TRIZ下的超大面积融合施胶系统设计

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【摘要】triz理论源于前苏联，流行于全世界的发明创新问题解决理论。本文针对现有的大面积产品粘接存在的涂胶效果、涂胶效率和涂层均匀性等质量下降的问题，应用TRIZ理论有关原理，推导解决方案，并设计与现有工艺、现有机构完全不同的系统，结果表明该超大面积融合施胶系统在不影响生产效率和环境下，大幅提高产品粘接效果。

【关键词】智能涂胶；TRIZ理论；融合施胶

智能胶接系统在制造业中应用非常广泛，工程中需要粘接密封的产品逐步从最初的电子产品、家电产品等到建筑类板材产品的演变。目前，针对超大面积的产品施胶大部分采用热熔胶工艺完成，但是受热熔胶胶水技术限制，基于该胶水工艺的胶接系统存在施胶效率低、受温度影响大、产品粘接质量不稳定，不环保等问题。因此如何针对超大面积的产品提高胶接效率，是目前行内迫切需要解决的一个课题。本文从TRIZ理论着手，创新的对融合施胶工艺在超大面积胶接系统中的应用提出新的设计方法。

1TRIZ理论解决问题概述

TRIZ理论是在1946年由前苏联阿奇舒勒博士创立，阿奇舒勒博士和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具，使用微观物场变换法和宏观矛盾矩阵法进行研究。TRIZ理论引入中国时间较短，但它已逐渐得到国内许多科研结构、公司和专家的重视，同时，通过国家的大力推广与普及，已得到广泛应用并成为我国建设创新型国家的重要举措[1]。

2设计问题描述

以面向装修行业产品成型工艺为例，首先是将制造好的基板和面板进行洁净处理后，进入自动生产线，并在产线上对基板进行精准施胶，一般采用PUR热熔胶实现胶接作用。再将面板与基板自动复合，复合后的一体产品由于PUR热熔胶固化时间段的特性，通过冷压工艺直接进入加工环节。由于PUR热熔胶胶接工艺的粘接力受温度影响较大，胶黏剂成本较高的原因，急需提出一种新的胶接工艺和胶接方法。

3基于TRIZ理论的超大面积融合施胶系统设计

本文使用矛盾冲突矩阵方法对超大面积融合施胶系统设计进行分析。

3.1冲突矩阵的原理

冲突矩阵原理的核心内容包括39个标准工程参数、40条发明原理、技术冲突和冲突矩阵、物理冲突与分离原理[3]，其解决问题的一般过程如图1所示。 通过上述步骤，进一步对替代PUR热熔胶以解决行业内各种问题加以分析，为了实现高质量粘接，同时兼具环保要求，可以采取胶黏剂行业内主流产品双组份聚氨酯胶水实现粘接任务。采用双组份聚氨酯胶水粘接，为了更好的实现产品粘接及成型，本研究提出的融合胶接成型工艺以面向行业产品成型工艺为应用对象，首先是将制造好的基板和面板进行洁净处理后，进入自动生产线，并在产线上对基板进行精准融合施胶，再将面板与基板自动复合，复合后的一体产品直接进入采取冷压工艺，胶黏剂初步固化后可有效防止后续输送过程中的移位，再进入烘箱或烘道加速固化，再进入加工环节直至成品输出。故采取满涂的工艺，即最大程度使得胶水均匀涂布在产品上，同时通过后期的复合、冷压和热固，能使得最终固化成型的成品夹层中均匀受力，实现高质量粘接。但是，采取双组份聚氨酯胶水满涂，会导致胶水粘度过低，使得在复合的过程、通过冷压机过程以及进入热固实现固化前的过程中产品的粘接效果不可控、不稳定，容易出现错位的情况，这是产品生产所不能允许的缺陷。通过上述分析得到，如果采取双组份聚氨酯胶水满涂，则需要胶水低粘度性能参数，则会改善粘接效果，却恶化了定位及复合效果。反之，则有利于定位和复合效果，却恶化了满涂工艺的实现。这就是TRIZ理论中描述的冲突矩阵理论。根据该理论，可采用分割原理，将需求分割成满涂工艺需求和胶水初定为功能需求两个独立的因素考虑，提出融合施胶工艺采用的单组份胶初固和双组份淋胶同步实现。融合施胶系统主要由输送辅助台、基于直角坐标执行机构的双组份自动淋胶系统及搭载的辅助初固用单组份打胶系统、集成控制系统组成。取代了单机加工、多人参与的工作模式，提高生产节拍，高效完成大面积涂胶工作任务以及实现后续连续生产过程中输送、加工等工艺要求。经试验0.2mm胶层固化后拉拔力即满足1mpa，按照基板尺寸喷胶总数300cm³，每件胶重400g以下，以600mm喷洒宽度计算，可在6m/min的送板速度下实现满涂，满足一般生产节拍要求。

3.2超大面积淋胶系统

超大面积淋胶系统包括供胶、淋胶、清洁三个自动模块。供胶模块主要通过胶泵对胶进行增压后，通过胶管输送给施胶机构。该模块由以下部分组成：（1）胶泵膜组及胶路控制单元，包括隔膜泵、高压过滤器及空气调压器等；（2）高性能动态混合器，根据胶水工艺，控制伺服电机调整混合头转速；（3）输胶管；（4）淋胶阀，通过胶路阀门及接头满足施胶要求；（5）计量系统。通过伺服电机调整紧密齿轮计量泵（A、B胶）。

3.3淋胶机构

淋胶机构使用三自由度机器人驱动，通过数控实现一次大面积淋胶。

3.4自动清洗单元

为了防止在生产过程或停产过程中双组份胶水固化，故使用高压水或专用清洗溶剂，利用清洗循环系统对混料桶至淋胶末端工具进行自动清洗，如图6所示。

3.5单组份一拖二供胶单元

单组份MS胶供胶系统适用于5Gal标准包装硅橡胶，适用粘度500000-1000000cps。供胶系统内的胶液的压力可以通过气控调压阀控制，可在允许的范围内任意调节，胶线的直径可以通过调节胶液的压力、胶嘴的行走速度及胶嘴口径的粗细来变换。涂胶阀为气动。胶阀的开关由位控系统协调控制，使涂胶过程胶线粗细均匀，无胶堆积、胶线断等异常现象。考虑边界施胶的工作效率，故采用一个单组份胶泵带两个胶阀。

4总结

本文应用TRIZ理论设计的超大面积融合施胶系统能够同时对双组份胶水和单组份胶水进行自动施胶，和现有市面上单独采取热熔胶的涂胶机装置相比，能够增加产线生产效率，提高产品粘接的稳定性，同时具备环保的优势，整个系统在不降低效率的情况下，大大提高了产品的粘接质量和整体质量。通过实际工程应用，综合性能优良，同时获得了良好的经济效益，也证明了TRIZ理论在发明创新领域的应用潜力。

参考文献

[1]徐起贺,任中普,戚新波.TRIZ创新理论实用指南[M].北京:北京理工大学出版社,2011.

[2]张鑫.基于TRIZ理论的起重机创新设计研究[J].起重运输机械,2015(7).

[3]任工昌,田川,王晨,等.基于TRIZ的可重构夹具创新设计研究[J].组合机床与自动化加工技术,2016(3).

作者：梅雪川 高燕 叶敏 郭如峰 郭鹏 单位：国机智能(苏州)有限公司