淺談自動生產(chǎn)線在噴砂工藝上的應(yīng)用

摘 要：國家能源集團神東煤炭集團煤炭年產(chǎn)量逐年增加，需要修復(fù)的設(shè)備也逐漸增多，設(shè)備大修中殼體的表面除銹、除雜等工藝（噴砂處理工藝）尤為重要。目前，神東煤炭集團噴砂工藝完全依靠人工操作完成，一方面給操作人員帶來不安全因素和職業(yè)病威脅，另一方面工作效率較低，表面處理質(zhì)量相對較差（表面不均勻）。通過對自動生產(chǎn)線在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的研究，應(yīng)用到神東煤炭集團采煤設(shè)備的維修過程，研發(fā)一套設(shè)備箱體噴砂自動生產(chǎn)線將極大地改進噴砂質(zhì)量、噴砂效率和降低職業(yè)病威脅。結(jié)合相關(guān)自動生產(chǎn)線技術(shù)和經(jīng)驗，探索自動生產(chǎn)線在噴砂工藝上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動生產(chǎn)線；噴砂 ； PLC ；應(yīng)用

Introduction to the Application of Automatic Production Line

in the Sandblasting Process

Bao Hongxing Bao Siyu Zhao Weibin

（Equipment Maintenance Center，Shendong Coal Group，Shenmu，Shaanxi 719315）

Abstract：The annual coal output of Shendong Coal Group，a subsidiary of State Energy Group，has been increasing steadily，resulting in an increasing number of equipment that needs repairing.However，the surface rust removal and impurity removal process （sandblasting process） is particularly important in equipment overhaul.Currently，the sandblasting process in Shendong Coal Group is entirely manual，which not only brings safety hazards and occupational health problems to the operators，but also lowers the work efficiency and results in uneven surface.By studying the extensive application of automatic production lines in industry and the current repair status of coal mining equipment in Shendong Coal Group，a set of equipment box sandblasting automatic production line can be developed to greatly improve the sandblasting quality，sandblasting efficiency，and reduce occupational health problems.Combining relevant automatic production line technologies and experience，this study explores the application of automatic production lines in sandblasting processes.

Key words：automatic production line;sandblasting;PLC;application

神東煤炭是國家能源集團的骨干煤炭生產(chǎn)企業(yè)，于1984年開發(fā)建設(shè)，地處蒙、陜、晉三省區(qū)能源富集區(qū)，公司擁有13個礦井核定產(chǎn)能1.74億噸。隨著年產(chǎn)量的逐年增加，需要修復(fù)的設(shè)備也逐漸增多，設(shè)備大修中殼體的表面除銹、除雜等工藝（噴砂處理工藝）尤為重要。

近年來，在國民經(jīng)濟高速發(fā)展前提下，工業(yè)自動化應(yīng)用也迫在眉睫。當前，在各行各業(yè)的企業(yè)中，自動化生產(chǎn)線應(yīng)用廣泛，比如數(shù)控車床、零部件加工、機器人自動焊接、汽車制造等。但是，目前自動化生產(chǎn)線在噴砂處理的工藝上還幾乎沒有采用。目前，神東煤炭集團噴砂工藝完全依靠人工操作完成，一方面給操作人員帶來不安全因素和職業(yè)病威脅，另一方面工作效率較低，表面處理質(zhì)量相對較差（表面不均勻）。車間在對設(shè)備殼體噴砂時都是員工在密閉的噴砂間手工噴砂，勞動強度大、作業(yè)環(huán)境極差，員工身穿防護服，頭戴全封閉的頭盔，呼吸著來自空壓機不潔凈的空氣，對員工的身體帶來極大傷害。自動生產(chǎn)線不僅可以提高設(shè)備表面的處理質(zhì)量還能提高生產(chǎn)效率，更重要的是可以大大降低員工的勞動強度和改善作業(yè)環(huán)境。圖1、圖2為員工噴砂作業(yè)場景。

1 噴砂自動生產(chǎn)線設(shè)計背景

1.1 箱體噴砂現(xiàn)狀

目前，箱體被運送到噴砂間后，需要人工將其吊送到噴砂工作臺上，穿好防護的工人手持噴砂槍，圍繞箱體進行噴砂作業(yè)。作業(yè)中工人勞動強度大，粉塵大、作業(yè)環(huán)境惡劣，每隔十幾分鐘需要休息一次，且箱體表面噴砂不均勻，有些位置還會遺漏，通常需要再次補噴，工作效率較低。

1.2 當前噴砂作業(yè)的發(fā)展趨勢

無論是國外、還是國內(nèi)，汽車生產(chǎn)作為大批量生產(chǎn)的代表行業(yè)，早已將零部件的表面噴砂實現(xiàn)了自動化，既滿足了批量生產(chǎn)的質(zhì)量及產(chǎn)量要求，又減輕了工人的勞動強度。

近年來，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展和人工勞動成本的提高，自動生產(chǎn)線已成為各行業(yè)批量生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。

2 箱體自動噴砂生產(chǎn)線方案

2.1 組成

本箱體自動噴砂生產(chǎn)線由：1.箱體隨動裝具；2.動力輸送線；3.頂升旋轉(zhuǎn)裝置；4.水平噴砂伺服裝置；5.垂直噴砂伺服裝置；6.噴砂隔離房；7.自動升降防護門；8.輸送線下部隔離門；9.控制柜等組成（詳見圖3）。

2.2 工作過程

人工將箱體吊裝到動力輸送線上的裝具中，按下啟動按鈕，在控制系統(tǒng)的控制下，防護門上升，輸送線將裝具及箱體一同送入到噴砂房內(nèi)的噴砂工位，防護門下降，頂升裝置自動將裝具頂起并定位，旋轉(zhuǎn)工作臺在變頻電機驅(qū)動下作可控速度旋轉(zhuǎn)，水平、垂直噴砂嘴在各自伺服電機驅(qū)動下做移動，完成對箱體表面的噴砂工作。噴砂結(jié)束后，噴嘴停止噴砂、工作臺調(diào)整旋轉(zhuǎn)、頂升裝置下降，防護門開啟，輸送線反向驅(qū)動，將箱體及裝具輸送到下料工位，人工吊走。重復(fù)上述過程，進行下一循環(huán)。

2.3 機械系統(tǒng)配置

動力輸送線采用變頻電機驅(qū)動，通過鏈條同步傳動驅(qū)動滾輪，滾輪與箱體裝具做摩擦傳動，驅(qū)動箱體裝具做正反向運動將箱體運送到噴砂工位。

箱體裝具上可安裝多種箱體的定位塊，適用多種箱體噴砂作業(yè)。

頂升旋轉(zhuǎn)裝置中頂升機構(gòu)由回轉(zhuǎn)液壓接頭連接的液壓缸驅(qū)動，并由4個有足夠剛度的導(dǎo)向軸導(dǎo)向。旋轉(zhuǎn)運動采用具有安全離合器的變頻電機經(jīng)齒輪傳動實現(xiàn)，具有定點停車功能。保證系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)。

水平、垂直噴嘴移動裝置采用伺服電機經(jīng)漲緊聯(lián)軸器驅(qū)動具有防護的滾珠絲杠驅(qū)動，實現(xiàn)可控運動。

機械驅(qū)動系統(tǒng)中的各個運動環(huán)節(jié)均采用了機械安全保護措施，保證系統(tǒng)運行安全。

2.4 控制系統(tǒng)配置

采用PLC可編程序控制器對全部運動進行控制，根據(jù)箱體形式，設(shè)置多種工況、多種程序控制，便于操作、維護。

2.5生產(chǎn)節(jié)拍

本噴砂生產(chǎn)線是針對箱體零件設(shè)計開發(fā)的，設(shè)計預(yù)留一定余量，以便在調(diào)試過程中尋找出最佳的運動參數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

預(yù)計生產(chǎn)節(jié)拍：5min/個。

2.6 其他

方案中使用的技術(shù)均是現(xiàn)有成熟技術(shù)，不存在技術(shù)風(fēng)險。可保證設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、具有足夠的剛度、強度和合適的防護。

3 結(jié)論與展望

經(jīng)過長時間的調(diào)研分析，我公司使用的設(shè)備是世界上最先進的采礦設(shè)備，設(shè)備多、維修量大，大修過程中表面處理工作又是非常重要的一個環(huán)節(jié)，設(shè)備的維修質(zhì)量與表面處理技術(shù)息息相關(guān)。所以結(jié)合自動化工作原理的噴砂設(shè)備的制造是一個很有前景與價值的項目。

不久的將來我們的噴砂工藝也會實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，可以提高工作效率，改善員工作業(yè)環(huán)境，提高表面噴砂質(zhì)量。因此自動生產(chǎn)線在噴砂工藝上的應(yīng)用能給我們企業(yè)帶來巨大的效益。

參考文獻：

［1］張永軍.完整的全自動生產(chǎn)線［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1995.

［2］王海珍，彭梅香.一種基于 PLC的柔性自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)［J］．企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（7）：42、52．

（責任編輯 孫 慧）