摩擦滾床在車(chē)身車(chē)間機(jī)運(yùn)輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

周 權(quán)，李善才，吳向偉

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州545007）

1 改造背景

上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司河西基地車(chē)身車(chē)間機(jī)運(yùn)有多條皮帶輸送單鏈，目前對(duì)于載荷的長(zhǎng)距離輸送，單鏈皮帶易損壞，運(yùn)行噪聲大，易打滑，與移行機(jī)或旋轉(zhuǎn)滾床等設(shè)備交接輸送速度較低。各單鏈更換皮帶驅(qū)動(dòng)輪、底部拖輪和積放輪頻次也較高，導(dǎo)致備件費(fèi)用等維護(hù)成本十分高昂。通常單鏈皮帶長(zhǎng)達(dá)100 m以上，如此長(zhǎng)距離皮帶需要非常大的張緊力，且安裝精度難以保證，日常需要頻繁的調(diào)整張緊。在輸送滑撬或白車(chē)身時(shí)皮帶表面受很大剪切力，尤其是安裝了積放輪的位置，導(dǎo)致其易脫層，漏出鋼絲繩磨損加劇從而造成皮帶斷裂，同時(shí)積放輪易脫離皮帶約束，堆積在一起相互碰撞摩擦損壞（見(jiàn)圖1和圖2）。輸送單鏈發(fā)生故障處理時(shí)間長(zhǎng)，存在較大停機(jī)停線風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 皮帶脫膠，鋼絲斷股

圖2 皮帶積放輪堆積

2 設(shè)計(jì)方案

針對(duì)以上不足，設(shè)計(jì)了一種通過(guò)滾輪摩擦驅(qū)動(dòng)、輸送快速高效，輸送無(wú)打滑、運(yùn)行噪聲低的滾輪摩擦輸送系統(tǒng)對(duì)以上皮帶單鏈進(jìn)行改造。

該滾輪摩擦輸送系統(tǒng)，摩擦驅(qū)動(dòng)輪及側(cè)向?qū)л啿捎镁郯滨ズ铣筛吣湍ゲ牧?。包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及兩條互相平行的水平導(dǎo)軌；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有主動(dòng)輪支撐架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪以及從動(dòng)輪支撐架，驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于主動(dòng)輪支撐架上，主動(dòng)輪水平設(shè)置于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，從動(dòng)輪水平設(shè)置于從動(dòng)輪支撐架，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪位于一個(gè)水平面上，用以?shī)A緊和傳動(dòng)滑撬；主動(dòng)輪支撐架和從動(dòng)輪支撐架分別固定設(shè)置于同一條水平導(dǎo)軌的兩側(cè)或兩旁，并使水平導(dǎo)軌位于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間，且同一條水平導(dǎo)軌上的相鄰的兩個(gè)主動(dòng)輪的軸心的距離等于或小于待輸送的滑撬的長(zhǎng)度。

水平導(dǎo)軌上設(shè)置有多個(gè)底部拖輪，底部拖輪豎直設(shè)置，用以支撐滑撬并輔助滑撬傳動(dòng)，同一條水平導(dǎo)軌上相鄰的兩個(gè)底部拖輪的軸心的距離小于待輸送的滑撬的長(zhǎng)度。

通過(guò)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪對(duì)滑撬形成一個(gè)夾緊、傳動(dòng)的作用而促使位于底部拖輪上的滑撬沿水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。根據(jù)水平導(dǎo)軌的長(zhǎng)度，來(lái)設(shè)置多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供了多個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)力，從而避免了像因皮帶長(zhǎng)距離輸送所需要的極大張緊力，高安裝精度以及需要頻繁調(diào)整張緊的問(wèn)題。通過(guò)多個(gè)滾輪摩擦驅(qū)動(dòng)的模式還能夠解決噪聲大、易打滑的問(wèn)題，且與移行機(jī)或旋轉(zhuǎn)滾床等設(shè)備交接時(shí)還能保持高的輸送速度及平穩(wěn)過(guò)渡。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)支撐構(gòu)件與主動(dòng)輪支撐架相連接，支撐構(gòu)件與主動(dòng)輪支撐架鉸接以使驅(qū)動(dòng)電機(jī)在水平面上繞鉸接處轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐構(gòu)件與主動(dòng)輪支撐架之間還設(shè)置有調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿一端固定設(shè)置于主動(dòng)輪支撐架上，另一端穿過(guò)所述支撐構(gòu)件，調(diào)節(jié)螺桿外面套設(shè)有一根強(qiáng)力彈簧，強(qiáng)力彈簧位于支撐構(gòu)件與主動(dòng)輪支撐架之間。調(diào)節(jié)螺桿上還配套有螺母，螺母位于支撐構(gòu)件在遠(yuǎn)離所述主動(dòng)輪支撐架的一側(cè)（見(jiàn)圖3和圖4）。

圖3 摩擦輪安裝布置圖

圖4 摩擦驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)圖

正常使用時(shí)，強(qiáng)力彈簧呈壓緊狀態(tài)，即對(duì)由于支撐構(gòu)件有一種推力，但是在螺母與調(diào)節(jié)螺桿的作用下，支撐構(gòu)件與主動(dòng)輪支撐架相對(duì)固定。當(dāng)摩擦輪由于包膠等機(jī)械磨損時(shí)，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的水平距離變大造成無(wú)法夾緊滑撬而無(wú)法正常工作。通過(guò)調(diào)節(jié)螺母的位置，向外旋出螺母，通過(guò)強(qiáng)力彈簧的作用，使支撐構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)從而讓支撐構(gòu)件上的主動(dòng)輪靠近從動(dòng)輪以保證主動(dòng)輪和從動(dòng)輪對(duì)滑撬的摩擦力。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于同一條水平導(dǎo)軌上，水平導(dǎo)軌上的相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的底部拖輪為2～4個(gè)，均勻分布于水平導(dǎo)軌上。多個(gè)底部拖輪可以保障滑撬傳動(dòng)平穩(wěn)、流暢。相對(duì)于傳統(tǒng)的固定滾床，摩擦滾床無(wú)需同步皮帶及輥軸，滑撬檢測(cè)開(kāi)關(guān)的數(shù)量也有所減少，故在設(shè)備成本上也有所降低。當(dāng)個(gè)別摩擦輪（或其他元器件）有故障時(shí)，可以快速替換，乃至采取臨時(shí)人工推車(chē)等措施，而不至于局部的問(wèn)題直接影響到整條輸送線的運(yùn)行，可維護(hù)性及維修便利性大幅提高。摩擦輪安裝布置如圖5所示。

圖5 摩擦輪安裝布置

滾輪摩擦輸送系統(tǒng)由可編程邏輯控制器PLC控制，分布式I/O子站采用Devicenet網(wǎng)絡(luò)與主控PLC通訊[1]（見(jiàn)圖6）。在同一條水平導(dǎo)軌上的相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有一個(gè)傳感器用以感應(yīng)滑撬并將檢測(cè)信號(hào)傳送給PLC；傳感器為檢測(cè)距離為50 mm的感應(yīng)開(kāi)關(guān)（非接觸式）。同一條水平導(dǎo)軌上的相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間作為一個(gè)工位，一個(gè)工位上設(shè)置有一個(gè)傳感器檢測(cè)該工位上是否有滑撬，并將該檢測(cè)信息傳送給PLC，PLC邏輯程序決定是否開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)。如工位上的傳感器感應(yīng)有滑撬的信號(hào)，則代表本工位具備出車(chē)條件，此時(shí)若下一工位傳感器沒(méi)有感應(yīng)到滑撬的信號(hào)（即為空位），則允許本工位往下一工位（空位工位）出車(chē)，直到下一工位的傳感器檢測(cè)到滑撬的信號(hào)，則本工位與下一工位電機(jī)均停止，其中編寫(xiě)有傳送超時(shí)等報(bào)警程序作為保護(hù)。依此類(lèi)推，實(shí)現(xiàn)滑撬從整個(gè)滾輪摩擦輸送系統(tǒng)的入口第一個(gè)工位往出口最后一個(gè)工位的傳遞輸送。

圖6 電氣柜安裝布置

3 實(shí)施方案及過(guò)程

3.1 實(shí)施方案

由于是對(duì)舊設(shè)備的在線改造，且所需工期較長(zhǎng)，無(wú)法在一至兩天（通常的周末停產(chǎn)時(shí)間）內(nèi)完成整條輸送線的改造生產(chǎn)啟用。需要在各階段有限的停產(chǎn)時(shí)間內(nèi)分步驟進(jìn)行安裝及調(diào)試。在加工制造好成套的摩擦驅(qū)動(dòng)裝置（底座、電機(jī)及摩擦輪），組裝好整套的摩擦輪控制柜（斷路器、I/O適配器模塊、繼電器接觸器等）到現(xiàn)場(chǎng)。然后按以下步驟進(jìn)行改造系統(tǒng)的安裝調(diào)試：

（1）保留原有的完好系統(tǒng)運(yùn)作，在原有鋼架結(jié)構(gòu)上根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)勘查好的安裝位置，逐個(gè)安裝，摩擦滾輪張緊彈簧暫不安裝，側(cè)向?qū)л喯扔寐萁z帶上懸掛在側(cè)面，確保原系統(tǒng)在原滑撬輸送過(guò)程中不與已安裝的摩擦驅(qū)動(dòng)裝置有接觸、干涉（見(jiàn)圖5）。

（2）感應(yīng)開(kāi)關(guān)根據(jù)摩擦滾床的平面布局圖安裝就位，側(cè)面安裝，與原有系統(tǒng)無(wú)干涉。

（3）進(jìn)行主控柜至摩擦輪控制柜的電源線纜及網(wǎng)絡(luò)線纜橋架布置（注意AC 380V電源線纜與四、網(wǎng)絡(luò)線纜之間需要有隔離板，或是布置兩段獨(dú)立的橋架分開(kāi)走線），對(duì)摩擦驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)及感應(yīng)開(kāi)關(guān)線纜與控制柜之間接線。

（4）完成各電氣元器件的接線后，排查AC380 V、DC24 V等線路無(wú)短路后新系統(tǒng)上電檢測(cè)各段電壓是否在正常范圍內(nèi)，若有故障則排查解決。

（5）在PLC機(jī)架新增網(wǎng)絡(luò)模塊（D網(wǎng)）后，將各I/O子站配置進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)通訊，核對(duì)各感應(yīng)開(kāi)關(guān)及按鈕等輸入信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及指示燈各輸出信號(hào)。

在程序中強(qiáng)制PLC輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，檢查電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否為所需方向，若方向相反則對(duì)調(diào)電機(jī)的任意兩相輸入電源線即可。

3.2 實(shí)施過(guò)程

現(xiàn)場(chǎng)逐個(gè)強(qiáng)制滑撬感應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，模擬滑撬運(yùn)行狀態(tài)，觀察各電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否合乎PLC程序設(shè)定要求及修正程序。保留原系統(tǒng)可正常生產(chǎn)使用的情況下完成以上空運(yùn)行調(diào)試后，在停產(chǎn)時(shí)間達(dá)24 h以上的階段即進(jìn)入以下調(diào)試投入生產(chǎn)啟用階段：

（1）拆除原系統(tǒng)單鏈皮帶，根據(jù)圖紙布局及現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)好的位置在原單鏈皮帶側(cè)安裝滑撬底部拖輪。

（2）摩擦側(cè)向?qū)л啺惭b就位，安裝摩擦驅(qū)動(dòng)輪張緊彈簧，調(diào)節(jié)摩擦驅(qū)動(dòng)輪與側(cè)向?qū)л喼g的間隙，確保與滑撬形成充分的摩擦力，輸送順暢。

（3）摩擦輸送線入口排入一個(gè)滑撬，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)，滑撬由入口第一個(gè)工位逐步往后輸送，同時(shí)觀察各感應(yīng)開(kāi)關(guān)（感應(yīng)滑撬側(cè)面）與滑撬之間的距離是否合適感應(yīng)良好。

（4）排入三個(gè)滑撬由摩擦滾床第一個(gè)工位往最后一個(gè)工位輸送，觀察自動(dòng)運(yùn)行下連續(xù)輸送狀態(tài)，摩擦滾床與入口及出口交接是否平穩(wěn)順暢，合乎輸送路由。

（5）剛投入生產(chǎn)階段在線跟蹤處理所遇到的問(wèn)題，如調(diào)節(jié)摩擦驅(qū)動(dòng)輪張緊力，感應(yīng)開(kāi)關(guān)位置微調(diào)，PLC控制程序完善，維修監(jiān)控畫(huà)面等完善后交付生產(chǎn)使用（見(jiàn)圖7）。

圖7 摩擦滾床上位監(jiān)控畫(huà)面

4 結(jié)束語(yǔ)

摩擦滾床在原有皮帶單鏈結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造，通過(guò)將皮帶單鏈傳送結(jié)構(gòu)改成滾輪摩擦驅(qū)動(dòng)得到，因此具有成本低、工程量小、實(shí)用性和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。滾輪摩擦驅(qū)動(dòng)輸送快速高效，運(yùn)行噪聲低，可大幅降低停機(jī)停線，維護(hù)維修工作量及成本極大減小，幾乎可以達(dá)到終身免維護(hù)，備件損耗大為減少，是對(duì)單鏈結(jié)構(gòu)存在弊端的徹底改造。通過(guò)彈簧的壓力補(bǔ)償來(lái)調(diào)節(jié)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的間隙，以實(shí)現(xiàn)對(duì)滑撬的夾緊，保證了長(zhǎng)時(shí)工作的穩(wěn)定性、可靠性以及良好的可維護(hù)性。對(duì)于汽車(chē)整車(chē)工廠機(jī)運(yùn)存儲(chǔ)輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)（改造）應(yīng)用具有較好的借鑒及推廣意義。