車架沖壓件生產在線輸送方式探討

文/王建甫，鄭琦，趙赦，趙晉陽·中國汽車工業工程有限公司

針對一種車架沖壓件的在線輸送(儲存)需求，介紹了智能托盤式四向穿梭車、子母車和倍速鏈三種備選方案。通過對比、探討智能托盤式四向穿梭車、子母車和倍速鏈三種方案的特點和應用場景，最終確定了適合本項目的在線輸送(儲存)方案。

車架沖壓件在壓機上成形后，通過輸送線送到后一工序。本文介紹的就是從沖壓工位到后一工序之間的輸送線。零件沖壓時間比較快，每分鐘可以完成2 ～3 件，后一工序1 分鐘才完成一件，從生產效率上講，沖壓工序較后一工序要快的多，為了滿足生產的不均衡性，因此在沖壓工序以及后一工序之間需要一個轉運、緩存工位。因此，我們提供的沖壓件在線輸送方式，在滿足輸送功能的同時兼有在線存儲功能。

工藝規劃

本工位工作內容描述

實現在壓機上成形后的各種沖壓件的全自動輸送(含必要在線存儲)。沖壓件有三種類型：⑴非鉚接沖壓件；⑵鉚接沖壓件；⑶焊接沖壓件。根據沖壓件類型的不同，輸送線把沖壓件送到3 個不同的工位，要求沖壓后進入輸送線開始，自動存儲、自動輸送，全程不落地。

工藝物流分析

輸送流程：自油壓機完成沖壓件壓形后，下件區人員輔助沖壓件至輸送線，在輸送線上實現在線存儲(積放)，同時要求前后節拍匹配，主要內容包括：⑴鉚接沖壓件。在相關存儲段的沖壓件自動輸送至準備段，以批量方式進入沖壓件后鉚接工序。⑵非鉚接沖壓件。壓力機更換模具后，經輸送線直接送至打碼工位，打碼完成后上掛進入涂裝線。⑶焊接沖壓件。在準備段由人員拉滑至移動焊接臺，在焊接工位完成焊接。

線體組成

該輸送線由各功能輸送段組成，包括壓形沖壓件出料段、分料段(后一及非后一沖壓件分流)、存儲段(在線積放存儲)、非后一梁輸送段(及回線段)、后一準備段、后一段、打碼段及上掛段組成，如圖1所示。綠色雙向箭頭設置人員通行通道。該輸送線各線體說明見表1。

表1 輸送線線體功能說明表

圖1 輸送線各組成部分

輸送線方案選擇

智能托盤式四向穿梭車方案

托盤式四向穿梭車(以下簡稱“四向車”)是一款用于托盤類貨物搬運的智能設備，既能實現縱向行走也能橫向行走，通過貨架軌道可以到達倉庫任意位置，如圖2 所示。貨物在貨架內的水平移動和存取作業只由一臺托盤式四向穿梭車完成，通過提升機換層，系統自動化程度大大提高，是托盤類密集存儲解決方案中最新一代的智能搬運設備。

圖2 儲存庫位及四向車

四向車是一種智能型軌道導引自動換向變軌的搬運設備。其在電控系統控制下，通過編碼器、RFID、光電傳感器等數字化技術精確定位各個輸入、輸出工位，配置智能化調度系統，接收物料后進行自動往復穿梭搬運，四向車無需人員操作，運行速度快、智能化程度高，適用于各種物流存儲系統，能夠促進單元物料快速實現平面自動輸送。

四向車采用編碼器加光電的定位方式，保證了四向車有精準的減速定位位置。實現了對四向車位置的精確控制，防止四向車沖出巷道。四向車供電方式采用電源驅動方式，鋰電池組供電模式，四向車的續航能力6 ～8 小時，設有固定的充電樁，充電樁固定在四向車軌道端頭，體積小不影響空間使用。

四向車采用同步機械頂升機構，頂升速度快，頂升平穩，噪聲小，托盤輸送系統采用鏈條輸送機，結構簡單，可靠性高，使用維護方便，主要用于托盤類貨物的水平輸送以及與其他設備的貨物交接。隨著四向車各項技術指標日趨成熟，其在國內外密集庫中得到了廣泛應用。四向車多層多車的靈活作業方式，大大提高了入出庫作業效率，解決了傳統立庫中堆垛只能在一個巷道出入庫作業的問題。四向車主要技術參數見表2。

表2 四向車主要技術參數

子母車方案

子母車方案即穿梭母車與子車聯合作業(圖3)，實現托盤存、取、盤點等自動化托盤類貨物密集儲存解決方案，接泊子車，實現子車換層作業，支持子車、母車協同作業或分離作業。作業方式采用以巷道為存儲單元，以母道為搬運路徑，自由存取作業。

圖3 穿梭母車與子車

子母車方案是智能托盤式四向穿梭車方案的一種變形，兩者區別是子母車方案中的母車在主通道機軌道上移動，到達相應貨架后，子車從母車身上出來，馱著貨物托盤進入貨架。穿梭式母車是一種應用于子母車密集倉系統的單體運動設備。母車PLC 通過上位機下達指令，利用車體內部的光電傳感器檢測穿梭板車或貨物駛入或駛離母車；母車的運動采用先進的條碼定位和變頻技術實現定位精度。母車采用PLC控制，通過無線通訊與地面設備進行通訊。操作人員可以通過操作終端進行本機操作，也可以在線由上位機操作。

穿梭板車(即子車)主要包括車體系統、電氣裝置、供電系統、控制系統等。穿梭板車控制系統接收遙控器發出的作業指令，利用PLC 處理器，將分布在車體四周和頂面的探測器和傳感器的自動信息采集裝置采集的信息進行綜合處理，保證穿梭板車自動完成入庫作業循環、出庫作業循環，并可以向上位機控制系統提供穿梭板車運行的當前信息。穿梭板車的控制方式采用手動、單機自動及聯機自動控制方式。子母車主要技術參數見表3。

表3 子母車主要技術參數

倍速鏈方案

本次選用的倍速鏈輸送機(圖4)主要用于沖壓件的物料輸送，通過阻擋器停止于相應的操作位置，或通過相應指令來完成積放動作及移行等功能。其輸送原理是運用倍速鏈條的增速功能，使其上承托貨物的工裝板快速運行，具有輸送能力大、承載較大載荷、準確穩定、實現積放輸送、安裝方便等特點。倍速鏈主要參數見表4。

表4 倍速鏈主要參數

圖4 倍速鏈輸送機

倍速鏈的另一個重要組成部件是RGV，其主要用于緩存輸送間的換巷道物料輸送，通過WCS 系統相應指令來完成不同緩存貨位的物料輸送等功能。其輸送原理是屬于直線往復式采用微電腦程控技術，可以實現全自動化行走，前后移動，鏈條對接貨物輸送、移料移庫，承載200kg，可實現自動左右輸送取料。

RGV 結構標準、對外界環境抗干擾能力強、對操作工要求也較寬泛，運行穩定性強，故障發生相對較少，整體維護成本相對較低，可靠性高。

結束語

沖壓件在線輸送(存儲)方案的選擇必須與實際需求相結合。四向車和子母車方案具有儲存量大，庫位靈活，存取方便的特點，主要用于離線、存放量大的密集立體倉庫。倍速鏈方案在庫位靈活性、儲存量、載重量上遜色于四方車和子母車方案，但其穩定性高恰好滿足了本項目的要求。三種方案都能實現本項目需求的沖壓件在線輸送緩存功能。但本項目由于是在線輸送緩存，首先要考慮的是設備運行穩定性。根據實際要求，穩定性要在95%以上，否則停線時間過長而不能接受。其次考慮的是設備的投入收益比，即經濟性。因此，本項目最終選擇了倍速鏈方案。