車軸加工流水線提高定位精度和運行安全的措施

任榮

(大秦鐵路股份有限公司太原北車輛段,山西太原 030000)

車軸加工流水線提高定位精度和運行安全的措施

任榮

(大秦鐵路股份有限公司太原北車輛段,山西太原 030000)

太原北車輛段2013年輪軸生產線改造的主體工程——車軸加工流水線建造投產,是全路第一條半龍門軌道機械手運行模式流水線,設計五臺車軸機械手完成生產過程中車軸工件的自動輸送作業。由于采用伺服系統的空中作業方式,最直接的優點是輸送快速準確、傳遞效率高、工作環境簡潔開闊,但另一方面由于是空中輸送,機械手上下料定位準確性、運行安全意識絲毫不能松怠。

車軸加工流水線 車軸機械手 定位精度 運行安全

我段輪軸車間在2013年5月至8月進行了大規模改造,其中車軸加工流水線是最主要最醒目的改造亮點。該流水線設計能力單班作業60—70條輪軸,通過改造實現了車軸自動傳輸、輪對自動組裝、輪對自動吊運的目的,但自投產以來多次出現車軸機械手響應后超程誤動作的定位不準問題、上下料過程中與設備磕碰干涉的檢測自判問題、取放料過程中安全聯鎖的缺陷設計問題。這些隱患問題已直接影響該車軸加工流水線正常運行,急需制定措施進行改進,我們結合現場及視頻回放主要統計分析如表1。

1 車軸加工流水線現存問題

(1)車軸機械手接到指令后,取放料定位錯誤不準確的問題。

(2)上下料過程中車軸機械手及抓取的工件,存在與對應設備或者外圍物體磕碰干涉的檢測自判問題。

(3)取放料過程中車軸機械手與承接臺(油缸、氣缸)安全聯鎖的缺陷設計問題。

2 原因分析及整改措施

(1)車軸機械手接到指令后運行位置不準問題,經過多次用Twin CAT System Manager軟件在線檢測,分析造成定位不準原因:①因人員無意識磕碰、電機動力電纜干擾、外界環境干擾造成按鈕指令被錯誤發出;②電纜線近50米造成傳送的指令信號電壓模擬量衰減變化;③操作臺給出的指令不穩定;④電纜屏蔽層連接不好;⑤電纜自身質量問題造成。逐一分析后再對上述原因歸總,可以概括為兩點:產生錯誤信號或者信號發生改變。所以只有做到指令信號量從給出到傳達保持恒定,才能后期保障指令對應的運行位置準確。對此,我們一方面在程序NC-Configuration中將cycle sticks從2ms調整為200ms,并將上料和下料指令按鈕從瞬時生效改為300ms持續生效,從而消除了瞬間干擾指令;另一方面我們增加了EP1809-0021端子盒,它是1個濾波3.0ms的16輸入通道端子盒,也就是說它以3ms的高精度時間分辨率直接在設備上采集數字量輸入信號,直接將輸入信號轉變成二進制數字量并通過以太網傳遞到鑲嵌式控制器,從而實現了電隔離傳遞,真正消除了信號干擾因素。

表1 典型故障統計

(2)車軸機械手在上下料過程中,存在抓取的工件與設備防護門磕碰、運行的車軸機械手與軌道間障礙物碰撞的危險。目前該車軸加工流水線上車軸機械手直線行駛可達90m/min,升降運行可達30m/min,生產組織中,在設備及人員上方出現這些安全問題十分可怕,必須徹底消除這部分設計缺陷。對于前者我們在有防護門的設備上都加裝門開到位感應開關,將門打開作為一個必備條件加入到車軸機械手上下料動作中;另外在重點設備成型磨處,我們在自動門打開后的兩側上方加裝車軸工件左右超長檢測開關,同樣將無檢測作為一個必備條件加入到車軸機械手上下料動作中。對于后者我們在每個車軸機械手運行方向前后增加激光測距開關,利用激光測距的關開量功能,通過設置距離(激光開關20mm外開始測量,測得2m時輸出信號),用PLC來等待運行防止碰撞,當障礙物離開后,車軸機械手繼續執行下一步動作。

(3)取放料過程中車軸機械手與承接臺(油缸、氣缸)安全聯鎖的缺陷設計問題。首先我們需要清楚車軸機械手在與升降油缸、車軸存放輸送線升降氣缸相互配合動作的關系,以車軸存放輸送線為例:①機械手從輸送線上取車軸時,上層輸送線及單層輸送線的對應位置的傳感器必須感應到車軸后機械手才能工作;②機械手從輸送線上取車軸時,下輸送線的對應位置的傳感器必須感應到車軸,升起傳感器感應到升起,舉升壓力開關達到設定壓力,三個條件滿足機械手才能工作;③機械手向輸送線放車軸時,輸送線對應位置的車軸傳感器不能感應到該位置有車軸,否則機械手不工作。在掌握了設計動作理念后,我們就發現設計流水線時充分考慮了動作條件,卻忽略了動作過程中條件的丟失,如我們工件掉落問題,只要判斷條件滿足就讓車軸機械手去取料,但取料過程中突然人為下降,就需要立即終止或者等待。為止我們在主程序里又增加了一個Logic4緊急制動功能塊,只要其中一個條件丟失就直接緊急制動。

3 結語

車軸加工流水線是我單位鐵路客車輪對、貨車輪軸生產的主要設備,其技術狀態的好壞直接影響到日常生產能力乃至影響到全局客、貨車段修任務的完成。在對以上問題的分析研究并最終解決之外,我們提出了以下鞏固措施:一是將作業標準編入崗位作業指導書。二是制定作業區安全卡控管理措施。三是規范設備操作、定崗定人定責。四是加強設備自檢、巡檢力度,定期開展設備檢修工作。五是儲備好易損零部件,提高設備的自我處理能力。本文就車軸加工流水線的定位精度和安全運行改進的原因、經過、措施做了簡要闡述,希望對今后流水線設計及技術改造有所幫助。

[1]中機設備維修技術服務中心.設備操作與保養[M].北京:中國鐵道出版社,2001.

[2]德國倍福自動化有限公司.德國倍福產品簡介[M].北京:2012.

In 2013,The Main reconstruction project of Taiyuan North vehicle depot--Axle processing flow line was built and put into production,which is the first semi gantry rail mode for robots running in the whole railway,five robots were designed to complete automatic transmission operation together.As a result of servo system for air operations,the most immediate advantages are delivery quickly and accurately,high transmission efficiency,simple open working environment,But on the other hand due to air transport robots,loading and unloading positioning accuracy must be loose at idle about,safety awareness.

Axle processing flow line Axle robot positioning accuracy operating safety

任榮(1984-),男,浙江紹興人,大學本科,助理工程師,研究方向:設備管理。