裝配流水線設(shè)備故障的預(yù)防與維護(hù)

李首峰

摘要：主要介紹了裝配流水生產(chǎn)線主要結(jié)構(gòu)部分，包括裝配流水線線體，鏈條傳動結(jié)構(gòu)，裝配線頭升降傳送結(jié)構(gòu)等，存在的主要設(shè)備故障形態(tài)，和針對其故障模式所應(yīng)采取預(yù)防性維護(hù)措施手段及改善方法。

關(guān)鍵詞：裝配流水生產(chǎn)線;鏈條傳動;倍速鏈;導(dǎo)軌型材;溫度監(jiān)控

引 ?言

裝配流水生產(chǎn)線（簡稱裝配線）是目前制造業(yè)生產(chǎn)工廠中最基礎(chǔ)的、最常用的生產(chǎn)設(shè)備。其通用性較強(qiáng)，在機(jī)械、電子等各行各業(yè)中廣泛使用。雖然其機(jī)構(gòu)相對簡單，但裝配線的運(yùn)行好壞與否，也直接關(guān)系到整個生產(chǎn)計(jì)劃的安排和產(chǎn)出，也會導(dǎo)致大量的人力物力浪費(fèi)，提高生產(chǎn)成本。

自動化設(shè)備不斷發(fā)展進(jìn)步，生產(chǎn)裝配線結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但最基礎(chǔ)的、主要的組成結(jié)構(gòu)有以下幾個部分：1、裝配流水線線體，目前主要為型材結(jié)構(gòu)組成。2、鏈條傳動結(jié)構(gòu)，主要包括電機(jī)、減速器、傳送鏈條（有皮帶傳動、滾筒傳動、倍速鏈傳動等多種形式，本文主要講倍速鏈傳動結(jié)構(gòu)形式）。3、裝配線頭升降傳送結(jié)構(gòu)（也有循環(huán)結(jié)構(gòu)）。4、控制電氣系統(tǒng)及各種傳感器。5、氣缸、阻擋器等附屬設(shè)施結(jié)構(gòu)。其中，裝配線機(jī)械傳動部分是設(shè)備運(yùn)行的主要負(fù)載部位，倍速鏈、導(dǎo)軌、電機(jī)、線頭升降機(jī)構(gòu)等，常年負(fù)載運(yùn)行損耗，是設(shè)備最常損壞和易耗的部位，管理好這些部位，將對裝配線的順暢運(yùn)行保障生產(chǎn)帶來良好效益（第4、5部分結(jié)構(gòu)屬于常規(guī)通用性結(jié)構(gòu)，不在此描述）。裝配線的主要主要運(yùn)行結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

1 ? 裝配流水線線體

裝配流水線線體是整個裝配線的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，目前基本采用的都是鋁型材結(jié)構(gòu)，主要包括支撐部分和運(yùn)行導(dǎo)軌部分。

1.1裝配流水線線體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及問題

線體支撐基礎(chǔ)部分主要根據(jù)裝配線的負(fù)載選擇，一般負(fù)載情況下選擇40、45、50系列型材居多，只要設(shè)計(jì)負(fù)載強(qiáng)度夠，一般不易損壞。關(guān)鍵在于支撐倍速鏈運(yùn)行的導(dǎo)軌型材，其結(jié)構(gòu)形式主要如圖2所示：

傳統(tǒng)式裝配線型材整體結(jié)構(gòu)全部為鋁型材，倍速鏈在支撐軌的支撐下，滾動運(yùn)輸工裝板前進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳輸運(yùn)送功能。在此種結(jié)構(gòu)形式下，支撐軌承受整個倍速鏈、工裝板、產(chǎn)品的重量，受摩擦力最大，經(jīng)年累月運(yùn)行，是最容易磨損的部位，其厚度尺寸會隨著時間的累計(jì)逐步降低，最終塌陷無法支撐倍速鏈運(yùn)行。其次是防護(hù)板，防護(hù)板的作用有兩個，一是避免小零件調(diào)入導(dǎo)軌鏈條造成卡死，一是防護(hù)人員安全避免手指等身體部位卷入流水線，造成安全事故。但往往小零件經(jīng)常會隨著鏈條的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙，掉入導(dǎo)軌里面，最終導(dǎo)致鏈條翻起損壞整個型材結(jié)構(gòu)甚至卡死鏈條減速器電機(jī)。

1.2裝配流水線線體故障的預(yù)防和維護(hù)

針對型材導(dǎo)軌的故障，需要從以下幾個方面進(jìn)行預(yù)防和維護(hù)。

第一，建立定期檢查機(jī)制，制作點(diǎn)檢基準(zhǔn)書，由設(shè)備機(jī)修人員每月定期對支撐軌的厚度進(jìn)行測量檢查，初始厚度一般為5mm，小于2mm就必須更換導(dǎo)軌。由操作者每日對鏈條和工裝傳送是否平穩(wěn)進(jìn)行檢查，檢查防護(hù)板有無變形情況，檢查到異常情況則必須由機(jī)修技術(shù)人員進(jìn)一步檢查運(yùn)行狀態(tài)并確定是否需要檢修。

第二，對導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，鑒于傳統(tǒng)式型材結(jié)構(gòu)多年使用以來出現(xiàn)的問題，型材廠家對型材結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了多項(xiàng)的改進(jìn)改善，以提高型材導(dǎo)軌的耐用性和可靠性，減少故障幾率。其中型材支撐軌改進(jìn)為兩種形式，一種是采取耐磨尼龍扣條覆蓋在鋁支撐軌上，后期采取定期更換或者檢查更換的模式，來保證裝配線的穩(wěn)定運(yùn)行。此結(jié)構(gòu)對對比原機(jī)構(gòu)有很大的進(jìn)步，避免了支撐軌磨損以后必須全部更換的方式，減少了維護(hù)費(fèi)用和維護(hù)時間，但存在耐磨尼龍扣條易脫落的故障，需要定期對其檢查。一種是采取嵌入式鋼條的模式（如圖二右圖結(jié)構(gòu)形式），鋼條不易磨損，運(yùn)行比較可靠，相對來說，倍速鏈條的磨損加大了，此時需要對倍速鏈加大檢修頻次來保證設(shè)備運(yùn)行的可靠。防護(hù)板目前也已多采取塑料扣條的結(jié)構(gòu)形式單獨(dú)安裝，可以在起到防護(hù)作用的同時，便于維護(hù)更換和減少故障。

2 ? 鏈條傳動結(jié)構(gòu)

鏈條傳動結(jié)構(gòu)部分，是整個裝配流水線的動力運(yùn)行部分。其結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，一般為普通電機(jī)通過減速器，帶動齒輪、傳動軸來驅(qū)動倍速鏈運(yùn)轉(zhuǎn)，倍速鏈拖動工裝板前進(jìn)運(yùn)動形成工件的搬移，倍速鏈的松緊程度由張緊結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。

2.1鏈條傳動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和故障

常規(guī)裝配線鏈條傳動結(jié)構(gòu)如下圖3所示，倍速鏈條有多種形式，下圖所示為鋼鏈條倍速鏈，耐磨性好于尼龍輪材質(zhì)結(jié)構(gòu)：

鏈條傳動結(jié)構(gòu)部分確實(shí)造成設(shè)備故障停機(jī)最多的部分，原因主要有二，一是設(shè)備主要負(fù)載由此機(jī)構(gòu)來運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)載較大且磨損比較嚴(yán)重;二是各種外來因素如零件落入等造成異常損壞。其常規(guī)故障有：1、鏈條磨損拉長超過張緊結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍，最終導(dǎo)致堆積卡死。2、鏈條及導(dǎo)軌磨損后，阻力變大，導(dǎo)致減速機(jī)及電機(jī)負(fù)載大發(fā)熱，電機(jī)電流大，最終燒毀電機(jī)或者減速器磨損燒毀。因?yàn)殡姍C(jī)一般都會有過載保護(hù)電路，一般情況下如果負(fù)載過大或者卡死情況下，電機(jī)都會斷電保護(hù)，如果強(qiáng)制運(yùn)行，電機(jī)會直接過流燒毀。3、還有鏈條鏈輪本身在過載或者質(zhì)量問題情況下的滾輪變形、卡死、斷裂等問題。

2.2鏈條傳動結(jié)構(gòu)的故障預(yù)防和維護(hù)

針對鏈條傳動結(jié)構(gòu)的故障，我們重點(diǎn)從以下兩個個方面著手進(jìn)行預(yù)防和維護(hù)。

第一、檢查和監(jiān)控倍速鏈條的松緊度，有兩種方法，一是定期測量一定節(jié)距的鏈條尺寸數(shù)據(jù)，通過拉長量來定期更換或者維護(hù)鏈條，一般變形量在超過3%情況下必須更換（這個數(shù)據(jù)根據(jù)不同的鏈條類型有所不同，要根據(jù)實(shí)際情況來定數(shù)據(jù)）。二是在倍速鏈張緊機(jī)構(gòu)位置設(shè)定傳感器機(jī)構(gòu)，可以在鏈條拉力過大或者鏈條過松的情況下，傳感器感應(yīng)位置數(shù)據(jù)輸送到PLC實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警。

第二、通過定期點(diǎn)檢或者埋置傳感器的方式，監(jiān)測電機(jī)和減速器溫度數(shù)據(jù)，或者監(jiān)測電機(jī)電流數(shù)據(jù)，在負(fù)載加大的情況下，電機(jī)會逐步過熱直至保護(hù)，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以更直觀的反應(yīng)負(fù)載和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，提前預(yù)知設(shè)備劣化，進(jìn)而有計(jì)劃的進(jìn)行檢修，避免故障停機(jī)。下圖4為普通裝配線的一個溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以作為參考。此圖是在流水線做了檢修以后，電機(jī)和減速器溫度的對比圖，可以看出設(shè)備鏈條導(dǎo)軌磨損以后設(shè)備負(fù)載對電機(jī)和減速器的影響是非常大的。

裝配線1-4月份在檢修前，出現(xiàn)一起電機(jī)斷電保護(hù)故障，通過對裝配線的檢修修理，能夠保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，但是通過溫度檢測點(diǎn)檢時發(fā)現(xiàn)，電機(jī)和減速器的溫度一直偏高，檢測三相電流也略微大于正常值。進(jìn)入高溫天氣以后，電機(jī)和減速器溫度更是直線上升到60度以上，存在嚴(yán)重的隱患。最終打開設(shè)備檢查，導(dǎo)軌和鏈條都顯著磨損。通過檢修更換導(dǎo)軌、鏈條、減速器、電機(jī)以后，設(shè)備運(yùn)行順暢，負(fù)載顯著減低。溫度下降到30度以下。效果非常明顯。

3 ? 裝配線頭升降傳送結(jié)構(gòu)

裝配生產(chǎn)線的物流一般是循環(huán)的，工裝板需要回流，有環(huán)形流水線，有上下回流線，本文講上下回流線結(jié)構(gòu)，此類型結(jié)構(gòu)在工序不長的情況下，較為節(jié)約場地空間。

3.1裝配線頭升降傳送結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

線頭傳送裝置由于動作比較頻繁振動也比較大，也是經(jīng)常磨損造成故障的部位。線頭升降傳送結(jié)構(gòu)形式比較多種多樣，但兩種基本功能是必須有的，一是上下升降機(jī)構(gòu)，一是線頭工裝板水平傳送機(jī)構(gòu)。

上下升降機(jī)構(gòu)一般有兩種結(jié)構(gòu)方式，一種是氣缸加導(dǎo)軌升降方式，可以采取無桿氣缸和有桿氣缸都行，取決于空間結(jié)構(gòu)和重量需求。一種是電機(jī)減速器鏈條傳動結(jié)構(gòu)，相對來說力量更大一些，但更占位置空間一些。從目前的使用的情況來看，氣缸升降結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)固定，除氣缸桿反復(fù)運(yùn)動以外，故障率比較低，但其負(fù)載能力一般不能太高。鏈條傳動升降結(jié)構(gòu)由電機(jī)帶動齒輪鏈條升降，一般速度較慢，負(fù)載能力比氣缸高，但運(yùn)動磨損部位較多，常年反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備故障率偏高于氣缸結(jié)構(gòu)。整體上來講，升降結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，故障率不高，日常只需要加強(qiáng)點(diǎn)檢巡視，做好計(jì)劃性檢修，不會對生產(chǎn)造成大的影響。

線頭工裝板水平傳送機(jī)構(gòu)的作用是將流水線上的工裝板（也可能包括產(chǎn)品一起）進(jìn)行上下層回流，屬于磨損較多故障較為頻繁的部位?；窘Y(jié)構(gòu)形式主要如下圖5所示：

圖5 ? 線頭工裝板水平傳送機(jī)構(gòu)

線頭工裝板水平傳送裝置的結(jié)構(gòu)方式多種多樣，但基本的傳送皮帶（或鏈條結(jié)構(gòu)）和電機(jī)及其減速結(jié)構(gòu)是一致的，外加此結(jié)構(gòu)上的的啟停位置傳感器和電機(jī)控制線路等都是故障易發(fā)部位。在此機(jī)構(gòu)中，傳送皮帶或者鏈條是最容易磨損的，主要負(fù)荷和摩擦在此部件上，再加上工裝板的運(yùn)行不規(guī)則、偏斜受力不均等，是最先損壞的部件。。

3.2裝配線頭升降傳送結(jié)構(gòu)的故障預(yù)防和維護(hù)

線頭工裝板水平傳送結(jié)構(gòu)磨損時會造成受力而力矩增加，或者鏈條皮帶等非正常堵轉(zhuǎn)情況下，受力部位會主要集中于傳動軸和連接鍵槽等部位，電機(jī)會受到過流保護(hù)，而傳動軸的過力矩?fù)p壞是較為常見的。線頭工裝板水平傳送裝置要降低故障率，首先要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證此部位的強(qiáng)度，根據(jù)負(fù)載載荷和節(jié)拍需求來綜合考慮，在保證可靠性故障率低的同時兼顧生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理是造成此部位故障的最大因素;其次要做好日常點(diǎn)檢和計(jì)劃檢修，此類故障都比較顯現(xiàn)化，可以通過日常檢查發(fā)現(xiàn)異常磨損情況，及時根據(jù)使用狀態(tài)安排計(jì)劃修理和更換，完全可以保證日常使用需求

電機(jī)控制線路、各部位接近開關(guān)等是故障比較易發(fā)的部位。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了控制線路（包括傳感器線路、電機(jī)線路等）隨著上下動作頻繁運(yùn)動來回彎折，容易造成線路斷路、接觸不良、短路等故障問題，并且不易檢查斷點(diǎn)或者斷路點(diǎn)，雖然問題不大，但浪費(fèi)修理時間，對生產(chǎn)造成影響。解決的方法從兩個方面著手，首先是更換適用于反復(fù)運(yùn)動的柔性電纜線，一般壽命在耐彎折次數(shù)500萬次以上，普通電纜反復(fù)彎折極易斷路。其次，做好線路的固定，最好用采取拖鏈安裝固定，無法采取拖鏈的做好線卡固定和保護(hù)。

各種工裝到位接近開關(guān)也是容易損壞的部件，主要損壞原因就是撞擊，因工裝板的尺寸不可能做到嚴(yán)格一致，而且此部位結(jié)構(gòu)由于上下升降和工裝進(jìn)出動作頻繁且一般振動比較大，會導(dǎo)致開關(guān)固定螺釘松動進(jìn)而造成開關(guān)位置等變動，于是造成異常撞擊磕碰損壞傳感器。解決傳感器問題首先要做好固定緊固防松措施，保證安裝牢固可靠;其次是做好定期點(diǎn)檢檢查，在固定螺釘?shù)穆菁y螺母上做好緊固標(biāo)記，一旦松動可以明顯的觀察發(fā)現(xiàn)，可以提前予以修復(fù)解決;在就是做好備件儲備，開關(guān)會因?yàn)楦鞣N情況損壞，在此結(jié)構(gòu)上絕對屬于易損部件，所以一定要做好備件庫存管理，保證備件最低庫存。

4 ? 裝配線的預(yù)防保全管理

從設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和故障形態(tài)進(jìn)行針對行的改進(jìn)可以有效的降低重大故障和頻發(fā)故障的發(fā)生，同時也需要從設(shè)備管理上建立系統(tǒng)的有效的預(yù)防機(jī)制，來預(yù)防故障發(fā)生，重點(diǎn)要從下面一些方面著手。

首先，建立有效的點(diǎn)檢維護(hù)管理機(jī)制，分為自主點(diǎn)檢和專業(yè)點(diǎn)檢兩方面。自主點(diǎn)檢指的是操作者每天對設(shè)備進(jìn)行日常性的檢查，對設(shè)備的外觀安全防護(hù)、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音、傳動、螺釘緊固等常見部位進(jìn)行檢查，操作者最熟悉本工位設(shè)備的狀態(tài)，一旦異?？梢约皶r發(fā)現(xiàn)問題。專業(yè)點(diǎn)檢有設(shè)備保全人員對設(shè)備的易發(fā)故障部位（一般為內(nèi)部操作者不易檢查的部位）進(jìn)行專業(yè)檢查，根據(jù)故障頻度設(shè)定檢查周期，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱藏故障。

其次，建立檢修工作制度，根據(jù)點(diǎn)檢檢查發(fā)現(xiàn)的問題，建立計(jì)劃性的檢修。檢修工作可以根據(jù)設(shè)備狀態(tài)的緊急情況和重要程度，進(jìn)行夜班檢修，周末檢修，節(jié)假日檢修。夜班和周末檢修一般針對緊急問題，安排更換件和保養(yǎng)等工作任務(wù)。節(jié)假日檢修一般屬于比較重大的檢修，在日常檢修中無法實(shí)施的例如更換導(dǎo)軌、設(shè)備改造等重大項(xiàng)目，檢修周期長，檢修比較徹底效果也是最優(yōu)。另外，針對故障發(fā)生的形態(tài)，實(shí)施針對性改善，一般都納入檢修工作計(jì)劃中去，可以有效的減少故障的復(fù)發(fā)，降低故障頻次。

再而就是建立有效的備件儲備機(jī)制，根據(jù)故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和廠家的易損件清單，針對性的建立易損備件庫，同時要保證最低庫存數(shù)，可以在故障發(fā)生時及時的處理故障，縮短故障修理時間。備件備品最好購買有品質(zhì)保證的產(chǎn)品，并建立良好的庫存環(huán)境，防塵、防潮、防銹措施要良好，保證備件的品質(zhì)。

最好的機(jī)制是建立故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測機(jī)制，前面已經(jīng)對此有所論述。針對裝配線常發(fā)的故障，例如鏈條和導(dǎo)軌問題，電機(jī)減速器過載問題，都可以建立狀態(tài)監(jiān)測機(jī)制。針對導(dǎo)軌，按一定周期持續(xù)測量支撐軌耐磨條厚度;針對倍速鏈條，可以設(shè)定傳感器監(jiān)測鏈條漲緊程度，甚至將傳感器數(shù)據(jù)連接入監(jiān)控電腦，實(shí)時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài);電機(jī)減速器溫度和振動數(shù)據(jù)也可以通過傳感器連接入監(jiān)控電腦，實(shí)時報(bào)警。狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷目前應(yīng)用相對不多，但卻是最科學(xué)的方法，也可以減少靠人員檢查的錯誤幾率，有效防止故障發(fā)生。

5 ? 結(jié)束語

本文針對裝配流水生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和常見故障形態(tài)以及其預(yù)防改進(jìn)方法進(jìn)行了簡單剖析，可以有效的降低裝配線設(shè)備故障率，減少設(shè)備停工。設(shè)備技術(shù)也在不斷地進(jìn)步，好的技術(shù)通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷改善，逐步應(yīng)到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中去，進(jìn)而可以提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低設(shè)備的故障。