電動車組電氣配線自動下料系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對公司現(xiàn)有電動車紐電氣配線手動下料的現(xiàn)狀，本文采用集成創(chuàng)新的方法，以目前占線境比例60％以上的1.25mm單芯線為摩用對象，設(shè)計了電氣配線自動下料系統(tǒng)，其主要設(shè)備包含：放線機，噴碼機，切線機.機械手、傳遞帶收線機構(gòu)和工控機操作臺六大部分。自主開發(fā)下料系統(tǒng)管理軟件和切線機控制器，擬希望通過此自動下料l系統(tǒng)的開發(fā)，減輕目前較為繁重的工人勞動，并進一步提高電動豐組整車裝配制造效率。

關(guān)鍵詞；電動車組 電氣配線 自動下料系統(tǒng)

中圖分類號.U270 文獻標識碼.A 文童編號：1674-098X(2012)02(b)-0026-02

1引言

隨著我國高速鐵路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，高速鐵路車輛制造的國產(chǎn)化工作已越來越顯得十分重要。南車四方機車車輛有限公司作為國家軌道交通裝備的龍頭骨干企業(yè)，近年來承擔著艱巨的電動車組國產(chǎn)化集成設(shè)計制造任務(wù)。由于電動車組自身的特性需要，在其進行設(shè)計制造的過程中，每節(jié)車輛都需要數(shù)量巨大，尺寸繁雜的電線。而我國傳統(tǒng)的鐵路車輛由于自身不具備動力牽引功能，因此在設(shè)計制造過程中不存在十分復(fù)雜的電線下料問題。隨著電動車組生產(chǎn)任務(wù)的不斷加劇，很多車輛裝備制造企業(yè)都不同程度地面臨著電線下料的新課題。

四方公司目前的電線下料工藝主要以手工為主，具體根據(jù)線型不同手工下線工藝又有所不同。

由于生產(chǎn)任務(wù)較重，造成目前電線下料工人的生產(chǎn)任務(wù)十分繁重，效率較低，且電線標簽一旦出錯查哉起來工作最十分巨大，影響了整個車輛的裝配制造過程。因此急需開發(fā)出針對不同線徑和長度的電線自動下料系統(tǒng)，從而有效減輕工人的勞動強度，整體提高車輛裝配制造的自動化水平。

2自動下料系統(tǒng)設(shè)計

以實際情況較為復(fù)雜的司機室電線下料工作為面向?qū)ο?，開展針對直徑2mm2以下的細線型電線自動下料系統(tǒng)的集成開發(fā)設(shè)計。

2.1系統(tǒng)簡介

電動車組配線放線工藝復(fù)雜、線型繁多，如果延續(xù)目前人工放線的操作模式，產(chǎn)能很難得到進一步提高，工人也無法從繁重的勞動中解放出來。因而對動車組電氣配線工藝的自動下料系統(tǒng)的研究和開發(fā)顯得尤為具有意義。

實際生產(chǎn)中，1.25mm2單芯線占電動車組使用的所有線纜比例為60％以上，此部分線纜數(shù)量龐大，長短不一，由機器代為加工能較大程度提高生產(chǎn)效率。其它型號線纜由于線徑分布較廣，使用機器切割需要頻繁更換線卷，和人工放線相比效率不高。因而初期仍為人工放線，兩種下料方式配合工作，綜合提高生產(chǎn)效率。

目前市場沒有專為鐵路長線加工專門開發(fā)的自動放線系統(tǒng)，在汽車和家電行業(yè)使用較多的自動切線機大都以切割短線為主，且沒有控制和通訊接口，無法實現(xiàn)電腦集中控制。通過對目前配線設(shè)計工藝進行了解以及對相關(guān)設(shè)備廠家的咨詢調(diào)研，本文提出一套自動下料系統(tǒng)的設(shè)計方案，該系統(tǒng)最終目的功能及目標是：實現(xiàn)線束信息數(shù)據(jù)以Excel表格的形式輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)一定的工藝規(guī)則，自動放線、切割，并收集。整個過程工藝數(shù)據(jù)格式無縫連接.最大限度的減少工人和設(shè)計人員的重復(fù)勞動。

2.2主要設(shè)備

自動下料系統(tǒng)包含：放線機、噴碼機、切線機、機械手、傳送帶收線機構(gòu)和工控機操作臺六大部分。

其中放線機用來安裝線卷，由變頻電機驅(qū)動按照設(shè)定的送線速度供線。噴碼機用來向線纜上噴印線號，利用線號區(qū)分切割下來的每一根電纜的身份。切線機完成線纜長度的計量和切割。切割完之后的線纜由機械手和傳送帶收集至集線槽。整套系統(tǒng)由切線機嵌入式處理器和工控機協(xié)調(diào)控制。相關(guān)的控制器和控制軟件自行定制開發(fā)。

2.2.1供線機構(gòu)

供線使用自動張力送線機，由變頻器驅(qū)動供線電機，電磁離合器作為線輥主軸的剎車動力。另常狀態(tài)時可自動緊急制動，并可提供一組緊急制動的信號給控制系統(tǒng)以做出同步響應(yīng)；送線機的相應(yīng)參數(shù)最大供線速度約2m/s，而且在張力調(diào)整輪的在不同位置時，能自動調(diào)整相應(yīng)高、中、低的供線速度，并且高、中、低、三段速度的值，能單獨設(shè)置。以配合不同的線速度要求。目前自動張力送線機仍需要人工安裝和更換線卷。圖1是自動張力送線機的外形圖。

2.2.2切線機

切割線徑：0.5～8mm2)切割長度范圍100-60000mm，脫皮長度0.1-47mm，線材-輸送速度17檔可調(diào)，送線速度最大3.5km/h(0.98m/s)，切割公差：切割總長×-(2％4％)mm(注：視線纜外皮材質(zhì)而定)。

2.2.3噴碼機

由于加工工藝以線束為加工單位，切割完成的所有線纜均收集于線纜收集槽，如果不加以標示，工人無法辨別出每一根線纜的身份，因而必須使用噴碼機在線纜的兩個端頭每隔一定長度噴涂該線纜的線號作為唯一的標識。

考慮到設(shè)備可靠性和噴碼可識別度，噴碼機選用進口自墨噴碼機?？梢允褂肦S232通訊端口與切線機控制器和上位機通訊，按照控制器的指令進行線號的噴涂。

(4)傳送帶及收集機構(gòu)

目前比較成熟的傳送帶單套長度為6m，可多套拼接組合，方便運輸，5套組合長度達到30m，能滿足最長線束的加工要求。傳送帶寬度240mm；傳送帶送線速度2m/s。實際使用設(shè)定為略大于切線機最大切線速度。

2.3控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的核心是一套自主研發(fā)的下料系統(tǒng)管理軟件和切線機控制器。切線機控制器位于切線機內(nèi)部，用于控制切線機完成放線、切線工作。同時控制器通過USB接口與上位機電腦通訊，通過下料系統(tǒng)管理軟件實現(xiàn)對切線機的管理以及數(shù)據(jù)的輸人。操作人員在電腦上即可完成機器參數(shù)的設(shè)置，導(dǎo)入待加工的線束EXCEL列表。同時切線機還對機械手、噴碼機、放線機、傳送帶進行控制，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。

另一方面，生產(chǎn)線各種工作狀態(tài)信息通過電腦顯示出來，比如目前加工的線纜的線號，線束完成進度、以及生產(chǎn)線各個設(shè)備的參數(shù)等。

下料系統(tǒng)管理軟件主要包含3大部分功能：數(shù)據(jù)導(dǎo)人、參數(shù)設(shè)置和信號采集，其中數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊主要用于處理導(dǎo)人的excel文件。系統(tǒng)目前以線束為加工單位。軟件提取出excel列表中特定線型，歸類統(tǒng)計。同時依據(jù)線卷總長計算這一卷線能夠切割出的線纜的分配方案，使線卷剩余的尾段線最短，減少浪費。

3結(jié)語

公司在電動車組電氣配線自動下料系統(tǒng)是整機采購國外進口先進切線系統(tǒng)，還是另行集成開發(fā)，始終存在一定的爭論，為此本文作者根據(jù)多年的電氣配線現(xiàn)場工程經(jīng)驗，提出以下幾項建議僅供參考：

(1)由于材料、制造工藝、設(shè)計理念、質(zhì)量考核標準和主觀意識形態(tài)的差距，國內(nèi)同樣類型的產(chǎn)品除了具有價格上的優(yōu)勢以外，其產(chǎn)品質(zhì)量往往低于進口設(shè)備，如從接口開放、便于二次開發(fā)等角度出發(fā)考慮使用國產(chǎn)設(shè)備進行電線自動下料系統(tǒng)集成，一定要：①通過一定的科學(xué)實驗手段對電線的切割品質(zhì)進行檢驗，檢驗指標包括：絕緣率、內(nèi)芯銅導(dǎo)線的電氣特性等，②集成開發(fā)的自動下料系統(tǒng)應(yīng)采用運籌學(xué)的方法進行工作效率的前期計算，從而為系統(tǒng)開發(fā)提供可行性建議。

(2)國外進口設(shè)備的切線質(zhì)量明顯要高于國內(nèi)設(shè)備，但整體引進國外整機設(shè)備切忌出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象，正像我們軌道交通行業(yè)大量引進國外設(shè)備出現(xiàn)此類問題一樣。完壘按照國外標準、國外技術(shù)工人的操作習(xí)慣開發(fā)的切線設(shè)備是否完全滿足國內(nèi)工人的操作習(xí)慣，是否能夠有機融合到四方公司整個車輛制造的系統(tǒng)流程當中，應(yīng)在設(shè)備引進初期予以重點關(guān)注!