粘接强度，使零件被粘接后可以移动、进行受力装配等后续自动化操作，并要经受油烟、水蒸气、油污调料和清洁剂等长时间的侵蚀而不发生老化，如图1所示。

图1 烟机自动化工艺需求

2 PUR热熔胶智能涂胶的先进性

目前，抽油烟机产品零件粘接应用主要使用硅胶，尤其是以单组份硅酮胶为主要应用。相比之下，双组份硅酮胶的应用较少，而PUR热熔胶属于新兴的一种应用趋势。一般地，单组份硅胶为湿气固化，常为脱醇型。该类自动化涂胶机应用很成熟，但是依然是零件的初始粘接强度差、固化时间长、占用场地大且生产周期长。双组份硅酮胶一般为10:1脱醇型，但需要专门的供胶系统对AB胶进行混合。一般来说，这类涂胶机的供胶系统设备成本较高，且在实际生产使用过程中容易出现胶水混合不均匀的情况，直接影响粘接强度。PUR热熔胶的特点是初粘接强度较高和开放时间短，所以适用于自动化生产，缺点是耐高温性能较差，最高耐热150℃。一般地，在实际应用场合中，采取PUR热熔胶涂和单组份硅胶两种工艺配合使用。PUR热熔胶主要起替代VHB双面胶的作用，增强初粘力，节省空间。两种工艺的高效融合可以采用同一涂胶机本体实现，节约设备的成本投入。表1为几种涂胶机性能的对比。

3 PUR热熔胶自动涂胶与VHB胶带自动粘接方案对比

本文对比了PUR热熔胶和VHB胶带的自身特性及其相关自动化应用现状，如表2所示。从分析中可以看出，采用基于PUR热熔胶的自动涂抽油烟机的自动化产品，现有的机械化、自动化程度高，不仅可以迅速提高产品质量，而且在实际使用过程中因为静止时间缩短，可以节省大量空间。

通过PUR热熔胶自动涂胶代替VHB胶带自动化粘接或人工粘接，将PUR热熔胶自动涂胶和传统单组份有机硅涂胶自动涂胶进行结合，有效提高了生产效率，创新地得到了一种新的自动化涂胶工艺。

4 PUR热熔胶自动涂胶的工艺

4.1 温度控制功能

PUR供胶机由主机、喉管和自动胶枪三部分组成。它采用渐进式融化加热原理，加热盘位于胶质上方。当加热盘加热时，仅上面一层胶与加热盘接触，使之达到熔点而融化；胶桶下部分不加热，避免胶水长时间加热而老化变质。精密齿轮泵、气动回流阀、变频器和电机高效组合，无极变频调速与气动回流阀自我反馈调节，精确控制胶量输出。涂胶机器人可通过与供胶系统的通信，实现涂胶过程中供胶参数的实时监控，监控部件温度、欠温/超温故障和热熔胶液位等，最终实现涂胶过程的稳定性和高可靠性。图2为PUR热熔胶涂胶应用研究工艺图。

表1 几种涂胶机对比

性能 PUR热熔胶 VHB胶带粘接开放时间 几秒至及几十分钟 灵活受温度影响 是 否粘接成本 中 较高粘接是否需要加热 是 否实现自动化的复杂程度 低 中实现自动化的可靠性 高 中实现自动化的生产效率 高 中实现自动化的设备投入 高 中实现自动化的通用性 高 中自动化

图2 PUR热熔胶涂胶应用研究工艺图

4.2 胶线质量控制功能

示教器是示教再现型涂胶机器人的重要组成。通过近几年的技术发展，它已从落后的单一的命令输入、代码显示的工具，升级为一个相对独立的系统。它包含了示教、编程、测试、维护、文件管理、系统设置和位姿状态显示等多种功能，在各种涂胶机应用中发挥着越来越重要的作用。操作过程中，需选择及优化涂胶机器人位置点，选取适合的PL位置精度，最终实现涂胶机器人的精密动作要求，解决胶线长宽稳定性控制、胶水出胶大小头控制和拉丝不良的工艺问题。

为了有效避免两次对中完成定位的缺点，通过增加视觉辅助定位模块，可高精度、快节拍地一次完成对中定位功能，大大缩短生产节拍，节约时间，有效降低了下一步实现自动装配和自动保压的技术难度，提高了整线自动化实现的可能性。基于机器视觉技术可在涂胶过程中控制胶线质量，保证胶线质量一致性，大大提高涂胶速度和生产节拍，充分发挥涂胶机器人设备的使用效率。

图3为PUR热熔胶涂胶机现场。

图3 PUR热熔胶涂胶机现场

5 未来发展趋势

5.1 涂胶机器人与外围设备的协调控制技术

随着技术的发展，涂胶机器人系统已不是一个独立工作单元，它与涂胶工装卡具、供胶泵、打胶枪和系统控制柜等构成了一个涂胶机器人系统，与外围各类配套设备功能配合、信息交互，协作完成最终的涂胶非工作任务，从而实现对产品高效自动化的最终目标。所以，在如今的涂胶机器人系统研制时，一般不单独考虑单个子系统的设计和实现的复杂程度，而是按照整个涂胶系统中的任务划分，从物理、逻辑和功能上做出区分，形成功能相对独立的智能环节单体，再将各个智能单体通过配合，组成一个功能完整的涂胶机器人系统[3]。

5.2 多传感信息智能融合技术

在机器人系统中，新传感技术的应用层出不穷，如超声波触觉传感器、基于光纤陀螺惯性测量的3D运动传感器等[4]。以智能涂胶机器人应用为例，单独的传感器信号可靠性较低，无法实现复杂情况下涂胶机器人快递、准确涂胶的目的。所以，需要多种智能传感器的相互融合，使整个智能涂胶机器人系统可以同时处理多种传感信息，做出快速且精准的判断，大大提高整个系统的可靠性。例如，视觉引导和视觉检测技术可以分别应用于前端和后端。涂胶过程中的流量控制传感器和温度控制传感器则用于保证涂胶胶线质量。

6 结 语

PUR热熔胶涂胶机器人采用新一代性能优越的粘接剂为应用对象，具有广阔的应用领域和发展前景，操作简单，快速粘接，易于整线的自动化改造升级。公司将PUR涂胶和传统单组份有机硅涂胶进行结合，克服不同种类胶粘剂的相斥性，成功地应用于抽油烟机的自动化涂胶工艺。该类涂胶机在抽油烟机行业的应用，具有巨大的经济效益和社会价值。

[1]程时远，李盛彪，黄世强.胶黏剂[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]雷云飞，邓娟，欧静，等.PUR热熔胶研究进展[J].粘接，2017，（12）：57-61.

[3]梅雪川，葛光军，林粤科，等.涂胶机器人技术现状与发展趋势[J].现代制造技术与装备，2016，1（3）：159-160.

[4]朱万辉.七自由度焊接机器人控制系统设计[D].马鞍山：安徽工业大学，2012.