淺析重型輸送機(jī)轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)

彭前強(qiáng) 王遠(yuǎn)悅

摘 要：文章描述了一種重型轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)，在某農(nóng)機(jī)涂裝生產(chǎn)車間立項(xiàng)改造，成功將工件自動(dòng)從滑橇線轉(zhuǎn)掛到懸鏈線。依靠機(jī)械化轉(zhuǎn)掛，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：重型轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；研究分析

1 概述

近年來，農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展迅猛，其產(chǎn)能的大幅提升和苛刻的成本控制對自動(dòng)化生產(chǎn)線提出了更高的要求。農(nóng)機(jī)產(chǎn)品不僅講究安全實(shí)用，而且對外觀質(zhì)量要求也很高；其結(jié)構(gòu)部件復(fù)雜多變，有大有小，有重有輕，在涂裝車間大批量生產(chǎn)時(shí)一般采用多種零部件混合裝框的方式通過輥床滑橇系統(tǒng)輸送。部分電泳烘干后的外觀件需要噴面漆和罩光，為了便于噴涂，一般采用懸鏈吊掛的方式輸送。

傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中，工件要噴面漆就需要將其從框體內(nèi)取出再吊掛到懸鏈上，一般由工人在轉(zhuǎn)掛區(qū)徒手操作，吊掛大而重的工件就需要用到叉車等輔助設(shè)備，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低且人為因素容易對工件的形狀和外觀造成影響。

2 方案的理論分析

2.1 現(xiàn)場情況

橇體和工件的組合體在電泳檢查室等待工人選擇下一步的工藝路線。路線一：不需噴面漆的工件直接從快速通道駛?cè)腚娪鞠录^(qū)，人工下件，送入成品庫區(qū)；路線二：需要噴面漆的工件通過移行機(jī)駛?cè)霊益溵D(zhuǎn)掛區(qū)，工人將工件取出掛在懸鏈上，部分大件需要使用叉車輔助上件。人工上件效率低，為了滿足8分鐘/掛的節(jié)拍，需安排兩個(gè)連續(xù)的上件位置。面漆上件后的空框通過移行機(jī)駛?cè)腚娪鞠录^(qū)，最終進(jìn)入電泳上件區(qū)，形成封閉循環(huán)，如圖1所示。

圖1 原面漆上件區(qū)布局圖

工人將做完面漆的工件從懸鏈的面漆下件區(qū)取下，放入手推臺車的料框中，送入成品庫區(qū)；取大件時(shí)需要使用叉車輔助。電泳烘干和面漆烘干后在下件處的溫度約45℃左右，夏天更高些，有點(diǎn)兒燙手。

工人掛件的合理高度一般在0.3m～1.7m之間，因此寬推桿積放式懸鏈的設(shè)計(jì)高度為軌道下標(biāo)高4米，滑橇輸送線的設(shè)計(jì)高度為0.5m。為了滿足農(nóng)機(jī)零件的裝框要求，電泳框體設(shè)計(jì)為6.2m（長）*3m（寬）*2.5m（高），重量約1噸，裝框后總重約4噸；噴面漆時(shí)工件之間不能相互遮擋，面漆吊具設(shè)計(jì)為5.8m（長）*1.2m（寬）*1.8m（高）。實(shí)際應(yīng)用證明該設(shè)計(jì)能滿足8分鐘/掛生產(chǎn)的需要，但工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全隱患大，效率低，產(chǎn)品質(zhì)量受人為因素影響比例偏大。

因市場需求旺盛，產(chǎn)能提升迫在眉睫，面漆上件區(qū)必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)掛方可解決生產(chǎn)瓶頸。改造要求：利用現(xiàn)有空間，減少改動(dòng)量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提升轉(zhuǎn)掛節(jié)拍。

2.2 改造方案

本改造方案對原有工藝布局做了調(diào)整，新增了專用轉(zhuǎn)掛設(shè)備“摘解掛機(jī)”，與其他設(shè)備配合使用，完成轉(zhuǎn)掛。該系統(tǒng)解決了異形件標(biāo)準(zhǔn)化裝框、轉(zhuǎn)掛動(dòng)作流程和摘解掛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化等難點(diǎn)問題。轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：輥床（GC-01，02），移行機(jī)（YH-01，02），摘解掛機(jī)（ZJ-01，02），6"積放懸鏈（XL）。圖2是本方案的自動(dòng)轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)平面布置圖。

圖2 改造后的面漆上件區(qū)自動(dòng)轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)平面布置圖

2.2.1 摘解掛機(jī)結(jié)構(gòu)描述

摘解掛機(jī)可概括為兩套提升機(jī)構(gòu)和一套行走機(jī)構(gòu)的組合體，采用Π型開放式結(jié)構(gòu)（如圖3所示），寬度方向開放可與移行機(jī)轉(zhuǎn)掛，高度方向開放可與懸鏈轉(zhuǎn)掛。

圖3 摘解掛機(jī)

摘解掛機(jī)組成：1-驅(qū)動(dòng)總成，2-配重總成， 3-提升軌道，4-行走機(jī)構(gòu)，4.7-行走軌道，5-拉緊骨架，6-提升機(jī)構(gòu)。

提升機(jī)構(gòu)采用鏈?zhǔn)缴禉C(jī)原理，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)可靠；提升架采用倒F型結(jié)構(gòu)（如圖4所示），可增加舉升高度；配重置于提升軌道內(nèi)部，結(jié)構(gòu)更為緊湊。

兩套提升機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立，對稱安裝在行走機(jī)構(gòu)上，行走驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)通過兩套萬向聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給行走輪，保證行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的一致性。拉緊骨架將兩套提升機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)連接起來，形成剛性整體。為防止行走時(shí)晃動(dòng)，在行走機(jī)構(gòu)上增加導(dǎo)向輪和平衡輪。

按照線路規(guī)劃要求，摘解掛機(jī)外形尺寸不得大于7500（長）*4500（寬）*3850（高），內(nèi)腔尺寸不得小于6350（長）*2500（寬）*3200（高）。長度受廠房立柱間距和橇體外框尺寸限制，寬度受轉(zhuǎn)掛區(qū)域和標(biāo)準(zhǔn)吊框尺寸限制，高度受懸鏈輸送線懸掛高度和標(biāo)準(zhǔn)吊框尺寸限制。

2.2.2 異形件標(biāo)準(zhǔn)化裝框

上件時(shí)把需要進(jìn)入面漆噴涂工位的工件（3）單獨(dú)組框，工件吊掛盡量分散，使其各表面能被噴到面漆；利用環(huán)鏈（2）將標(biāo)準(zhǔn)吊框（1）與品架（4）柔性固定，形成滿品架（圖5）。

通過行車起吊葫蘆將滿品架置于橇體內(nèi)，形成電泳組合體（圖3），為了滿足節(jié)拍，該組合體由兩個(gè)滿品架（1）和一個(gè)橇體（2）組成。品架在豎直方向上不受橇體約束，可合并（圖6），可分離（圖7），標(biāo)準(zhǔn)吊框在橇體內(nèi)懸空。

2.2.3 轉(zhuǎn)掛動(dòng)作

轉(zhuǎn)掛動(dòng)作需要用到具有提升和行走功能的摘解掛機(jī)（圖3），提升和行走驅(qū)動(dòng)可獨(dú)立工作，控制信號相互關(guān)聯(lián)。1號摘解掛機(jī)（ZJ-01）實(shí)現(xiàn)摘掛動(dòng)作，2號摘解掛機(jī)（ZJ-02）實(shí)現(xiàn)解掛動(dòng)作。

（1）掛件動(dòng)作詳細(xì)描述（對照圖2）

a.在輥床（GC-01）和移行機(jī)（YH-01）的協(xié)作下，電泳組合體從A1輸送至A2，再行走至B2，等待；b.摘解掛機(jī)（ZJ-01）從E2行走至B2，提升架上升到高位，舉起兩個(gè)滿品架（命名為1號和2號）；c.移行機(jī)（YH-01）帶空橇體退回至A2，摘解掛機(jī)（ZJ-01）下降到中位；d.懸鏈具備掛件條件，摘解掛機(jī)（ZJ-01）行走至D2（圖2），下降到低位，再行走至E2，1號滿品架轉(zhuǎn)掛完成；懸鏈將1號滿品架帶走。

e.懸鏈再次具備轉(zhuǎn)掛條件，摘解掛機(jī)（ZJ-01）行走至C2，下降到低位，再行走至E2，2號滿品架轉(zhuǎn)掛完成；f.一個(gè)循環(huán)周期的掛件動(dòng)作完成。

（2）取件動(dòng)作詳細(xì)描述（對照圖2）

a.在移行機(jī)（YH-01）和移行機(jī)（YH-02）的協(xié)作下，空橇從A2輸送至A3，等待；b.懸鏈具備取件條件，摘解掛機(jī)（ZJ-02）下降到低位，從E3行走至D3，上升到中位，再退回至E3，2號空品架轉(zhuǎn)掛完成；懸鏈將吊具帶走；c.懸鏈再次具備轉(zhuǎn)掛條件，摘解掛機(jī)（ZJ-02）下降到低位，從E3行走至C3，上升到中位，再行走至B3，1號空品架轉(zhuǎn)掛完成；懸鏈將吊具帶走；d.摘解掛機(jī)（ZJ-02）提升架上升到高位，舉起兩個(gè)空品架（命名為1號和2號）；e.移行機(jī)（YH-02）帶空橇體從A3移動(dòng)至B3，摘解掛機(jī)（ZJ-02）下降到低位，兩個(gè)空品架和一個(gè)橇體形成上件組合體；f.上件組合體在移行機(jī)（YH-02）和輥床（GC-02）協(xié)作下從B3移動(dòng)到A3再到A4進(jìn)入上件循環(huán)系統(tǒng)；摘解掛機(jī)（ZJ-02）從B3移動(dòng)到E3，等待；g.一個(gè)循環(huán)周期的取件動(dòng)作完成。

圖9 摘解掛機(jī)（處于與懸鏈轉(zhuǎn)掛的高度）

3 結(jié)束語

本文描述的轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，已通過現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用解放了大量勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，為轉(zhuǎn)掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了新的思路。