雙軌輸送設(shè)備在客車陰極電泳涂裝線上的改善措施

張聰炳， 王志輝， 鄭家杰， 沈義清， 白 云

(江西博能上饒客車有限公司， 江西 上饒 334000)

客車因種類多、車身長(zhǎng)的特點(diǎn)導(dǎo)致其車身在陰極電泳輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)上必須有一定的兼容性，工況范圍要考慮已有車型及將來(lái)的發(fā)展空間，應(yīng)選擇在最低投入和最優(yōu)運(yùn)行成本的情況下，滿足企業(yè)所有車型使用的輸送設(shè)備[1-3]。本文介紹一種用于前處理電泳線輸送工件的雙軌輸送自動(dòng)化設(shè)備，并結(jié)合其存在的問題提出了幾點(diǎn)改善建議。

1 雙軌輸送設(shè)備配置與布置

1.1 總體描述

車身通過行車吊掛到地面滑橇輸送線上，車身運(yùn)行到清理工位等待，前處理電泳雙軌自行小車吊具下降到位并發(fā)出信號(hào)，橇體與工件輸送到轉(zhuǎn)掛工位(上件工位)，到位后橇體定位并發(fā)出信號(hào)，雙軌自行小車吊具開始上升，將橇體與工件吊起，從而完成自動(dòng)轉(zhuǎn)掛。吊具為門形兜底擺動(dòng)吊具。

在前處理電泳線上，雙軌自行小車要完成工件預(yù)脫脂、脫脂、磷化、電泳等工序內(nèi)容。電泳后的工件與橇體在下件工位自動(dòng)轉(zhuǎn)掛到輸送輥床上，吊具到位后發(fā)出信號(hào)，工件與橇體運(yùn)行進(jìn)入滑橇輸送系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，電泳線雙軌自行小車帶吊具上升運(yùn)行到接件工位等待下一個(gè)循環(huán)[4-5]。

電泳線采用的是國(guó)際領(lǐng)先的噴浸結(jié)合、間歇式輸送的生產(chǎn)方式，即由自動(dòng)化空中輸送設(shè)備吊裝工件依次浸入各個(gè)槽體，并在某些槽體上部對(duì)工件進(jìn)行噴淋。通過噴淋與輸送自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了最合適的工藝節(jié)拍和各道工序的時(shí)間精確到秒，是保證前處理電泳質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

相比傳統(tǒng)的地面輸送系統(tǒng)，雙軌小車懸掛輸送系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)[6-7]：

1) 空間立體化?？臻g立體布置工藝線路，不占用過大生產(chǎn)場(chǎng)地，節(jié)約整體投資。

2) 自成體系。在相對(duì)獨(dú)立的空間完成前處理電泳線的輸送，速度可調(diào)、載物車位置反饋。同時(shí)有積放儲(chǔ)存和擴(kuò)建的功能，為提產(chǎn)和緩沖提供潛能。

3) 柔性化輸送線。針對(duì)不同尺寸的工件，調(diào)整各工藝參數(shù)(輸送節(jié)拍、各工藝工作時(shí)間、線路等)。

4) 專用性。雙軌小車懸掛輸送機(jī)獨(dú)創(chuàng)了一種適用于寬體、重載和大工件的新型懸掛輸送設(shè)備系統(tǒng)，非常適合客車這種工件的電泳要求。

1.2 技術(shù)配置

自行小車系統(tǒng)主要由載物車組(含升降機(jī)構(gòu)、吊具)、平移車組、軌道系統(tǒng)、維修段、滑觸線、拖纜、立柱鋼結(jié)構(gòu)、安全網(wǎng)、維修平臺(tái)及電控系統(tǒng)等組成。它的輸送原理是：載物車組行走通過電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，升降采用2組電機(jī)減速器帶動(dòng)4條皮帶使吊具升降，在槽內(nèi)可傾斜擺動(dòng)5°。軌道選用高強(qiáng)度耐磨材料，軌道的吊裝采用C型鉤吊裝?；|線敷設(shè)在軌道的腹板上，載物車組上裝有集電器，每個(gè)載物車組安裝有雙頭電刷，保證動(dòng)作可靠。安裝時(shí)沿軌道敷設(shè)鋼梁[8-11]。

1) 載物車組。由1輛主小車和4輛副小車組成。主小車由電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，具有運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、使用可靠的優(yōu)點(diǎn)。由副小車組組成承載車組，采用4車組8個(gè)車輪結(jié)構(gòu)形式，車輪采用外包聚氨酯，每輛小車安裝有專門設(shè)計(jì)的側(cè)向?qū)л?，能有效地抑制和減緩小車的側(cè)向擺動(dòng)，能有效地減少停車和起步時(shí)的前后晃動(dòng)；為保證小車運(yùn)行的平穩(wěn)性，應(yīng)保證電刷與導(dǎo)電滑觸線的良好接觸，也可減少由于接觸不實(shí)而產(chǎn)生的打火花的現(xiàn)象。載物車之間具有積放功能，防止發(fā)生碰撞。

2) 平移車組。全線共2輛平移車組。其構(gòu)成為：以電機(jī)減速機(jī)齒輪齒條為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行車組、4輛副小車組成平移車組，行走速度1.5～15 m/min變頻可調(diào)。平移車組設(shè)有活動(dòng)擋塊，運(yùn)行到斷軌處端頭活動(dòng)擋塊自動(dòng)打開，防止載物車組失靈時(shí)滑落。平移車組上還設(shè)有定位裝置，保證平移車組上的載物車軌道對(duì)軌的準(zhǔn)確性。

3) 升降機(jī)構(gòu)。采用電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)4條進(jìn)口皮帶升降。起升速度(變頻調(diào)速)2～8 m/min，每套升降機(jī)構(gòu)配置極限限位開關(guān)，確保上位、下位、轉(zhuǎn)掛及工件5°傾斜擺動(dòng)及出槽5°瀝水的位置準(zhǔn)確可靠。

4) 吊具。吊具采用門形兜底左右擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，吊具用管材和板材焊接而成，吊具下部?jī)蓚?cè)設(shè)有連接桿保證兩吊桿間位置的準(zhǔn)確及工件在槽內(nèi)動(dòng)作平穩(wěn)，吊具制作用專用工裝夾具，在上位時(shí)有導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套配合保證運(yùn)行時(shí)無(wú)擺動(dòng)。吊具具有足夠的剛度及強(qiáng)度，外形美觀，安全可靠。吊具上方設(shè)置防污盤，可覆蓋整個(gè)驅(qū)動(dòng)及承載輪組，確保無(wú)污物下落，保證槽液及工件質(zhì)量。

5) 滑觸線和集電器。該部件關(guān)鍵且易損，保證集電器與滑觸線接觸良好是設(shè)計(jì)必須考慮的重點(diǎn)之一。

6) 維修段。必須設(shè)置維修段，包括維修走臺(tái)，便于維修小車系統(tǒng)而不影響生產(chǎn)。

7) 吊掛鋼結(jié)構(gòu)及安全網(wǎng)。沿軌道鋪設(shè)熱軋鋼梁用來(lái)吊掛承載軌道，設(shè)備下方均設(shè)有安全網(wǎng)(轉(zhuǎn)掛點(diǎn)除外)和檢修走臺(tái)，方便設(shè)備的巡檢及維修。所有結(jié)構(gòu)滿足剛度及強(qiáng)度的使用要求，外形美觀。

8) 導(dǎo)電銅排。電泳工位設(shè)有導(dǎo)電銅排，材料為15 mm厚的鈹銅合金，保證彈簧電刷與銅排接觸良好，導(dǎo)電銅排與吊掛梁間有良好絕緣，銅排下方裝有雜物盤，防止銅屑、碳粉等雜物落入電泳槽液體中。

9) 工序工位。車架及吊具運(yùn)行到工序工位自動(dòng)停止。吊具自動(dòng)下降，按工序要求動(dòng)作，完成工序要求動(dòng)作及時(shí)間后上升到位自動(dòng)停止，自動(dòng)行走。前后工位連鎖。

10) 電氣控制系統(tǒng)。雙軌自行小車電氣控制系統(tǒng)由PLC及無(wú)線通訊組成，系統(tǒng)采用無(wú)線控制方式，系統(tǒng)設(shè)置以太網(wǎng)接口，系統(tǒng)包含橫移小車的控制。其中PLC作為智能控制器完成工序動(dòng)作的控制，并進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的采集；在PLC控制柜門上安裝一個(gè)操作員接口，顯示設(shè)備運(yùn)行狀況、故障報(bào)警、故障記錄等；現(xiàn)場(chǎng)所有操作電器、檢測(cè)元件、執(zhí)行電器全部連接到網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)控制。

1.3 雙軌輸送設(shè)備的布置

為實(shí)現(xiàn)涂裝車間工序完善、工藝先進(jìn)、自動(dòng)化程度高的設(shè)計(jì)原則，電泳線布置在車間面積為6萬(wàn)m2的規(guī)則矩形(200 m×300 m)內(nèi)，在空間足夠的情況下，為應(yīng)對(duì)客車復(fù)雜車型的情況，從整體布置上來(lái)看，一字型布置比U字型布置更節(jié)省空間、工藝流程更流暢。

雙軌線主要服務(wù)于電泳線，也必須根據(jù)電泳槽的布置來(lái)規(guī)劃配置。目前電泳槽根據(jù)成熟的工藝布置，分別為上件、預(yù)脫脂、脫脂、水洗1、水洗2、表調(diào)、磷化、水洗3、水洗4、純水洗1、陰極電泳、UF1水洗、UF2水洗、純水洗2、下件、平移車工位，那么雙軌就要布置這些相應(yīng)的工作工位，利用電泳槽的上空進(jìn)行布置，傳統(tǒng)布置如圖1所示。

每個(gè)載物車及平移車都有對(duì)應(yīng)的PLC控制單元通過上位機(jī)來(lái)記錄和交互數(shù)據(jù)，記錄準(zhǔn)確的位置信息。再通過變頻電機(jī)及編碼器來(lái)精確定位。

圖1 傳統(tǒng)布置圖

2 存在的問題與改善措施

1) 軌道布局改善。在方案初定階段時(shí)，以往軌道有一種圓弧型的布置(圖1中的A處)如圖2所示，此種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資低。但這種圓弧型輸送軌道使用一段時(shí)間后，經(jīng)常出現(xiàn)卡軌現(xiàn)象,影響正常生產(chǎn)。這是由于雙軌的內(nèi)外軌的轉(zhuǎn)彎半徑不一致，長(zhǎng)時(shí)間使用或制造誤差的影響會(huì)導(dǎo)致變形。本文將弧度軌道卡軌的結(jié)構(gòu)改進(jìn)成平移車轉(zhuǎn)運(yùn)的模式，如圖3所示，通過在載物車更高的位置上布置平移車系統(tǒng),使平移車下方安裝的軌道與載物車的軌道平齊對(duì)接，完成變向90°來(lái)形成閉環(huán)輸送載物車，在結(jié)構(gòu)上避免了卡軌，使運(yùn)行更加穩(wěn)定、設(shè)備壽命更長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用也更低。

圖2 圖1中A處的圓弧型輸送軌道示意圖

圖3 平移車載物車系統(tǒng)布置示意圖

2) 節(jié)拍改善。圖1設(shè)計(jì)雙軌的節(jié)拍是12 min，存在巨大的產(chǎn)能和能源浪費(fèi)的問題。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)各槽體工位和瀝水工位加上上下件的工位一共有17個(gè)，脫脂與電泳工藝消耗時(shí)間最長(zhǎng)，為4 min，加上上下噴淋轉(zhuǎn)運(yùn)的時(shí)間(1.5 min左右)，節(jié)拍做到6 min是完全可能的，節(jié)拍提升50%，只需增加6個(gè)載物車組即可，后續(xù)電泳烘干在緩存區(qū)域增加一條線即可滿足。這樣在電泳線完全開啟的情況下，提產(chǎn)一倍，相對(duì)節(jié)能一半，這對(duì)電泳線這種能耗大戶來(lái)說是一個(gè)巨大的改善。

3) 布局及結(jié)構(gòu)改善。傳統(tǒng)布置圖的結(jié)構(gòu)存在2個(gè)問題：一是下件點(diǎn)瀝水空間不夠而上件點(diǎn)卻有較大空間余量，如圖1中的B處；二是上件點(diǎn)選擇在平移車工位，對(duì)平移車的軌道與載物車的軌道對(duì)接穩(wěn)定性要求很高，如圖1中的C處。

圖4 圖1中B處的改善：增加下件處瀝水工位

圖5 圖1中C處的改善：調(diào)整件工位到橫軌端頭處

將雙軌相對(duì)槽子下移一個(gè)工位，上下件工位布置在平移車的軌道端頭(即橫向軌道兩端處)，這樣有2個(gè)改善，一是瀝水工位的利用及節(jié)能：將剛上件后的空工件位移到最后，利用空閑工位，在下件之前再次瀝水，瀝水充分有利于保護(hù)滾床，防污水及腐蝕，提高滾床壽命，瀝水充分也利于后續(xù)的烘干實(shí)體節(jié)省能源，如圖4中所示；二是防止橫縱軌道的易位：在平移車轉(zhuǎn)運(yùn)工位上件，長(zhǎng)久動(dòng)載上下件，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的要求較高，使用久了與載物車軌道會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位，影響平移車與載物車軌道的對(duì)接和信號(hào)傳遞，從而影響雙軌系統(tǒng)的壽命，如圖5所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過此次的項(xiàng)目規(guī)劃、布置與改善，使我們對(duì)新能源客車電泳的新型輸送設(shè)備及對(duì)前處理電泳的工藝都有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在布置上也在節(jié)省能耗與提產(chǎn)上預(yù)留了空間，按此執(zhí)行也能取得較好的節(jié)能效果。