汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)運(yùn)行安全的探究

林璇迪

摘要：采取綜合分析法、文獻(xiàn)法等方法，對(duì)汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)進(jìn)行了分析，結(jié)合其工作原理，指出相關(guān)的運(yùn)行安全要求，并從管理和技術(shù)兩個(gè)角度探索了保障其運(yùn)行安全的策略。

Abstract： By using the methods of comprehensive analysis and literature review， this paper analyzes the elevator of automobile automatic production line， points out the relevant operation safety requirements combined with its working principle， and explores the strategies to ensure its operation safety from two aspects of management and technology.

關(guān)鍵詞：汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線;升降機(jī);運(yùn)行;安全

Key words： auto automation production line;elevator;function;security

中圖分類號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）20-0079-02

0? 引言

上世紀(jì)汽車工業(yè)發(fā)展起來以后，汽車生產(chǎn)廠家便通過繼電器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，然而基于繼電器的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐步陷入瓶頸。升降機(jī)在汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線上是非常重要的機(jī)械設(shè)備，是汽車部件輸送環(huán)節(jié)的關(guān)鍵裝備，其能否安全可靠運(yùn)行是保證生產(chǎn)效率，確保生產(chǎn)安全的關(guān)鍵所在。

1? 汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)設(shè)備概述

1.1 汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線上的升降機(jī)設(shè)備

汽車自動(dòng)生產(chǎn)線上的升降機(jī)輸送裝置，正朝著快速高效、平穩(wěn)、高精度、高安全系數(shù)、高自動(dòng)化的方向發(fā)展，在汽車生產(chǎn)車間當(dāng)中，幾乎所有用到機(jī)械輸送系統(tǒng)的，絕大部分都使用各類輸送機(jī)、橫移機(jī)、升降機(jī)等裝備作為基本單元并組合為輸送系統(tǒng)。

在汽車生產(chǎn)車間的自動(dòng)生產(chǎn)線包括焊接、涂裝、工藝等生產(chǎn)線上的輸送系統(tǒng)絕大部分都采用滑橇輸送系統(tǒng)，我國(guó)汽車生產(chǎn)廠家，如奇瑞、一汽大眾等所用的輸送系統(tǒng)也基本上是滑橇輸送系統(tǒng)。

一套典型的汽車自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)輸送系統(tǒng)，包含四大核心組件，分別是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降裝置、停止器以及電動(dòng)控制元件。其中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是帶動(dòng)撬體上工件行走的主要機(jī)構(gòu)，由傳動(dòng)組件和軸承組成，要求軸承旋轉(zhuǎn)精度高，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，剛性好，振動(dòng)小，發(fā)熱少，調(diào)整維修方便。升降裝置作為升降機(jī)輸送系統(tǒng)的重要組成，就靠升降裝置實(shí)現(xiàn)升降，其主要構(gòu)成為減速電機(jī)、平行四桿機(jī)構(gòu)，后者起到支撐作用。停止器的作用是保護(hù)撬體，當(dāng)傳感器失效的情況下，停止器能夠防止撬體滑出升降機(jī)工作臺(tái)，適用于緊急情況。停止器由緩沖器和氣缸組成，氣缸伸出，擋板伸出，撬體攜帶工件傳輸過來時(shí)，撬體上的傳感器檢測(cè)到擋板，撬體停止運(yùn)動(dòng)，后將信號(hào)發(fā)送至中控，執(zhí)行升降機(jī)的升降操作，加工完成后，升降機(jī)上升，氣缸收縮，擋板復(fù)位，撬體傳感器感應(yīng)不到擋板后，隨即離開軌道進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。電動(dòng)控制元件是確保工件準(zhǔn)確到位的關(guān)鍵裝置，其核心裝置為傳感器。

升降機(jī)的作用是在輸送線上入口處升降輸送設(shè)備，如汽滾床和撬體的一個(gè)組合機(jī)械，其中撬體主要承擔(dān)著支撐車身部件的作用，滾床則連同撬體和車身一同運(yùn)送至焊接工位，在工位上安置了升降機(jī)用于抬升和下降撬體。該升降機(jī)實(shí)現(xiàn)不同水平高度輸送線路之間的撬體過渡，撬體升降機(jī)的升降架之上安裝標(biāo)準(zhǔn)的滾床基本單元。這類機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力源來自于電機(jī)，通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)提升和下降。升降機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，升降機(jī)上下運(yùn)動(dòng)存在限位器?？缮禎L床利用兩個(gè)傳感器判斷位置，頂部傳感器檢測(cè)滾床到達(dá)頂部的信號(hào)，底部傳感器檢測(cè)底部信號(hào)。當(dāng)車身工件輸送至工位，工位傳感器檢測(cè)到信號(hào)后，可升降滾床帶著車身部件下降，底部傳感器檢測(cè)到位后，電機(jī)停止焊接機(jī)器人工作對(duì)部件進(jìn)行焊接，焊接完成后上升滾床，將完成的工件輸送至下一個(gè)環(huán)節(jié)。

1.2 汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)安全技術(shù)要求

目前汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線利用PLC+繼電器+變頻器+傳感器等裝備形成的電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的流水作業(yè)?；赑LC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)于提高升降機(jī)運(yùn)行安全具有一定的效果，主要是因?yàn)?，傳感器將檢測(cè)升降機(jī)上升下降過程，當(dāng)達(dá)到指定位置時(shí)，傳感器發(fā)出信號(hào)，PLC接收信號(hào)并發(fā)出指令，控制電機(jī)停止，限位器或者防護(hù)裝置，保證升降機(jī)不會(huì)超出設(shè)定位置。同時(shí)，傳感器必須檢測(cè)工位情況，由于要保證流水線生產(chǎn)，汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線通常都是綜合性非常強(qiáng)的生產(chǎn)線，汽車制造各環(huán)節(jié)，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同配合，一條生產(chǎn)線上的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)必須準(zhǔn)確有效地配合才能保證生產(chǎn)效率和安全性，以上述焊接生產(chǎn)線來講，滾床+撬體將車身輸送至工位，升降機(jī)將車身送至焊接車間由機(jī)器人完成焊接，在這個(gè)過程中，必須要通過傳感器檢測(cè)工位的情況，否則輸送工件和焊接工件兩個(gè)環(huán)節(jié)必定產(chǎn)生沖突而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

從自動(dòng)化的角度來講，升降機(jī)的運(yùn)行安全必須要滿足如下幾個(gè)條件：其一是升降機(jī)上升下降到一定位置時(shí)要能夠向PLC發(fā)送監(jiān)控信號(hào)并接收控制指令。其二是升降機(jī)要向PLC發(fā)送工位是否空閑的狀態(tài)信息，以供其他環(huán)節(jié)設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行。其三是協(xié)同機(jī)構(gòu)到位發(fā)送信號(hào)，升降機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)以保證工件流轉(zhuǎn)加工順暢。其四，各協(xié)同機(jī)構(gòu)之間應(yīng)當(dāng)滿足維修時(shí)進(jìn)行互鎖的功能。其五，撬體應(yīng)當(dāng)具備正反方向的檢測(cè)控制，保證正反運(yùn)動(dòng)過程中不出現(xiàn)問題。其六，升降機(jī)位置應(yīng)當(dāng)配置合適防護(hù)裝置，包括限位器，機(jī)械防護(hù)要比電氣互鎖更加可靠。機(jī)械防護(hù)是硬安全，而自動(dòng)化控制則是軟安全，機(jī)械防護(hù)的重要性更為關(guān)鍵，當(dāng)然配合自動(dòng)化控制，將更為安全。其七，當(dāng)生產(chǎn)線上出現(xiàn)異常情況，比如異常的電流沖擊、異常的振動(dòng)等等，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)及時(shí)停機(jī)并且發(fā)出警報(bào)，以及異常信息提示故障類型（智能制造需要，需要大數(shù)據(jù)技術(shù)，機(jī)器學(xué)習(xí)算法甚至人工智能的支持）。

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的準(zhǔn)確安全運(yùn)作，應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：其一高傳動(dòng)速度，可利用同步帶輪的轉(zhuǎn)速、電機(jī)減速器控制機(jī)械機(jī)構(gòu)攜帶工件到達(dá)指定工位的速度。其二，升降機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)中要保持穩(wěn)定性，升降機(jī)攜帶帶工件的滑橇的移動(dòng)速度一般為0.94m/s，如此速度下必須保證工作臺(tái)勻速運(yùn)動(dòng)，并且無爬行和沖擊現(xiàn)象。其三，不得出現(xiàn)振動(dòng)，因?yàn)樯禉C(jī)一旦振動(dòng)將導(dǎo)致工件移位。

2? 汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)運(yùn)行安全

2.1 向管理要安全

汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)設(shè)備是非常復(fù)雜的一個(gè)系統(tǒng)，其運(yùn)行安全，涉及設(shè)備管理，設(shè)備管理的目的是保證機(jī)械設(shè)備始終處在健康狀態(tài)，需要通過管理、檢查、維修、保養(yǎng)、使用等設(shè)備管理內(nèi)容來保證設(shè)備的健康狀態(tài)。這是保證汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)運(yùn)行安全的基本要求，即向設(shè)備管理要安全。為此提出如下幾個(gè)建議：

其一，應(yīng)當(dāng)樹立繼承發(fā)揚(yáng)、系統(tǒng)思考、開拓創(chuàng)新的管理思想，明確自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備管理績(jī)效考核辦法，利用績(jī)效管理來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間設(shè)備管理組織績(jī)效的提升，建立規(guī)范集中設(shè)備管理模式，利用有關(guān)制度將升降機(jī)設(shè)備管理內(nèi)容固定下來，明確管理責(zé)任指定崗位工作要求、作業(yè)指導(dǎo)書、檢修作業(yè)規(guī)范等。

其二，建立全員參與汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備管理機(jī)制，結(jié)合汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)際情況設(shè)定管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改造，配合自動(dòng)控制系統(tǒng)，構(gòu)建在線狀態(tài)故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的數(shù)字化管理，若條件不合適，應(yīng)當(dāng)實(shí)施點(diǎn)檢定修，設(shè)定點(diǎn)檢定修標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)時(shí)間、人員、項(xiàng)目、檢修位置、檢修流程、檢修工具等做出明確規(guī)定，依托崗位檢查、日常檢查、專項(xiàng)檢查三級(jí)檢查制度，調(diào)整人才結(jié)構(gòu)，促使技術(shù)人員從設(shè)備操作者轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)指導(dǎo)甚至技術(shù)管理，由這些人才來引領(lǐng)升降機(jī)設(shè)備的檢驗(yàn)。

其三，要充分了解生產(chǎn)線升降機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，熟悉其信息，對(duì)其每一個(gè)部件都了如指掌，包括運(yùn)行時(shí)間、數(shù)據(jù)等等，為日后保養(yǎng)維修提供參考依據(jù)，同時(shí)要強(qiáng)化日常巡檢，對(duì)于出現(xiàn)的機(jī)械振動(dòng)、電磁干擾等異常情況必須高度重視，避免引發(fā)事故。

注意上文提出的點(diǎn)檢定修，這是一種設(shè)備管理體制，由點(diǎn)檢員為責(zé)任主體，實(shí)施全員設(shè)備檢修，可保證設(shè)備保持正常健康狀態(tài)，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、安全性，并使設(shè)備維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)化。這種體制最早是冶金行業(yè)從國(guó)外引入的，在不具備一定條件的汽車生產(chǎn)廠家內(nèi)實(shí)施點(diǎn)檢定修是比較理想的一種保證汽車自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)安全運(yùn)行的手段。要求為汽車自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)設(shè)定一個(gè)“主人”即點(diǎn)檢員，只要選定點(diǎn)檢員則在其未與企業(yè)解除或終止勞動(dòng)關(guān)系之前，始終由點(diǎn)檢員對(duì)設(shè)備負(fù)責(zé)。當(dāng)然要選定點(diǎn)檢員，必須綜合考察人才素養(yǎng)，點(diǎn)檢員必須是材料員、技術(shù)員、設(shè)備管理員和點(diǎn)檢定修項(xiàng)目經(jīng)理，即點(diǎn)檢員是技術(shù)復(fù)合人才，必須具備高綜合素質(zhì)，技術(shù)層面上必須具備汽車生產(chǎn)制造的技術(shù)知識(shí)和技能，了解企業(yè)汽車生產(chǎn)制造工藝流程，了解升降機(jī)結(jié)構(gòu)性能，具備檢修技術(shù)。從管理層面點(diǎn)檢員則應(yīng)當(dāng)具備項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。

2.2 向技術(shù)要安全

狀態(tài)檢測(cè)故障診斷技術(shù)在國(guó)內(nèi)從上世界80年代開始研究以來，已經(jīng)形成了一套相對(duì)完整的技術(shù)方案，對(duì)于汽車自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)故障診斷技術(shù)，一般分三個(gè)步驟，第一步是利用人工經(jīng)驗(yàn)或診斷儀器來檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，如振動(dòng)、噪聲、溫度等，第二步是將狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，提取故障征兆信息，第三步則是利用征兆信息識(shí)別故障。利用狀態(tài)檢測(cè)故障診斷技術(shù)能夠有效預(yù)防升降機(jī)可能出現(xiàn)的事故，確保升降機(jī)安全并且降低損失，且能夠幫助車企推動(dòng)設(shè)備維修管理制度的革新。事實(shí)上該技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠降低汽車自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)的故障率。

狀態(tài)檢測(cè)故障診斷技術(shù)，目前最主流的技術(shù)方案是以振動(dòng)檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、油樣分析（液壓油）、電流電壓檢測(cè)、溫度檢測(cè)為主，以其他診斷技術(shù)為輔。其中振動(dòng)檢測(cè)是最主流的技術(shù)方案，因?yàn)楫?dāng)升降機(jī)出現(xiàn)異常情況，通常其在運(yùn)行過程中會(huì)伴隨振動(dòng)出現(xiàn)，而基于前文分析，汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)是不能出現(xiàn)振動(dòng)的。通過檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)情況，可以在不停機(jī)的情況下對(duì)設(shè)備劣化部分可能的故障隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)。

針對(duì)控制系統(tǒng)來講，由于控制系統(tǒng)配置的優(yōu)劣直接影響升降機(jī)的工作，其可靠性必須要有保障，而基于PLC的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)只要PLC不出問題，控制程序設(shè)計(jì)合理，基本對(duì)升降機(jī)無影響，除非傳感器等外部連接裝置出現(xiàn)故障，而PLC自帶故障檢測(cè)功能，它主要針對(duì)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)，也能夠進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，可保證設(shè)備及其控制系統(tǒng)的健康，進(jìn)而保證運(yùn)行安全。

3? 結(jié)束語

綜上所述，汽車自動(dòng)生產(chǎn)線升降機(jī)是生產(chǎn)線上非常重要的機(jī)械設(shè)備，是生產(chǎn)線中輸送線的關(guān)鍵裝備，其能否安全可靠運(yùn)行關(guān)系到整套生產(chǎn)線的安全可靠運(yùn)行。因此結(jié)合自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)升降機(jī)的配置進(jìn)行有效設(shè)計(jì)和管控，尤其是管控是確保其運(yùn)行安全的關(guān)鍵所在。

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