一種流水線成組裝置的研制

瞿新

摘要：為適應(yīng)流水線作業(yè)的生產(chǎn)模式，尋求適合DF4、SS3B（重聯(lián)）等內(nèi)燃、電力機(jī)車電氣屏柜布線、組裝的一種流水作業(yè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)檢修產(chǎn)品工位制流動(dòng)，人員物料定點(diǎn)作業(yè)。在這種情況下，研制了一種流水線成組作業(yè)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：流水作業(yè)線；平臺(tái)；低平臺(tái)移動(dòng)車；轉(zhuǎn)盤

本設(shè)計(jì)涉及應(yīng)用于DF4、DF5內(nèi)燃機(jī)車、SS3B（重聯(lián)）、SS4電力機(jī)車在內(nèi)的電力機(jī)車電氣屏柜組裝布線及內(nèi)燃機(jī)車電器屏柜組裝流水作業(yè)平臺(tái)。內(nèi)、電機(jī)車是中國(guó)鐵路牽引動(dòng)力干線機(jī)車，截止目前共投入運(yùn)用的機(jī)車總量超過1.5萬臺(tái)。各生產(chǎn)公司在同型號(hào)機(jī)車電器屏柜設(shè)計(jì)時(shí)基本相同，傳統(tǒng)檢修電器屏柜方式為：檢修產(chǎn)品定點(diǎn)作業(yè)無需流動(dòng)，由不同的班組人員進(jìn)行輪流組裝操作，工作中存在交叉作業(yè)，人力及物力有浪費(fèi)現(xiàn)象，工作效率很難提高；與現(xiàn)代化生產(chǎn)要求推廣的精益化管理工位制流水作業(yè)模式不相符。為改變現(xiàn)有生產(chǎn)作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)檢修產(chǎn)品按工位制流動(dòng)，人員物料定點(diǎn)的作業(yè)模式。在這種情況下，研制了一種流水線成組作業(yè)平臺(tái)。

1.流水線的選擇

常用流水線按照流水線的輸送方式大體可以分為：皮帶流水裝配線、板鏈線、倍速鏈、插件線、網(wǎng)帶線、懸掛線及滾筒流水線這七類流水線。一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、漲緊裝置、改向裝置和支承件等組成。流水線可擴(kuò)展性高，可按需求設(shè)計(jì)輸送量，輸送速度，裝配工位，輔助部件（包括快速接頭、風(fēng)扇，電燈，插座，工藝看板，置物臺(tái)，24V電源，風(fēng)源等），流水線是人和機(jī)器的有效組合，最充分體現(xiàn)設(shè)備的靈活性，它將輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備有機(jī)的組合，以滿足多品種產(chǎn)品的輸送要求。輸送線的傳輸方式有同步傳輸?shù)?（強(qiáng)制式），也可以是非同步傳輸/（柔性式），根據(jù)配置的選擇，可以實(shí)現(xiàn)裝配和輸送的要求。

根據(jù)公司產(chǎn)品的特性及工藝性采用U型回轉(zhuǎn)式流水線由軌道、轉(zhuǎn)盤、運(yùn)輸車組成。需要研制無動(dòng)力轉(zhuǎn)盤和有動(dòng)力運(yùn)輸車組成流水線成組作業(yè)平臺(tái)。

2.運(yùn)輸車選擇

2.1 常用的運(yùn)輸車

如圖1所示：承載重量符合要求的運(yùn)輸工具為3噸左右，目前市場(chǎng)上供應(yīng)的軌道運(yùn)輸車為平板式。

平板式移動(dòng)車由車體、輪對(duì)、動(dòng)力電池、電機(jī)、變速箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。該車所有部件都安裝在車底部，平車表面距離地面550mm；移動(dòng)軌道采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)軌距1435mm；

2.2 現(xiàn)有產(chǎn)品的特點(diǎn)

傳統(tǒng)軌道運(yùn)輸轉(zhuǎn)盤主要部件部分電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置安裝在轉(zhuǎn)盤下方的地坑中，如果要維修只能將轉(zhuǎn)盤吊開，且地坑的安裝深度需要>750mm，轉(zhuǎn)盤直徑>3000mm；不適用于電器柜或小工件的運(yùn)送，傳統(tǒng)軌道運(yùn)輸轉(zhuǎn)盤的工作效率不能充分發(fā)揮；U型回轉(zhuǎn)式軌道運(yùn)輸方式同時(shí)需要兩個(gè)轉(zhuǎn)盤，由于轉(zhuǎn)盤直徑限制，廠房?jī)?nèi)布置流水線間的距離至少達(dá)6500mm，增加占地面積。需要電力驅(qū)動(dòng)，耗能且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一次投入成本和后期維護(hù)成本高，不適合有限空間小型作業(yè)需要。

現(xiàn)有運(yùn)輸車的主要缺點(diǎn)：1.平板式移動(dòng)車平車表面距離地面550mm，作業(yè)時(shí)人員需要跨越登高，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。如果采用軌道下沉設(shè)計(jì)方案，使平車表面與地面保持齊平，軌道區(qū)域?qū)?huì)存在550mm的落差，操作人員有跌落危險(xiǎn)。2.該車所有部件都安裝在車底部，維修作業(yè)時(shí)需要將車體抬高或翻轉(zhuǎn)。3.平板式移動(dòng)車的平車傳動(dòng)裝置，采用固定轉(zhuǎn)速電機(jī)加機(jī)械變速箱系統(tǒng)，占空比大，想要降低車體高度尺寸較困難。4.屏柜高度約三米，受工作場(chǎng)地起吊高度影響，以及流水線門架高度限制。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用分析

設(shè)計(jì)一種承重平臺(tái)離地高度在100mm以下的運(yùn)輸車體，是解決現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)安全性的最好途徑；在保障承重量的情況下將動(dòng)力電池、電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在車體兩頭；受流水作業(yè)工位限制，車體長(zhǎng)度在2米左右。

2.4 整體解決方案

具體過程如下：

1、軌道運(yùn)輸方案：軌道采用12KG輕軌，軌距采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。保證軌道面與地平面高度一致；施工時(shí)需要開挖地面，軌道安裝固定后地面恢復(fù)。

2、為減輕車體重量保證車體的剛性結(jié)構(gòu)，車體邊框骨架全部選用80mm×80mm的型材焊接而成，設(shè)計(jì)時(shí)要求平車離地面100mm。

3、車體動(dòng)力采用蓄電池供電；動(dòng)力系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，向?qū)I(yè)廠家采購(gòu)定制的可調(diào)速“后橋控制”動(dòng)力總成。速度在0～20米/分鐘之間無極可調(diào)。

4、運(yùn)輸車工作在軌道上，松開制動(dòng)手閘，擰動(dòng)控制手柄，運(yùn)輸車按給定信號(hào)前進(jìn)，到達(dá)指定位置松開控制手柄，拉上制動(dòng)手閘制動(dòng)片將輪對(duì)抱死，運(yùn)輸車靜止定位。

5、蓄電池采用150AH大容量型號(hào)，每2周充電一次，可以滿足生產(chǎn)需要。

6、設(shè)計(jì)采用

2.5具體實(shí)施方案

1.制作運(yùn)輸車技術(shù)設(shè)計(jì)圖：圖1

圖1

2.6 結(jié)論

該可移動(dòng)式屏柜組裝流水作業(yè)車使用安全可靠設(shè)計(jì)合理，可以實(shí)現(xiàn)大部件的平穩(wěn)運(yùn)輸。公司目前大力推行精益化生產(chǎn)工位制流水作業(yè)模式，使用該運(yùn)輸車后可有效解決3噸以下工件在工位間運(yùn)輸。由于采用低平臺(tái)設(shè)計(jì)，使檢修件重心大大降低；電器屏柜入座在運(yùn)輸車上，由操作人員在工位上作業(yè)，可以達(dá)到原來電器屏柜落地作業(yè)時(shí)一樣的效果，不需要增加其他輔助設(shè)備。

3.轉(zhuǎn)盤的選擇設(shè)計(jì)

3.1 現(xiàn)有產(chǎn)品的方案

各檢修機(jī)車工廠、機(jī)務(wù)段在用的傳統(tǒng)運(yùn)輸轉(zhuǎn)盤為電力驅(qū)動(dòng)加回轉(zhuǎn)支撐模式，電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置安裝在轉(zhuǎn)盤的地坑中，由地面專人控制完成轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.2 現(xiàn)有產(chǎn)品的特點(diǎn)

傳統(tǒng)運(yùn)輸作業(yè)轉(zhuǎn)盤主要部件部分-電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置安裝在轉(zhuǎn)盤下方的地坑中，第一如果要維修要將轉(zhuǎn)盤吊起處理，且轉(zhuǎn)盤地坑的安裝深度需要>750mm，轉(zhuǎn)盤直徑>3000mm；不適用于電器柜或小工件的運(yùn)送，傳統(tǒng)軌道運(yùn)輸轉(zhuǎn)盤的工作效率不能充分發(fā)揮；第二U型回轉(zhuǎn)式軌道運(yùn)輸方式同時(shí)需要兩個(gè)轉(zhuǎn)盤，由于轉(zhuǎn)盤直徑限制，廠房?jī)?nèi)布置流水線間的距離至少達(dá)6500mm，增加占地面積。第三需要電力驅(qū)動(dòng)，耗能且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一次投入成本和后期維護(hù)成本高，不適合有限空間小型作業(yè)需要。

3.3 轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)中要解決的問題

流水作業(yè)采用軌道運(yùn)輸與其它運(yùn)輸方式相比有經(jīng)濟(jì)、安全、操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，受生產(chǎn)工藝、工作場(chǎng)地的要求和限制，流水線配套設(shè)計(jì)軌道運(yùn)輸轉(zhuǎn)盤必不可少。

借鑒現(xiàn)有轉(zhuǎn)盤的使用經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)是一種安全可靠、使用方便，適應(yīng)流水線作業(yè)需要的優(yōu)先方案。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施分析

1.設(shè)計(jì)思路

第一根據(jù)載重量，運(yùn)送電器柜或小工件的轉(zhuǎn)盤載重量都在5噸以下，所以摒棄了電力驅(qū)動(dòng)加回轉(zhuǎn)支撐的設(shè)計(jì)，采用無動(dòng)力免維護(hù)模式設(shè)計(jì)方案。

第二轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)由上下兩塊圓形鋼板組成；組裝后的轉(zhuǎn)盤高度為70mm，是傳統(tǒng)軌道運(yùn)輸轉(zhuǎn)盤的10%；轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)采用球形滾珠，最大程度地減少轉(zhuǎn)盤的阻力。

第三在轉(zhuǎn)盤周圍設(shè)計(jì)安裝12處限位塊，解決轉(zhuǎn)盤單邊受力導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤垂直軸線偏離的問題，確保了轉(zhuǎn)盤的穩(wěn)定性。

第四采取多種安全措施，提高轉(zhuǎn)盤的安全可靠性。轉(zhuǎn)盤到位后，有定位鎖緊裝置將轉(zhuǎn)盤固定；設(shè)計(jì)了與軌面高度一致的轉(zhuǎn)盤蓋板，使轉(zhuǎn)盤保持與地面平齊。

3.5具體實(shí)施方案

1.設(shè)計(jì)圖

目前，軌道運(yùn)輸轉(zhuǎn)盤已經(jīng)在我公司示范線上安裝使用。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)使用證明了該裝置可保障示范線工位制轉(zhuǎn)換行走要求。

2.3 結(jié)論

該流水線作業(yè)線軌道+轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，使用安全可靠。該技術(shù)方案已在機(jī)車電器屏柜組裝工位制流水作業(yè)軌道運(yùn)輸示范線上成功實(shí)施。該裝置可有效解決不同類型機(jī)車配件及不同臺(tái)柜的U型直線流水作業(yè)轉(zhuǎn)換時(shí)解決方案。可解決目前我公司約22個(gè)機(jī)車大修產(chǎn)品，精益化生產(chǎn)工位制流水作業(yè)要求，提了升生產(chǎn)管理水平。采購(gòu)?fù)瑯右?guī)格的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤每個(gè)需要10萬元，該技術(shù)方案制作安裝費(fèi)用為5.5萬元。

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