淺談輸送舉升機(jī)阻擋優(yōu)化設(shè)計(jì)及高空安全性

金鑫，Stefan Schuettkemper，許劍鋒

（1.哈沃科技（天津）有限公司，天津 301700；2.福瑞博達(dá)（北京）自動(dòng)化設(shè)備有限公司，北京 100176）

淺談輸送舉升機(jī)阻擋優(yōu)化設(shè)計(jì)及高空安全性

金鑫1，Stefan Schuettkemper1，許劍鋒2

（1.哈沃科技（天津）有限公司，天津 301700；2.福瑞博達(dá)（北京）自動(dòng)化設(shè)備有限公司，北京 100176）

通過優(yōu)化設(shè)計(jì),探討現(xiàn)代汽車工業(yè)流水線型生產(chǎn)中“輸送舉升機(jī)阻檔”在高空中的安全性。通過高速相機(jī)拍照v=s/t來算出速度。通過動(dòng)量守恒定律能計(jì)算出碰撞過程中每個(gè)碰撞物體所受的沖量和平均受力，優(yōu)化舉升機(jī)“活擋”的設(shè)計(jì)穩(wěn)定性與維修方便性，提高安全可靠性。經(jīng)過優(yōu)化后的活擋，保證輸送舉升機(jī)上的輸送線在輸送線時(shí)能卡住零部件，相較于普通設(shè)計(jì)更安全，更易于安裝與維修。通過對“輸送舉升機(jī)活檔”進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高空中作業(yè)安全性。

優(yōu)化設(shè)計(jì);舉升機(jī);阻擋;空中安全

許多機(jī)器要求設(shè)置完善的安全防護(hù)及保安、報(bào)警、顯示裝置等。在現(xiàn)代化汽車工業(yè)流水線型生產(chǎn)中經(jīng)常使用輸送舉升機(jī)，對高空輸送舉升機(jī)更是有嚴(yán)格的安全要求。使用舉升機(jī)可能發(fā)生零部件墜落的原因較多，有安裝基礎(chǔ)不牢、自鎖裝置失效等。尤其是舉升機(jī)上的輸送線原本應(yīng)該靜止，但因控制故障突然運(yùn)轉(zhuǎn)，其上的零部件就會(huì)有從空中掉落的風(fēng)險(xiǎn)，這種情況下就必須有物理機(jī)械阻擋以保障安全。另外這種物理機(jī)械阻擋又必須使零件在升降到位后可以被順利放行至下一工位，這種機(jī)械物理阻擋便被俗稱為“活擋”。

1 設(shè)計(jì)方法

1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)

輸送舉升機(jī)“活擋”的組成是由兩部分構(gòu)成：可打開式阻擋裝置與滑動(dòng)固定支架（圖1）。其中可打開式阻擋裝置是要安裝在升降機(jī)輸送線的線體上面，滑動(dòng)固定支架則是固定安裝在升降機(jī)到位后下一輸送工位線（圖2）。阻擋裝置的基本構(gòu)成是由固定板，伸出軸，小滾輪組成。固定支架的構(gòu)成是由固定板，小滾輪滑動(dòng)軌跡導(dǎo)板組成。當(dāng)升降機(jī)未到達(dá)升降的始末位置時(shí)，阻擋裝置因?yàn)橹亓υ?，阻擋的“舌頭”為垂直狀態(tài)（圖3）。略高于升降機(jī)上輸送線的鏈條高度，這樣即使出現(xiàn)控制故障，輸送線上的零部件隨鏈條運(yùn)動(dòng)會(huì)因?yàn)榕龅健吧囝^”而停下。這樣就可以做到第二重安全保障——機(jī)械物理限位。但是在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)因?yàn)楦鞣N限制條件而難以保證伸出軸的安裝到位，從而導(dǎo)致“舌頭”傾斜角度不夠，依然會(huì)對輸送線上零部件傳送過程中造成輕微阻擋或摩擦。而且升降機(jī)的輸送方向經(jīng)常會(huì)是兩端輸送，即一端進(jìn)，另一端出，這樣“活擋”就需要兩組了，而同時(shí)滿足兩組分別在升降機(jī)的高位和低位都能正常使用，由于輸送舉升機(jī)在高空作業(yè)中的安全極其重要，稍有疏忽就會(huì)造成重大事故，本文對輸送舉升機(jī)“活檔”進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖1

圖2

圖3

1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對汽車舉升機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、可靠性等方面進(jìn)行研究與分析。具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度是設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足的最基本要求。“活檔”必須保證其強(qiáng)度需求，保證零件失控撞擊“活檔”時(shí)不會(huì)發(fā)生斷裂或不允許的殘余變形。通過高速相機(jī)拍照獲得零部件運(yùn)行速度約為0.2m/s，碰撞后速度為0，碰撞時(shí)間約為1ms，零部件重量按照1噸來計(jì)算，通過動(dòng)量守恒定律能計(jì)算出碰撞過程中輸送舉升機(jī)“活檔舌頭”的沖量為200kg·m/s，“活檔”瞬間平均受力為2×105N，因此所用材料需保證達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)?！盎顧n”優(yōu)化的方向是達(dá)到易于安裝，便于使用。無論舉升機(jī)是一端進(jìn)出或是兩端進(jìn)出，無論舉升機(jī)與下一工位之間的間距有多么狹窄，也依然能保證實(shí)現(xiàn)“活檔”功能的可靠性與穩(wěn)定性。首先伸出軸的縮短可以有效保證“舌頭”的重心不會(huì)偏擺，保證“舌頭”與其固定板之間不會(huì)產(chǎn)生相互磨損，從而導(dǎo)致“舌頭”的角度無法完全打開，“舌頭”在打開狀態(tài)下未低于鏈條高度，從而卡住零件的運(yùn)送。因此將“舌頭”伸出軸進(jìn)行縮短優(yōu)化是首要手段之一。其次，伸出軸改短后，意味著伸出軸不能與原來固定在地面上的支架相接觸，自然也無法產(chǎn)生滑動(dòng)，使“活檔”打開角度。為此原伸出軸的設(shè)計(jì)就被提出修改，修改的最終方向是利用連桿機(jī)構(gòu)，完成打開功能，因此伸出軸最終被設(shè)計(jì)成為了90度折彎件（圖4）。

圖4

在安裝上也進(jìn)行部分優(yōu)化：在“活擋舌頭”后面延伸短軸，短軸下焊接小配重塊；在短軸上焊接一段凸起，用來連接調(diào)整活結(jié)，活結(jié)連接長軸與另一端的活結(jié)相連后，與伸出軸上的凸起相配合。90度轉(zhuǎn)彎后的伸出軸中間安裝軸承，利用軸承支撐其自重，保證水平位置保證相互間的傳動(dòng)。最后在下一工位輸送線的外側(cè)安裝一個(gè)小的固定架，按照焊接標(biāo)準(zhǔn)將固定架焊接其上，不再需要地面空間安裝原固定架，留出更大的空間給地面上線槽等其他工作。至此“活檔”的優(yōu)化工作已經(jīng)完成（圖5）。

圖5

2 結(jié)果

經(jīng)過優(yōu)化后的活擋，相較于普通設(shè)計(jì)有很大優(yōu)點(diǎn)：（1）安裝上更為簡便，空間容錯(cuò)率大大提高。普通活擋，尤其是雙開“活檔”，位置差一點(diǎn)都不行，否則就會(huì)產(chǎn)生活擋“舌頭”與其固定架的磨損，時(shí)間久了很大可能導(dǎo)致“活檔”打開不到位卡住零件輸送，在空中維修也有危險(xiǎn)性。優(yōu)化后的活擋，不僅保留了本身的功能外，還通過連桿機(jī)構(gòu)使伸出軸與原固定架之間的滑動(dòng)關(guān)系，由地面改到了輸送線外側(cè)，避免了在輸送線線體上安裝傳感器支架等干涉問題。（2）連桿形式的伸出軸，可以自由控制“活檔舌頭”的安裝位置。普通“活檔”由于舉升機(jī)輸送線上的零件?？课恢梅秶苄。虼似胀ā盎顧n”的位置可調(diào)性也大大降低，普通伸出軸伸出長度過長，重心完全偏擺，“活檔”的功能實(shí)現(xiàn)起來十分困難，現(xiàn)場工作人員調(diào)節(jié)、維修都十分不便，甚至完全無法使“舌頭”打開，造成每個(gè)零件運(yùn)輸都會(huì)卡住。新連桿采用了機(jī)械上常見的連桿機(jī)構(gòu)，靠著軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)與連桿之間的傳動(dòng)，保證了伸出軸的重心有支撐，新“活檔”的伸出軸可任意調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)長度，適用于任意位置安裝。新“活檔”不會(huì)再出現(xiàn)伸出軸過長，重心偏移的問題，大大降低了“活檔舌頭”無法完全打開角度問題，與其固定架磨損等問題，保證了設(shè)備功能的可靠性與穩(wěn)定性，大大延長了設(shè)備的使用壽命。（3）由于舉升機(jī)具有一定的危險(xiǎn)性，容易引發(fā)安全問題，多數(shù)廠家都很重視舉升機(jī)日常的維修管理工作，安全建設(shè)與發(fā)展就是安全生產(chǎn)走向現(xiàn)代化的過程。因此新“活檔”在維修上必然要更方便。原舉升機(jī)“活檔”需要在舉升機(jī)下方或輸送下一工位的間隙處進(jìn)行維修保養(yǎng)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。而新“活檔”僅僅需要在線體外側(cè)邊即可完成檢修保養(yǎng)，降低了維修風(fēng)險(xiǎn)性，更易于維修保養(yǎng)。

3 結(jié)語

提高舉升機(jī)的安全性關(guān)鍵在于關(guān)鍵部件的材料選型與產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，通過對“輸送舉升機(jī)活檔”進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高空中作業(yè)安全性。

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