積放鏈系統輸送鏈自動調節的設計

郭敏，儲招節1,，朱旭超，儲召翔，萬陽，周斌，沈林林

積放鏈系統輸送鏈自動調節的設計

郭敏2，儲招節1,2，朱旭超2，儲召翔2，萬陽2，周斌2，沈林林2

（1.重型專用車發動機安徽省重點實驗室，安徽 馬鞍山 243000；2.安徽華菱汽車有限公司發動機分公司，安徽 馬鞍山 243061）

積放鏈系統是一種自動化程度較高的工件輸送系統。但在實際的使用過程中，積放鏈系統的環鏈由于長時間的運行，會產生不可逆轉的彈性形變，造成鏈條拉長，結果會導致運輸節拍變慢。所以我們針對這種情況，以安徽華菱星馬汽車有限公司發動機分公司涂裝車間積放鏈輸送系統為例，專門設計了一套自動調節系統，進行整個積放鏈系統的檢測和張緊控制，從而到達對整個系統的控制。

積放鏈；自動調節

引言

隨著現代化工業的飛速發展，積放式輸送鏈被廣泛的應用在汽車、摩托車、家電、食品等行業生產線上，不僅起著運輸工件的作用，而且貫穿整個生產線，具有科學管理生產的功能。并且能夠滿足生產的廣泛要求，很容易、靈活地與操作工位、裝載、卸載自動化設備相配合，可以使工件在任意工位停止而不必使整個生產線停下來，集裝配、存儲、運輸于一體，是一種比較柔性的系統。隨著積放鏈應用的普遍，一些使用問題也凸顯出來。積放鏈由于質量大、剛度小、負載重加上長時間的運行，鏈條拉長是積放鏈運行中的常見問題，如果處理不當會影響積放鏈的正常運行使生產節拍變慢，甚至造成整個系統的停線。而積放鏈的張緊度自整定系統可以通過檢測診斷積放鏈的張力來自行調節積放鏈的張緊度，使積放鏈可以連續運行，滿足有序的，高效的生產要求。

1 工藝流程

熱試車間完成對發動機的實驗檢測，合格的發動機通過AGV（自動運行小車）運送到預裝區上件位，空吊具被積放鏈系統牽引到上件位停止器處，等待升降機上升到位后，定位裝置把吊具固定在升降機上，升降機下降到位后將發動機掛在吊具上后，隨升降機上升到位送到積放鏈上，隨后定位裝置打開，同時上件位停止器也打開，帶件吊具由積放鏈系統牽引進入輸送線路。其中依次經過一次遮蔽、前處理預脫脂、脫脂、工業水洗、純水洗、硅烷化、工業水洗、烘干等工位進行相應處理，然后將存放在積放鏈吊具上的發動機送至噴涂車間進行噴涂。發動機在噴涂烘干完成后，帶件吊具被積放鏈系統牽引到下件區停止器處，定位裝置把吊具固定在下件位升降機上，通過升降機下降到位將發動機放在后整理地板鏈的托盤上，完成整機的下線。

根據涂裝車間的空間大小以及鏈條長度等實際情況，積放鏈系統還設計了兩條積放區來存儲發動機，分別是一次遮蔽和二次遮蔽區域。因此每部發動機從預裝區過來時，都可以在積放鏈的這兩個個特定的分區進行存放。

圖1 工藝流程圖

2 積放鏈系統的工作原理

在積放鏈系統中，鏈條繞經幾個換向轉輪形成無機閉合鏈。鏈條運行軌道分上下兩層，上層為牽引軌，主要是傳遞牽引動力。下翼為承載軌，其邊緣內表面是牽引鏈條滾輪的踏面，對鏈條起支撐作用。牽引軌道下方是吊具軌道，當啟動驅動電機時，帶動鏈條運行，而吊具的運行是依靠牽引鏈驅動吊具實現，牽引鏈對吊具的驅動是靠鏈條下方的推頭與吊具的前車上擋塊的貼合實現，工件通過特制的掛鉤掛在吊具上。

積放鏈系統的積放存儲是通過吊具與輸送鏈推頭的貼合與脫開來實現吊具的輸送或停止積放。積存時停止器會插入，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，后續的吊具因其前鏟被前一吊具的尾板抬起，迫使擋塊降下，而使后續吊具陸續停下，當停止器收回時，由于前車的重力使擋塊復位，回到原來高度，使吊具掛鉤與積放鏈推頭結合，于是吊具重新投入運行狀態。通過吊具組的掛鉤與輸送鏈推頭的嚙合與脫開來實現吊具上的發動機輸送或停止積放。

3 積放鏈的構成及特點

3.1 積放鏈的構成

積放鏈系統主要由牽引鏈條、吊具組、驅動裝置、張緊裝置、升降裝置、停止器、滾輪、氣動控制等幾個部分組成。其中牽引鏈條是用來帶動吊具運行的；驅動裝置用于為牽引鏈條提供動力；張緊裝置是吸收牽引鏈條從從動裝置繞出時所產生的松弛并使其保持一定張力的裝置，進行張力補償；升降裝置用于完成工件的上件與下件任務；停止器是對吊具實行安全可靠的控制以及積放調節作用。

3.2 積放鏈特點

整個積放鏈系統采用PLC控制，機械與電氣有機結合在一起，整條涂裝生產線自動化生產，自動化成度高，采用空中環型布置，結構緊湊，占地面積小。生產效率高，可同時懸掛90臺重達1000多千克的發動機送往涂裝車間進行沖洗和噴涂，降低了勞動強度，而且維修簡單方便。但積放鏈系統的長時間運行會產生張力變化以及彈性伸縮，影響生產效率。若積放鏈張力過大，會造成整個積放鏈拉伸變形，甚至會導致鏈條繃斷；若張力過小，會造成鏈條松垮，影響生產節拍。為了保證積放鏈的正常、穩定運行，張緊裝置是必不可少的。

4 自動張緊裝置設計

4.1 控制系統的主要組成

（1）控制系統：積放鏈控制系統采用的是美國Rockwell Allen-Bradley Compactlogix5370 L3可編程控制器，集成了兩個EtherNET/IP和一個USB通信接口，支持基于EtherNET/IP的集成運動控制。系統組態了3輸入，2輸出模塊共80個I/O數字量和1個模擬量采集模塊共2個輸入，完全滿足要求。控制器負責將采集到的張緊數據進行分析及處理，然后根據需要，將控制張力的信號輸出到液壓裝置動作，以達到調節的目的。

（2）觸摸屏：操作員界面采用的是美國Rockwell Allen-Bradley 10.4英寸平板式觸摸屏Panel View Plus 1000型，主要用于整個積放鏈系統的操作，各個參數的設置及顯示、積放鏈的運行狀態的監控和報警信息的顯示及查看等。

（3）變頻器：根據負載運行的情況，變頻器采用的是美國Rockwell Allen-Bradley PowerFlex40P型變頻器，用來控制電機的運行，根據頻率的給定以實現電機速度的控制。

（4）交換機：采用的是Stratix2000非管理型交換機，形成整個控制系統通過EtherNET/IP總線連接的網絡結構，使復雜的以太網應用簡單化。

4.2 系統網絡

為了現場信息的采集與交互，實現自動化運行與自調節控制，積放鏈控制系統基于Rockwell Allen-Bradley的EtherNET/IP的基礎上，將觸摸屏、控制器、變頻器、交換機等形成設備層網絡結構, 后在通過EtherNET，再將工件信息等內容傳送到上位機。具體如下圖2所示。

圖2 網絡結構

4.3 張緊裝置的組成及結構圖

（1）活動架：在積放鏈運行過程中，活動架下方固定轉輪，鏈條的張緊控制通過活動架移動來實現。

（2）張緊油缸：積放鏈運行時的張緊執行機構。

（3）調節閥：張緊裝置的控制元件，通過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：主要是用來采集積放鏈運行時鏈條的張力。

（5）行程開關：當積放鏈拉伸到一定距離觸碰到行程開關時，給積放鏈系統一個信號使積放鏈停止運行，主要起斷鏈保護功能。

（6）具體結構圖如3所示：

圖3 張力系統結構圖

4.5 工作過程

采用PLC和液壓油缸結合的方式，開始時給plc一個張力的設定值，通過液壓油缸拉緊活動架實施，在積放鏈正常運行階段plc根據張緊傳感器的反饋值實時地與設定值進行比較，智能控制調節閥來控制液壓油流量，實時調整液壓缸的伸縮從而控制活動架的移動來達到對積放鏈張緊力的調節。一定程度上滿足了補償積放鏈伸長和實時監控的目的，保證了積放鏈的穩定運行?？刂撇呗匀鐖D4所示：

圖4 工作過程圖

5 結語

自動調節系統經過一系列的模擬加實踐證明，能夠使積放鏈滿足涂裝工藝的各項要求。尤其是采用了PLC加液壓缸對積放鏈的張緊控制，能實時地自動調節張緊力，響應也非?？欤坏z測到鏈條松弛伸長，能立刻動作液壓缸補償積放鏈的伸縮量，使張力達到平衡，整個系統的靈活性和可塑性大大提高。同時系統具有完善的監控措施，通過觸摸屏可以可靠的查看系統異常與故障信息，提高維修性。通過自動調節系統，可以實現控制器按照操作者和外部信號要求來進行自動診定。

隨著現代化的工業生產都向著智能化、自動化發展，企業為追求經濟效益在生產方式上采用精益化生產，張緊力自動調節系統在一些生產效率高，負載重的生產線上的應用是未來必不可或缺的，并且其元件實現了系列化、標準化、通用化更加容易設計制造和推廣。然而，自動調節系統也只能在一定范圍內改善整個積放鏈系統，一旦鏈條伸縮范圍過大，自動調節系統會采取停鏈措施，保護整個系統。

[1] 錢曉龍.ControlLogix系統組態與編程-現代控制工程設計[M].北京:機械工業出版社.2003.

[2] 周新年.工程索道與柔性吊橋[M].北京:人民交通出版社,2008.

[3] 王義行.鏈條輸送機[M].北京:機械工業出版社.2003.

[4] 朱松明.PLC在汽車涂裝線自行小車系統中的應用[J].起重與運輸機械,2004(11):35-36.

[5] 范狄慶.現代裝備傳輸系統[J].北京:清華大學出版社2010.

[6] 廖傳華,周玲,朱美紅.輸送技術,設備與工業應用[M].北京:化學工業出版社.2018.

[7] 白志剛.自動調節系統解析與PID整定[M].北京:化學工業出版社.2012.

[8] 潘俊.懸掛輸送機牽引鏈張力計算分析與“爬行”問題對策研究[D].南京:南京航空航天大學,2007.

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年畢業于安徽工業大學測控技術與儀器專業，同年就職于安徽華菱汽車有限公司至今，主要從事發動機分公司設備管理工作，擅長設備信息化、自動化、維修、改造等技術，多次參與發動機分公司不同生產線的新項目及技改項目。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.068