汽車廠電動單軌懸掛輸送系統(tǒng)爬坡問題探討

摘 要： 某汽車廠總裝車間車門裝配線為電動單軌懸掛輸送系統(tǒng)，共有155個吊具。在二層緩存區(qū)，存在兩段上坡段，在設備調試和試運行期間，出現(xiàn)過一些門吊具在坡段無法上行的問題，此問題會造成整個門輸送線路的中斷，影響生產節(jié)拍。 本文針對此問題進行了分析， 測試了幾種解決方法， 并最終找到了行之有效且成本較低的方法。

關鍵詞： 門輸送線；電動單軌系統(tǒng)；坡段上行停止；等待模塊

1.前言

電動單軌懸掛輸送系統(tǒng)從一個工廠的前期投入，運行費用、控制產品量和可持續(xù)發(fā)展等方面綜合考慮，自行小車輸送線技術將更具有優(yōu)勢，同時相信隨著電子技術的發(fā)展和電子產品的規(guī)模化生產，用于自行單軌小車的控制器將不再成為價格制約的難題，應用該技術也將會越來越廣泛 [1]。根據(jù)應用場合和負載情況， 通常將單軌懸掛系統(tǒng)分為：輕載系統(tǒng)和重載系統(tǒng)。通常我們將負載大于1000kg的系統(tǒng)稱為重載系統(tǒng)， 將負載小于1000kg的系統(tǒng)稱為輕載系統(tǒng)，對于輕載系統(tǒng)，使用最多的是單軌懸掛系統(tǒng)。

2. 系統(tǒng)概述

2.1系統(tǒng)應用及系統(tǒng)組成

使用電動單軌小車懸掛輸送進行作業(yè)代表了當今世界現(xiàn)代化工業(yè)生產流程中輸送裝備與技術的主要發(fā)展方向。EMS系統(tǒng)能夠滿足各種不同廠房、不同生產工藝、不同生產形態(tài)下的生產需要， 廣泛應用于汽車、工程機械、家電等諸多行業(yè)[2]。

該系統(tǒng)的構成為：卸門機器人站，門生產線，裝門機器人站，維修區(qū)，緩存區(qū)。二層網格高度為4米， 而機器人站高度為3.7米，因此吊具的運行軌道有一個爬坡的過程。

2.2 吊具爬坡存在問題

2.2.1問題描述

由于機器人的工作行程要求， 在圖1所示的卸門機器人站1和裝門機械人站4區(qū)域， 二層網格的高度為3.7米， 門吊具的滑觸線鋁軌的安裝高度為5.7米；而在其余路段， 由于消防通道的高度要求， 二層網格的高度為4米，門吊具的滑觸線鋁軌的安裝高度為6米， 因此存在著 2 和 5 兩個吊具的上升路段，坡度為 ± 3°。 但在現(xiàn)場的實際調試運行過程中發(fā)現(xiàn)， 部分吊具出現(xiàn)在吊具坡段中停后，無法再次啟動，控制器報F006過流報警故障。

2.2.2 問題分析

該門吊具控制器使用的是Lenze CCU210B DETO控制盒，查找該控制器的使用手冊， F006故障代碼的含義是熱敏電阻過熱報警[3] ，也就是吊具電機電流過大。本吊具的驅動電機選用型號為HS41DRS71S4/BE05/TF，額定電流為1.2A 。

吊具滾輪和導軌間的靜摩擦系數(shù)是0.37， 動摩擦系數(shù)是0.34，在水平運行段， 吊具前進所需要的牽引負載是：

L=μX m X g=0.34X850X10= 2890N （1）

吊具在上坡段時， 負載的增加值為 ：

LA=mXg X sinθ = 850X10Xsin3= 445N （2）

上坡路段增加負載的百分比為：

P= 445/2890= 15.40%

通過上面的計算可以看出，吊具在上坡軌道的輸出電流值和在正常運行軌道輸出的電流值相比，增加了15%以上，在現(xiàn)場應用中，為了確定在各種工況下電機電流值的大小，通過更改吊具控制器的參數(shù) C0500 為3 [4]， 可以在控制器的顯示窗口上顯示出電流值的大小。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)， 當?shù)蹙咴谒蕉芜\行時， 電機的電流為0.5-0.6A；當?shù)蹙咴谄露紊线\行時，電機的電流為1.9A，超出了電機的額定電流1.2A。

3. 問題解決

3.1更改吊具控制器的輸出電壓值

根據(jù)功率公式： P=U*I （3）

可知， 在輸出功率不變的情況下， 如果要減小控制器的電流值， 可以提高輸出電壓。查閱Lenze CCU210B控制器的使用手冊可知， 通過調整C0024可以提高控制器的輸出電壓， 將其由默認的5提高到22以提高輸出電壓[5]，進行測試。測試后發(fā)現(xiàn)吊具在坡段仍然存在無法啟動的問題， 由此說明，通過更改參數(shù)提高輸出電壓的做法雖然可以減小輸出電流值， 但所需要的輸出電流仍然超出了控制器的額定電流。由此說明，此方法無法解決控制器過流問題。

3.2 增加等待塊

現(xiàn)場滑觸線爬坡段共有兩段，位于二層的緩存區(qū)， 每段長度為10米，如圖1所示。通過多次在現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)， 如果吊具在滑觸線上升坡段不間停地通過， 不會出現(xiàn)吊具在坡段運行中停止的現(xiàn)象； 反之，如果由于前方已有吊具， 其后的吊具為防止和前方吊具碰撞， 就會停止下來。當?shù)蹙咴俅螁訒r，由于要克服比動摩擦力大的多的靜摩擦力，這時， 就會出現(xiàn)吊具無法再次啟動的故障。

基于以上的觀察數(shù)據(jù)，并且經現(xiàn)場評估，二層緩存區(qū)有足夠的長度可以存儲吊具，因此決定在同一時間在坡段上只能有一個吊具運行，這樣就避免了吊具為防止和前方吊具碰撞而發(fā)生在坡段停止的問題。具體解決方法為：在坡段的起始點和結束點分別新安裝一個位置傳感器，在上坡段的前端安裝等待模塊， 由此來實現(xiàn)在同一時間， 在上坡段最多只有一個吊具運行的狀態(tài)。

3.3 EMS等待塊工作原理介紹及改造后效果

EMS等待模塊是專門控制吊具運行次序的模塊。該模塊一共有3個連接接口 X1， X2，X3，具體工作原理為：如果X2傳感器被觸發(fā)而X3沒有被觸發(fā) ，對于后續(xù)在運行的吊具，就必須在X2位置等待。只有在X2傳感器被觸發(fā)后，之后 X3傳感器也被觸發(fā)了，才會允許新的吊具進入被控滑觸線段。通過這種方式， 有效地實現(xiàn)了坡段在同一時間只有一個吊具的情況，沒有再出現(xiàn)坡段吊具出現(xiàn)過流的現(xiàn)象。

4 結語

本改造方案自實施以后， 整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有再次發(fā)生吊具在上坡段停止無法上行的問題。并且本改造方案技術可靠，改造工作量小，成本低，是一個針對此問題的恰當解決方法。

參考文獻

[1]倪美玉。《機械制造與自動化》，電動單軌自行小車和平板線技術在現(xiàn)代汽車裝配車間的應用 2006，（3）；P68-P70.

[2]劉曉楠，匡永江，一種多路徑電動單軌小車懸掛輸送系統(tǒng)（EMS）設計。 《制造業(yè)自動化》， 2014 [10]， P24-P25.

[3]Lenze LDEDS-CCU210B 使用手冊 4.0， P83， Lenze.

[4]Lenze LDEDS-CCU210B 使用手冊 4.0， P80， Lenze.

[5]Lenze LDEDS-CCU210B 使用手冊 4.0， P41， Lenze.

作者簡介：路書禮（1976-- ），男，漢族，山東莘縣人，工學碩士。