積放鏈系統(tǒng)輸送鏈自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)

郭敏，儲(chǔ)招節(jié)1,，朱旭超，儲(chǔ)召翔，萬(wàn)陽(yáng)，周斌，沈林林

積放鏈系統(tǒng)輸送鏈自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)

郭敏2，儲(chǔ)招節(jié)1,2，朱旭超2，儲(chǔ)召翔2，萬(wàn)陽(yáng)2，周斌2，沈林林2

（1.重型專用車發(fā)動(dòng)機(jī)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 馬鞍山 243000；2.安徽華菱汽車有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)分公司，安徽 馬鞍山 243061）

積放鏈系統(tǒng)是一種自動(dòng)化程度較高的工件輸送系統(tǒng)。但在實(shí)際的使用過(guò)程中，積放鏈系統(tǒng)的環(huán)鏈由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的彈性形變，造成鏈條拉長(zhǎng)，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸節(jié)拍變慢。所以我們針對(duì)這種情況，以安徽華菱星馬汽車有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)分公司涂裝車間積放鏈輸送系統(tǒng)為例，專門設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)行整個(gè)積放鏈系統(tǒng)的檢測(cè)和張緊控制，從而到達(dá)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。

積放鏈；自動(dòng)調(diào)節(jié)

引言

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的飛速發(fā)展，積放式輸送鏈被廣泛的應(yīng)用在汽車、摩托車、家電、食品等行業(yè)生產(chǎn)線上，不僅起著運(yùn)輸工件的作用，而且貫穿整個(gè)生產(chǎn)線，具有科學(xué)管理生產(chǎn)的功能。并且能夠滿足生產(chǎn)的廣泛要求，很容易、靈活地與操作工位、裝載、卸載自動(dòng)化設(shè)備相配合，可以使工件在任意工位停止而不必使整個(gè)生產(chǎn)線停下來(lái)，集裝配、存儲(chǔ)、運(yùn)輸于一體，是一種比較柔性的系統(tǒng)。隨著積放鏈應(yīng)用的普遍，一些使用問(wèn)題也凸顯出來(lái)。積放鏈由于質(zhì)量大、剛度小、負(fù)載重加上長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，鏈條拉長(zhǎng)是積放鏈運(yùn)行中的常見問(wèn)題，如果處理不當(dāng)會(huì)影響積放鏈的正常運(yùn)行使生產(chǎn)節(jié)拍變慢，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)的停線。而積放鏈的張緊度自整定系統(tǒng)可以通過(guò)檢測(cè)診斷積放鏈的張力來(lái)自行調(diào)節(jié)積放鏈的張緊度，使積放鏈可以連續(xù)運(yùn)行，滿足有序的，高效的生產(chǎn)要求。

1 工藝流程

熱試車間完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，合格的發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)AGV（自動(dòng)運(yùn)行小車）運(yùn)送到預(yù)裝區(qū)上件位，空吊具被積放鏈系統(tǒng)牽引到上件位停止器處，等待升降機(jī)上升到位后，定位裝置把吊具固定在升降機(jī)上，升降機(jī)下降到位后將發(fā)動(dòng)機(jī)掛在吊具上后，隨升降機(jī)上升到位送到積放鏈上，隨后定位裝置打開，同時(shí)上件位停止器也打開，帶件吊具由積放鏈系統(tǒng)牽引進(jìn)入輸送線路。其中依次經(jīng)過(guò)一次遮蔽、前處理預(yù)脫脂、脫脂、工業(yè)水洗、純水洗、硅烷化、工業(yè)水洗、烘干等工位進(jìn)行相應(yīng)處理，然后將存放在積放鏈吊具上的發(fā)動(dòng)機(jī)送至噴涂車間進(jìn)行噴涂。發(fā)動(dòng)機(jī)在噴涂烘干完成后，帶件吊具被積放鏈系統(tǒng)牽引到下件區(qū)停止器處，定位裝置把吊具固定在下件位升降機(jī)上，通過(guò)升降機(jī)下降到位將發(fā)動(dòng)機(jī)放在后整理地板鏈的托盤上，完成整機(jī)的下線。

根據(jù)涂裝車間的空間大小以及鏈條長(zhǎng)度等實(shí)際情況，積放鏈系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了兩條積放區(qū)來(lái)存儲(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)，分別是一次遮蔽和二次遮蔽區(qū)域。因此每部發(fā)動(dòng)機(jī)從預(yù)裝區(qū)過(guò)來(lái)時(shí)，都可以在積放鏈的這兩個(gè)個(gè)特定的分區(qū)進(jìn)行存放。

圖1 工藝流程圖

2 積放鏈系統(tǒng)的工作原理

在積放鏈系統(tǒng)中，鏈條繞經(jīng)幾個(gè)換向轉(zhuǎn)輪形成無(wú)機(jī)閉合鏈。鏈條運(yùn)行軌道分上下兩層，上層為牽引軌，主要是傳遞牽引動(dòng)力。下翼為承載軌，其邊緣內(nèi)表面是牽引鏈條滾輪的踏面，對(duì)鏈條起支撐作用。牽引軌道下方是吊具軌道，當(dāng)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，帶動(dòng)鏈條運(yùn)行，而吊具的運(yùn)行是依靠牽引鏈驅(qū)動(dòng)吊具實(shí)現(xiàn)，牽引鏈對(duì)吊具的驅(qū)動(dòng)是靠鏈條下方的推頭與吊具的前車上擋塊的貼合實(shí)現(xiàn)，工件通過(guò)特制的掛鉤掛在吊具上。

積放鏈系統(tǒng)的積放存儲(chǔ)是通過(guò)吊具與輸送鏈推頭的貼合與脫開來(lái)實(shí)現(xiàn)吊具的輸送或停止積放。積存時(shí)停止器會(huì)插入，將吊具上的前車擋塊降下，使載貨吊具脫離牽引鏈的貼合而停止下來(lái)，后續(xù)的吊具因其前鏟被前一吊具的尾板抬起，迫使擋塊降下，而使后續(xù)吊具陸續(xù)停下，當(dāng)停止器收回時(shí)，由于前車的重力使擋塊復(fù)位，回到原來(lái)高度，使吊具掛鉤與積放鏈推頭結(jié)合，于是吊具重新投入運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)吊具組的掛鉤與輸送鏈推頭的嚙合與脫開來(lái)實(shí)現(xiàn)吊具上的發(fā)動(dòng)機(jī)輸送或停止積放。

3 積放鏈的構(gòu)成及特點(diǎn)

3.1 積放鏈的構(gòu)成

積放鏈系統(tǒng)主要由牽引鏈條、吊具組、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、升降裝置、停止器、滾輪、氣動(dòng)控制等幾個(gè)部分組成。其中牽引鏈條是用來(lái)帶動(dòng)吊具運(yùn)行的；驅(qū)動(dòng)裝置用于為牽引鏈條提供動(dòng)力；張緊裝置是吸收牽引鏈條從從動(dòng)裝置繞出時(shí)所產(chǎn)生的松弛并使其保持一定張力的裝置，進(jìn)行張力補(bǔ)償；升降裝置用于完成工件的上件與下件任務(wù)；停止器是對(duì)吊具實(shí)行安全可靠的控制以及積放調(diào)節(jié)作用。

3.2 積放鏈特點(diǎn)

整個(gè)積放鏈系統(tǒng)采用PLC控制，機(jī)械與電氣有機(jī)結(jié)合在一起，整條涂裝生產(chǎn)線自動(dòng)化生產(chǎn)，自動(dòng)化成度高，采用空中環(huán)型布置，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。生產(chǎn)效率高，可同時(shí)懸掛90臺(tái)重達(dá)1000多千克的發(fā)動(dòng)機(jī)送往涂裝車間進(jìn)行沖洗和噴涂，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且維修簡(jiǎn)單方便。但積放鏈系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生張力變化以及彈性伸縮，影響生產(chǎn)效率。若積放鏈張力過(guò)大，會(huì)造成整個(gè)積放鏈拉伸變形，甚至?xí)?dǎo)致鏈條繃斷；若張力過(guò)小，會(huì)造成鏈條松垮，影響生產(chǎn)節(jié)拍。為了保證積放鏈的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，張緊裝置是必不可少的。

4 自動(dòng)張緊裝置設(shè)計(jì)

4.1 控制系統(tǒng)的主要組成

（1）控制系統(tǒng)：積放鏈控制系統(tǒng)采用的是美國(guó)Rockwell Allen-Bradley Compactlogix5370 L3可編程控制器，集成了兩個(gè)EtherNET/IP和一個(gè)USB通信接口，支持基于EtherNET/IP的集成運(yùn)動(dòng)控制。系統(tǒng)組態(tài)了3輸入，2輸出模塊共80個(gè)I/O數(shù)字量和1個(gè)模擬量采集模塊共2個(gè)輸入，完全滿足要求?？刂破髫?fù)責(zé)將采集到的張緊數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理，然后根據(jù)需要，將控制張力的信號(hào)輸出到液壓裝置動(dòng)作，以達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

（2）觸摸屏：操作員界面采用的是美國(guó)Rockwell Allen-Bradley 10.4英寸平板式觸摸屏Panel View Plus 1000型，主要用于整個(gè)積放鏈系統(tǒng)的操作，各個(gè)參數(shù)的設(shè)置及顯示、積放鏈的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和報(bào)警信息的顯示及查看等。

（3）變頻器：根據(jù)負(fù)載運(yùn)行的情況，變頻器采用的是美國(guó)Rockwell Allen-Bradley PowerFlex40P型變頻器，用來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行，根據(jù)頻率的給定以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的控制。

（4）交換機(jī)：采用的是Stratix2000非管理型交換機(jī)，形成整個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)EtherNET/IP總線連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使復(fù)雜的以太網(wǎng)應(yīng)用簡(jiǎn)單化。

4.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

為了現(xiàn)場(chǎng)信息的采集與交互，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行與自調(diào)節(jié)控制，積放鏈控制系統(tǒng)基于Rockwell Allen-Bradley的EtherNET/IP的基礎(chǔ)上，將觸摸屏、控制器、變頻器、交換機(jī)等形成設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 后在通過(guò)EtherNET，再將工件信息等內(nèi)容傳送到上位機(jī)。具體如下圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4.3 張緊裝置的組成及結(jié)構(gòu)圖

（1）活動(dòng)架：在積放鏈運(yùn)行過(guò)程中，活動(dòng)架下方固定轉(zhuǎn)輪，鏈條的張緊控制通過(guò)活動(dòng)架移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）張緊油缸：積放鏈運(yùn)行時(shí)的張緊執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（3）調(diào)節(jié)閥：張緊裝置的控制元件，通過(guò)控制液壓缸油流量控制液壓缸的伸縮從而控制積放鏈的張緊。

（4）張力傳感器：主要是用來(lái)采集積放鏈運(yùn)行時(shí)鏈條的張力。

（5）行程開關(guān)：當(dāng)積放鏈拉伸到一定距離觸碰到行程開關(guān)時(shí)，給積放鏈系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)使積放鏈停止運(yùn)行，主要起斷鏈保護(hù)功能。

（6）具體結(jié)構(gòu)圖如3所示：

圖3 張力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.5 工作過(guò)程

采用PLC和液壓油缸結(jié)合的方式，開始時(shí)給plc一個(gè)張力的設(shè)定值，通過(guò)液壓油缸拉緊活動(dòng)架實(shí)施，在積放鏈正常運(yùn)行階段plc根據(jù)張緊傳感器的反饋值實(shí)時(shí)地與設(shè)定值進(jìn)行比較，智能控制調(diào)節(jié)閥來(lái)控制液壓油流量，實(shí)時(shí)調(diào)整液壓缸的伸縮從而控制活動(dòng)架的移動(dòng)來(lái)達(dá)到對(duì)積放鏈張緊力的調(diào)節(jié)。一定程度上滿足了補(bǔ)償積放鏈伸長(zhǎng)和實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，保證了積放鏈的穩(wěn)定運(yùn)行?？刂撇呗匀鐖D4所示：

圖4 工作過(guò)程圖

5 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列的模擬加實(shí)踐證明，能夠使積放鏈滿足涂裝工藝的各項(xiàng)要求。尤其是采用了PLC加液壓缸對(duì)積放鏈的張緊控制，能實(shí)時(shí)地自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力，響應(yīng)也非?？?，一旦檢測(cè)到鏈條松弛伸長(zhǎng)，能立刻動(dòng)作液壓缸補(bǔ)償積放鏈的伸縮量，使張力達(dá)到平衡，整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和可塑性大大提高。同時(shí)系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控措施，通過(guò)觸摸屏可以可靠的查看系統(tǒng)異常與故障信息，提高維修性。通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)控制器按照操作者和外部信號(hào)要求來(lái)進(jìn)行自動(dòng)診定。

隨著現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)都向著智能化、自動(dòng)化發(fā)展，企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)效益在生產(chǎn)方式上采用精益化生產(chǎn)，張緊力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在一些生產(chǎn)效率高，負(fù)載重的生產(chǎn)線上的應(yīng)用是未來(lái)必不可或缺的，并且其元件實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化更加容易設(shè)計(jì)制造和推廣。然而，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)也只能在一定范圍內(nèi)改善整個(gè)積放鏈系統(tǒng)，一旦鏈條伸縮范圍過(guò)大，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)采取停鏈措施，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。

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Design of automatic adjustment system for accumulation chain in painting workshop

Guo Min2, Chu Zhaojie1,2, Zhu Xuchao2, Chu Zhaoxiang2, Wan Yang2, Zhou Bin2, Shen Linlin2

( 1.AnHui Province Key Laboratory of Heavy Duty Special Vehicle Engine, Anhui Maanshan 243000; 2.Anhui Hualing Automobile Group Co., Ltd., Engine Branch, Anhui Maanshan 243061 )

Accumulation chain is a highly automated workpiece conveying system. However, in the actual application process, due to the long-term operation of the accumulation chain, irreversible elastic deformation will occur, causing the chain to lengthen, and as a result, the transportation cycle will be slow. Therefore, for this situation, we take the example of the accumulating chain conveyor system in the painting workshop of the engine branch of Anhui Hualing Xingma Automo -bile Co., Ltd., and specially designed an automatic adjustment system to detect and tension the entire accumulation chain.

Accumulation chain; Automatic adjustment

U466

A

1671-7988(2019)18-199-03

U466

A

1671-7988(2019)18-199-03

郭敏，男，2010年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)，同年就職于安徽華菱汽車有限公司至今，主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)分公司設(shè)備管理工作，擅長(zhǎng)設(shè)備信息化、自動(dòng)化、維修、改造等技術(shù)，多次參與發(fā)動(dòng)機(jī)分公司不同生產(chǎn)線的新項(xiàng)目及技改項(xiàng)目。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.068