一種新型電梯控制柜生產(chǎn)線的應(yīng)用探討

文/林振運(yùn)·廣州廣日電梯工業(yè)有限公司

隨著新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展，企業(yè)引進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)線所帶來的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，智能化的生產(chǎn)設(shè)備不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，更直接提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在人工成本越來越高的今天，企業(yè)提高智能化生產(chǎn)更是刻不容緩，直接影響著企業(yè)的發(fā)展、企業(yè)的未來。伴隨著電梯行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，各大電梯品牌紛紛加入到生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造行列，而電梯控制柜作為電梯的核心部件，其生產(chǎn)制造的質(zhì)量將直接影響到整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，電梯控制柜生產(chǎn)線必將成為電梯廠家的重點(diǎn)改造項(xiàng)目。

電梯控制柜生產(chǎn)現(xiàn)狀

當(dāng)前，多數(shù)廠家的電梯控制柜生產(chǎn)方式較為傳統(tǒng)，一般生產(chǎn)線采用無動(dòng)力滾筒，通過人工上料、卸料、轉(zhuǎn)移物料，裝配、自檢、測(cè)試和人工輸送輔助時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人員（特別是配送人員）投入多，生產(chǎn)效率低。另外，部分控制柜生產(chǎn)線的作業(yè)模式不利于產(chǎn)品流轉(zhuǎn)，隨著產(chǎn)量的增加，生產(chǎn)線堵塞問題將更加嚴(yán)重，嚴(yán)重影響生產(chǎn)與檢驗(yàn)的效率。隨著電梯產(chǎn)量的增加，現(xiàn)控制柜生產(chǎn)線將滿足不了產(chǎn)能要求，必需投入新生產(chǎn)線，增加生產(chǎn)崗位，滿足產(chǎn)能不斷增長(zhǎng)的需求。因此，可以考慮投入自動(dòng)化生產(chǎn)線，有效改善生產(chǎn)現(xiàn)狀，提高生產(chǎn)附加值，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益，從而提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。因此，投入自動(dòng)化生產(chǎn)線用于控制柜裝配是有必要的，是符合大多數(shù)電梯企業(yè)發(fā)展需要的。

電梯控制柜生產(chǎn)線方案

設(shè)計(jì)新生產(chǎn)線的目的主要是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線輸送自動(dòng)化，減少人員投入及輸送輔助時(shí)間，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高輸送效率。另外，生產(chǎn)線必須具備靈活的擴(kuò)展性，可根據(jù)產(chǎn)能需求靈活補(bǔ)充，為后續(xù)生產(chǎn)能力的進(jìn)一步提升預(yù)留擴(kuò)展空間。

整體概況

生產(chǎn)線整體設(shè)計(jì)成一個(gè)長(zhǎng)環(huán)形的布局方式，如圖1所示，主要包括：裝配區(qū)域1個(gè)、自檢區(qū)域1個(gè)、調(diào)試區(qū)域1個(gè)、緩沖區(qū)域3個(gè)、RGV小車輸送系統(tǒng)2套、電氣控制系統(tǒng)1套、安全防護(hù)裝置1套。生產(chǎn)線為裝配、自檢、調(diào)試提供操作平臺(tái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料、輸送、出料，取代人工轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)人員定位作業(yè)、物料自動(dòng)輸送。

圖1 生產(chǎn)線整體布局

裝配區(qū)域

裝配區(qū)根據(jù)產(chǎn)能的情況設(shè)計(jì)若干個(gè)生產(chǎn)工位，如圖2所示，此部分為無動(dòng)力滾筒與牛眼臺(tái)結(jié)合而成，人工完成裝配及輔助上下料。其運(yùn)行動(dòng)作分析為：①出料：T字形通道，A位置為出料口，相鄰2個(gè)工位共用；裝配完成后，工人通過呼叫按鈕，將RGV小車召喚至出料口，工人通過牛眼臺(tái)手動(dòng)將控制柜推上RGV小車平臺(tái)，RGV小車自動(dòng)輸送至指定位置。②進(jìn)料：T字形通道，B位置為進(jìn)料口，相鄰2個(gè)工位共用，進(jìn)料通道長(zhǎng)約1.5米，裝配區(qū)域可以有效避開AGV小車的運(yùn)行道路，作業(yè)人員較為安全；需要進(jìn)料時(shí)，工人通過呼叫按鈕，AGV配送系統(tǒng)自動(dòng)將控制柜輸送至入料口，工人通過滾動(dòng)平臺(tái)手動(dòng)將控制柜移動(dòng)至裝配工位進(jìn)行裝配。③裝配：工人在靠近A位置裝配，進(jìn)料時(shí)在B位置取料并推送至裝配工位，完工時(shí)將待出料推送至A位置，每個(gè)裝配崗位有2個(gè)控制柜放置位，可以滿足在靠近出料口位置裝配的同時(shí)向另一個(gè)空位進(jìn)料，減少進(jìn)料等待時(shí)間。

圖2 裝配區(qū)域

檢驗(yàn)調(diào)試區(qū)域

檢驗(yàn)調(diào)試區(qū)域如圖3所示，檢驗(yàn)崗位根據(jù)裝配工位的節(jié)拍相應(yīng)設(shè)置，①進(jìn)料：此部分利用RGV小車連接裝配緩沖區(qū)與檢驗(yàn)調(diào)試區(qū)，檢驗(yàn)員根據(jù)檢測(cè)臺(tái)系統(tǒng)指令對(duì)停留在緩沖區(qū)的柜體進(jìn)行呼叫，并通過傳送鏈輸送到檢驗(yàn)區(qū)域，完成檢驗(yàn)調(diào)試區(qū)域的進(jìn)料工序。②控制柜調(diào)試步驟：按照對(duì)應(yīng)檢測(cè)臺(tái)系統(tǒng)選擇對(duì)應(yīng)的控制柜，接AC380V電源，給控制柜送電，檢測(cè)臺(tái)向控制柜的控制器發(fā)出指令，模擬井道自動(dòng)模擬運(yùn)行，然后對(duì)控制柜各個(gè)功能進(jìn)行一一驗(yàn)證，檢驗(yàn)過程自動(dòng)識(shí)別工號(hào)資料，檢驗(yàn)完成后自動(dòng)生成產(chǎn)品報(bào)表并自動(dòng)保存。③出料：此部分利用RGV小車連接檢驗(yàn)調(diào)試區(qū)和出料口緩沖區(qū)，檢驗(yàn)員調(diào)試工序完成后，通過呼叫出料按鈕，召喚RGV小車將合格的控制柜送至出料口，等待封箱AGV小車移載至封箱區(qū)。

圖3 檢驗(yàn)調(diào)試區(qū)域

緩沖區(qū)域

緩沖區(qū)包括自檢緩沖區(qū)、調(diào)試緩沖區(qū)、下料緩沖區(qū)各1個(gè)，如圖4所示。此部分為動(dòng)力滾筒線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)出料及自動(dòng)推送。其動(dòng)作分析為：①出料：A位置為出料口，自動(dòng)將出料口上的控制柜推上RGV小車平臺(tái)，RGV小車自動(dòng)輸送至指定位置。②進(jìn)料：B位置為進(jìn)料口，自動(dòng)將RGV小車平臺(tái)上的控制柜接走，并自動(dòng)傳送控制柜至緩沖區(qū)末端。

圖4 緩沖區(qū)域

小車輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)包括RGV小車輸送系統(tǒng)2套，如圖5所示，此部分為全自動(dòng)輸送系統(tǒng)，RGV小車在導(dǎo)軌上往返運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制柜輸送自動(dòng)化，自動(dòng)完成裝配區(qū)域出料、自檢區(qū)域進(jìn)出料、調(diào)試區(qū)域進(jìn)出料，輸送系統(tǒng)根據(jù)指令先后順序完成輸送工作。其動(dòng)作分析為：①裝配輸送系統(tǒng)：A部分，主要負(fù)責(zé)裝配區(qū)域1～16號(hào)工位控制柜的自動(dòng)接送，人工輔助將控制柜推上RGV小車平臺(tái)，RGV小車自動(dòng)輸送至自檢緩沖區(qū)進(jìn)料口處，RGV小車平臺(tái)自動(dòng)將控制柜推送至自檢緩沖區(qū)進(jìn)料口，自檢緩沖區(qū)動(dòng)力部分自動(dòng)將控制柜向末端傳送。②自檢、調(diào)試輸送系統(tǒng)：B部分，主要負(fù)責(zé)自檢、調(diào)試區(qū)域控制柜的自動(dòng)輸送。首先RGV小車根據(jù)指令從自檢緩沖區(qū)出料口接走控制柜并輸送至自檢區(qū)域召喚崗位，RGV小車平臺(tái)自動(dòng)將控制柜推上自檢工位；自檢完工后，RGV小車從對(duì)應(yīng)的自檢出料口接走控制柜并輸送至調(diào)試緩沖區(qū)入口處，RGV小車平臺(tái)自動(dòng)將控制柜推進(jìn)調(diào)試緩沖區(qū)進(jìn)料口，調(diào)試緩沖區(qū)動(dòng)力部分自動(dòng)將控制柜向末端傳送；RGV小車根據(jù)指令從調(diào)試緩沖區(qū)出料口接走控制柜并輸送至調(diào)試區(qū)域召喚崗位，RGV小車平臺(tái)自動(dòng)將控制柜推至調(diào)試工位；調(diào)試完成后，RGV小車從對(duì)應(yīng)的調(diào)試出料口接走控制柜并輸送至下料緩沖區(qū)入口處，RGV小車平臺(tái)自動(dòng)將控制柜推進(jìn)下料緩沖區(qū)進(jìn)料口，下料緩沖區(qū)動(dòng)力部分自動(dòng)將控制柜向末端傳送。③RGV小車：RGV小車輸送系統(tǒng)包括動(dòng)力牽引部分和RGV小車平臺(tái)，動(dòng)力牽引部分主要通過變頻器控制伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)加減速控制，停靠位則是通過電氣控制系統(tǒng)來控制精準(zhǔn)定位；RGV小車平臺(tái)包括進(jìn)出推送平臺(tái)與夾緊防倒裝置，進(jìn)出推送平臺(tái)主要是實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)推進(jìn)與接取控制柜，夾緊防倒裝置則是在小車移動(dòng)過程中夾緊控制柜，防止控制柜傾倒。

圖5 小車輸送系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)主要包括中心控制柜、生產(chǎn)線開關(guān)信號(hào)系統(tǒng)、小車控制系統(tǒng)三部分，如圖6所示。中心控制柜主要是集中處理整個(gè)生產(chǎn)線的信號(hào)指令，由PLC集中處理信號(hào)指令，再通過人機(jī)界面方式顯示生產(chǎn)線動(dòng)作狀態(tài)，操作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)更具人性化。生產(chǎn)線開關(guān)信號(hào)系統(tǒng)主要包括線上的感應(yīng)開關(guān)、狀態(tài)信號(hào)、指令信號(hào)等，為控制中心提供信號(hào)指令，保證生產(chǎn)可靠穩(wěn)定運(yùn)作。小車控制系統(tǒng)主要由PLC、變頻器與伺服電機(jī)組成，PLC負(fù)責(zé)與控制中心進(jìn)行通信，控制小車動(dòng)作，動(dòng)力牽引部分主要通過變頻器控制伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)加減速控制。

圖6 電氣控制系統(tǒng)

安全防護(hù)裝置

安全防護(hù)主要對(duì)傾倒和有動(dòng)作區(qū)域進(jìn)行防護(hù)。夾緊防倒裝置在小車移動(dòng)過程中夾緊控制柜，防止控制柜傾倒，避免安全事故發(fā)生。小車移動(dòng)區(qū)域加裝防護(hù)欄進(jìn)行圍閉，防止操作人員不慎進(jìn)入小車移動(dòng)區(qū)域，有效避免安全事故發(fā)生。

方案總結(jié)

該類生產(chǎn)線主要針對(duì)電梯控制柜的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種長(zhǎng)環(huán)形的生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線主要利用自動(dòng)化技術(shù)、智能物流技術(shù)、智能檢驗(yàn)技術(shù)和總線控制技術(shù)，可以大大提升類似電梯控制柜等電氣產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。主要具有以下特點(diǎn)：

⑴無動(dòng)力的裝配、自檢、調(diào)試部分的設(shè)計(jì)，與現(xiàn)生產(chǎn)線使用的形式類似，可靠性高。

⑵有動(dòng)力的緩沖區(qū)部分采用技術(shù)成熟及廣泛使用的動(dòng)力滾筒形式，穩(wěn)定可靠性高。

⑶自動(dòng)輸送系統(tǒng)部分采用有軌小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制造行業(yè)已廣泛使用，技術(shù)相當(dāng)成熟。

⑷電氣控制系統(tǒng)采用PLC+變頻器控制方式，穩(wěn)定可靠性高，可以有效控制生產(chǎn)線穩(wěn)定運(yùn)作。

⑸安全隱患區(qū)域安裝安全防護(hù)裝置，有效避免安全事故，充分保證生產(chǎn)線安全高效運(yùn)作。

效益評(píng)估

降低勞動(dòng)強(qiáng)度

按每臺(tái)控制柜重量60公斤，每班生產(chǎn)100臺(tái)計(jì)算，新生產(chǎn)線投入使用后，減少工人上卸物料重量約6噸/天，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少安全事故的發(fā)生。

提高生產(chǎn)效率

新生產(chǎn)線投入使用后，采用自動(dòng)輸送方式取代人工輸送，減少生產(chǎn)輔助時(shí)間，控制柜整體生產(chǎn)效率提高約8%。

節(jié)約生產(chǎn)成本

新生產(chǎn)線投入使用后，由于有自動(dòng)進(jìn)料、輸送、出料等裝置，大大節(jié)約人工成本和生產(chǎn)工時(shí)成本。

提升車間綜合競(jìng)爭(zhēng)力

控制柜裝配自動(dòng)輸送生產(chǎn)線是一套自動(dòng)化的生產(chǎn)線，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料、自動(dòng)輸送、自動(dòng)下料等功能。該設(shè)備的投入，充分體現(xiàn)了車間生產(chǎn)的自動(dòng)化模式，提高公司的參觀性，進(jìn)一步提高公司的企業(yè)形象及行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，使客戶對(duì)企業(yè)的加工能力更有信心，為企業(yè)贏得更多的訂單創(chuàng)造條件。

結(jié) 束 語

控制柜裝配自動(dòng)輸送生產(chǎn)線項(xiàng)目的投入，在技術(shù)方案上，采用已廣泛使用的自動(dòng)化輸送模式，技術(shù)成熟，方案實(shí)施可行性高。在投資收益上，項(xiàng)目投入后，不管是經(jīng)濟(jì)收益還是項(xiàng)目效益，都比較可觀，能為企業(yè)創(chuàng)造更多利潤(rùn)。在工廠綜合競(jìng)爭(zhēng)力方面，將有效改善生產(chǎn)狀況，大大提升產(chǎn)能和智能化水平。因此，筆者認(rèn)為，此種環(huán)形電梯控制柜生產(chǎn)線值得在電梯制造行業(yè)推廣應(yīng)用。