淺析重型輸送機轉掛系統

彭前強 王遠悅

摘 要：文章描述了一種重型轉掛系統，在某農機涂裝生產車間立項改造，成功將工件自動從滑橇線轉掛到懸鏈線。依靠機械化轉掛，降低了工人勞動強度，提高了生產效率和產品質量。

關鍵詞：重型轉掛系統；農業機械；研究分析

1 概述

近年來，農業機械發展迅猛，其產能的大幅提升和苛刻的成本控制對自動化生產線提出了更高的要求。農機產品不僅講究安全實用，而且對外觀質量要求也很高；其結構部件復雜多變，有大有小，有重有輕，在涂裝車間大批量生產時一般采用多種零部件混合裝框的方式通過輥床滑橇系統輸送。部分電泳烘干后的外觀件需要噴面漆和罩光，為了便于噴涂，一般采用懸鏈吊掛的方式輸送。

傳統生產模式中，工件要噴面漆就需要將其從框體內取出再吊掛到懸鏈上，一般由工人在轉掛區徒手操作，吊掛大而重的工件就需要用到叉車等輔助設備，工人勞動強度大、效率低且人為因素容易對工件的形狀和外觀造成影響。

2 方案的理論分析

2.1 現場情況

橇體和工件的組合體在電泳檢查室等待工人選擇下一步的工藝路線。路線一：不需噴面漆的工件直接從快速通道駛入電泳下件區，人工下件，送入成品庫區；路線二：需要噴面漆的工件通過移行機駛入懸鏈轉掛區，工人將工件取出掛在懸鏈上，部分大件需要使用叉車輔助上件。人工上件效率低，為了滿足8分鐘/掛的節拍，需安排兩個連續的上件位置。面漆上件后的空框通過移行機駛入電泳下件區，最終進入電泳上件區，形成封閉循環，如圖1所示。

圖1 原面漆上件區布局圖

工人將做完面漆的工件從懸鏈的面漆下件區取下，放入手推臺車的料框中，送入成品庫區；取大件時需要使用叉車輔助。電泳烘干和面漆烘干后在下件處的溫度約45℃左右，夏天更高些，有點兒燙手。

工人掛件的合理高度一般在0.3m～1.7m之間，因此寬推桿積放式懸鏈的設計高度為軌道下標高4米，滑橇輸送線的設計高度為0.5m。為了滿足農機零件的裝框要求，電泳框體設計為6.2m（長）*3m（寬）*2.5m（高），重量約1噸，裝框后總重約4噸；噴面漆時工件之間不能相互遮擋，面漆吊具設計為5.8m（長）*1.2m（寬）*1.8m（高）。實際應用證明該設計能滿足8分鐘/掛生產的需要，但工人勞動強度大，安全隱患大，效率低，產品質量受人為因素影響比例偏大。

因市場需求旺盛，產能提升迫在眉睫，面漆上件區必須實現自動轉掛方可解決生產瓶頸。改造要求：利用現有空間，減少改動量，實現自動化，提升轉掛節拍。

2.2 改造方案

本改造方案對原有工藝布局做了調整，新增了專用轉掛設備“摘解掛機”，與其他設備配合使用，完成轉掛。該系統解決了異形件標準化裝框、轉掛動作流程和摘解掛機機械結構優化等難點問題。轉掛系統由以下設備組成：輥床（GC-01，02），移行機（YH-01，02），摘解掛機（ZJ-01，02），6"積放懸鏈（XL）。圖2是本方案的自動轉掛系統平面布置圖。

圖2 改造后的面漆上件區自動轉掛系統平面布置圖

2.2.1 摘解掛機結構描述

摘解掛機可概括為兩套提升機構和一套行走機構的組合體，采用Π型開放式結構（如圖3所示），寬度方向開放可與移行機轉掛，高度方向開放可與懸鏈轉掛。

圖3 摘解掛機

摘解掛機組成：1-驅動總成，2-配重總成， 3-提升軌道，4-行走機構，4.7-行走軌道，5-拉緊骨架，6-提升機構。

提升機構采用鏈式升降機原理，結構簡單，運行平穩可靠；提升架采用倒F型結構（如圖4所示），可增加舉升高度；配重置于提升軌道內部，結構更為緊湊。

兩套提升機構相互獨立，對稱安裝在行走機構上，行走驅動減速電機通過兩套萬向聯軸器將動力傳遞給行走輪，保證行走機構運動的一致性。拉緊骨架將兩套提升機構和行走機構連接起來，形成剛性整體。為防止行走時晃動，在行走機構上增加導向輪和平衡輪。

按照線路規劃要求，摘解掛機外形尺寸不得大于7500（長）*4500（寬）*3850（高），內腔尺寸不得小于6350（長）*2500（寬）*3200（高）。長度受廠房立柱間距和橇體外框尺寸限制，寬度受轉掛區域和標準吊框尺寸限制，高度受懸鏈輸送線懸掛高度和標準吊框尺寸限制。

2.2.2 異形件標準化裝框

上件時把需要進入面漆噴涂工位的工件（3）單獨組框，工件吊掛盡量分散，使其各表面能被噴到面漆；利用環鏈（2）將標準吊框（1）與品架（4）柔性固定，形成滿品架（圖5）。

通過行車起吊葫蘆將滿品架置于橇體內，形成電泳組合體（圖3），為了滿足節拍，該組合體由兩個滿品架（1）和一個橇體（2）組成。品架在豎直方向上不受橇體約束，可合并（圖6），可分離（圖7），標準吊框在橇體內懸空。

2.2.3 轉掛動作

轉掛動作需要用到具有提升和行走功能的摘解掛機（圖3），提升和行走驅動可獨立工作，控制信號相互關聯。1號摘解掛機（ZJ-01）實現摘掛動作，2號摘解掛機（ZJ-02）實現解掛動作。

（1）掛件動作詳細描述（對照圖2）

a.在輥床（GC-01）和移行機（YH-01）的協作下，電泳組合體從A1輸送至A2，再行走至B2，等待；b.摘解掛機（ZJ-01）從E2行走至B2，提升架上升到高位，舉起兩個滿品架（命名為1號和2號）；c.移行機（YH-01）帶空橇體退回至A2，摘解掛機（ZJ-01）下降到中位；d.懸鏈具備掛件條件，摘解掛機（ZJ-01）行走至D2（圖2），下降到低位，再行走至E2，1號滿品架轉掛完成；懸鏈將1號滿品架帶走。

e.懸鏈再次具備轉掛條件，摘解掛機（ZJ-01）行走至C2，下降到低位，再行走至E2，2號滿品架轉掛完成；f.一個循環周期的掛件動作完成。

（2）取件動作詳細描述（對照圖2）

a.在移行機（YH-01）和移行機（YH-02）的協作下，空橇從A2輸送至A3，等待；b.懸鏈具備取件條件，摘解掛機（ZJ-02）下降到低位，從E3行走至D3，上升到中位，再退回至E3，2號空品架轉掛完成；懸鏈將吊具帶走；c.懸鏈再次具備轉掛條件，摘解掛機（ZJ-02）下降到低位，從E3行走至C3，上升到中位，再行走至B3，1號空品架轉掛完成；懸鏈將吊具帶走；d.摘解掛機（ZJ-02）提升架上升到高位，舉起兩個空品架（命名為1號和2號）；e.移行機（YH-02）帶空橇體從A3移動至B3，摘解掛機（ZJ-02）下降到低位，兩個空品架和一個橇體形成上件組合體；f.上件組合體在移行機（YH-02）和輥床（GC-02）協作下從B3移動到A3再到A4進入上件循環系統；摘解掛機（ZJ-02）從B3移動到E3，等待；g.一個循環周期的取件動作完成。

圖9 摘解掛機（處于與懸鏈轉掛的高度）

3 結束語

本文描述的轉掛系統運行穩定可靠，已通過現場應用驗證。該系統的成功應用解放了大量勞動力，提高了生產效率，提高了產品質量，為轉掛系統設計提供了新的思路。