淺談輸送舉升機阻擋優化設計及高空安全性

金鑫，Stefan Schuettkemper，許劍鋒

（1.哈沃科技（天津）有限公司，天津 301700；2.福瑞博達（北京）自動化設備有限公司，北京 100176）

淺談輸送舉升機阻擋優化設計及高空安全性

金鑫1，Stefan Schuettkemper1，許劍鋒2

（1.哈沃科技（天津）有限公司，天津 301700；2.福瑞博達（北京）自動化設備有限公司，北京 100176）

通過優化設計,探討現代汽車工業流水線型生產中“輸送舉升機阻檔”在高空中的安全性。通過高速相機拍照v=s/t來算出速度。通過動量守恒定律能計算出碰撞過程中每個碰撞物體所受的沖量和平均受力，優化舉升機“活擋”的設計穩定性與維修方便性，提高安全可靠性。經過優化后的活擋，保證輸送舉升機上的輸送線在輸送線時能卡住零部件，相較于普通設計更安全，更易于安裝與維修。通過對“輸送舉升機活檔”進行優化設計，提高空中作業安全性。

優化設計;舉升機;阻擋;空中安全

許多機器要求設置完善的安全防護及保安、報警、顯示裝置等。在現代化汽車工業流水線型生產中經常使用輸送舉升機，對高空輸送舉升機更是有嚴格的安全要求。使用舉升機可能發生零部件墜落的原因較多，有安裝基礎不牢、自鎖裝置失效等。尤其是舉升機上的輸送線原本應該靜止，但因控制故障突然運轉，其上的零部件就會有從空中掉落的風險，這種情況下就必須有物理機械阻擋以保障安全。另外這種物理機械阻擋又必須使零件在升降到位后可以被順利放行至下一工位，這種機械物理阻擋便被俗稱為“活擋”。

1 設計方法

1.1 傳統設計

輸送舉升機“活擋”的組成是由兩部分構成：可打開式阻擋裝置與滑動固定支架（圖1）。其中可打開式阻擋裝置是要安裝在升降機輸送線的線體上面，滑動固定支架則是固定安裝在升降機到位后下一輸送工位線（圖2）。阻擋裝置的基本構成是由固定板，伸出軸，小滾輪組成。固定支架的構成是由固定板，小滾輪滑動軌跡導板組成。當升降機未到達升降的始末位置時，阻擋裝置因為重力原因，阻擋的“舌頭”為垂直狀態（圖3）。略高于升降機上輸送線的鏈條高度，這樣即使出現控制故障，輸送線上的零部件隨鏈條運動會因為碰到“舌頭”而停下。這樣就可以做到第二重安全保障——機械物理限位。但是在實際運用中會因為各種限制條件而難以保證伸出軸的安裝到位，從而導致“舌頭”傾斜角度不夠，依然會對輸送線上零部件傳送過程中造成輕微阻擋或摩擦。而且升降機的輸送方向經常會是兩端輸送，即一端進，另一端出，這樣“活擋”就需要兩組了，而同時滿足兩組分別在升降機的高位和低位都能正常使用，由于輸送舉升機在高空作業中的安全極其重要，稍有疏忽就會造成重大事故，本文對輸送舉升機“活檔”進行了優化設計。

圖1

圖2

圖3

1.2 優化設計

利用計算機仿真技術，對汽車舉升機進行強度、剛度、穩定性、可靠性等方面進行研究與分析。具有適當的強度是設計時必須滿足的最基本要求?！盎顧n”必須保證其強度需求，保證零件失控撞擊“活檔”時不會發生斷裂或不允許的殘余變形。通過高速相機拍照獲得零部件運行速度約為0.2m/s，碰撞后速度為0，碰撞時間約為1ms，零部件重量按照1噸來計算，通過動量守恒定律能計算出碰撞過程中輸送舉升機“活檔舌頭”的沖量為200kg·m/s，“活檔”瞬間平均受力為2×105N，因此所用材料需保證達到安全標準?！盎顧n”優化的方向是達到易于安裝，便于使用。無論舉升機是一端進出或是兩端進出，無論舉升機與下一工位之間的間距有多么狹窄，也依然能保證實現“活檔”功能的可靠性與穩定性。首先伸出軸的縮短可以有效保證“舌頭”的重心不會偏擺，保證“舌頭”與其固定板之間不會產生相互磨損，從而導致“舌頭”的角度無法完全打開，“舌頭”在打開狀態下未低于鏈條高度，從而卡住零件的運送。因此將“舌頭”伸出軸進行縮短優化是首要手段之一。其次，伸出軸改短后，意味著伸出軸不能與原來固定在地面上的支架相接觸，自然也無法產生滑動，使“活檔”打開角度。為此原伸出軸的設計就被提出修改，修改的最終方向是利用連桿機構，完成打開功能，因此伸出軸最終被設計成為了90度折彎件（圖4）。

圖4

在安裝上也進行部分優化：在“活擋舌頭”后面延伸短軸，短軸下焊接小配重塊；在短軸上焊接一段凸起，用來連接調整活結，活結連接長軸與另一端的活結相連后，與伸出軸上的凸起相配合。90度轉彎后的伸出軸中間安裝軸承，利用軸承支撐其自重，保證水平位置保證相互間的傳動。最后在下一工位輸送線的外側安裝一個小的固定架，按照焊接標準將固定架焊接其上，不再需要地面空間安裝原固定架，留出更大的空間給地面上線槽等其他工作。至此“活檔”的優化工作已經完成（圖5）。

圖5

2 結果

經過優化后的活擋，相較于普通設計有很大優點：（1）安裝上更為簡便，空間容錯率大大提高。普通活擋，尤其是雙開“活檔”，位置差一點都不行，否則就會產生活擋“舌頭”與其固定架的磨損，時間久了很大可能導致“活檔”打開不到位卡住零件輸送，在空中維修也有危險性。優化后的活擋，不僅保留了本身的功能外，還通過連桿機構使伸出軸與原固定架之間的滑動關系，由地面改到了輸送線外側，避免了在輸送線線體上安裝傳感器支架等干涉問題。（2）連桿形式的伸出軸，可以自由控制“活檔舌頭”的安裝位置。普通“活檔”由于舉升機輸送線上的零件停靠位置范圍很小，因此普通“活檔”的位置可調性也大大降低，普通伸出軸伸出長度過長，重心完全偏擺，“活檔”的功能實現起來十分困難，現場工作人員調節、維修都十分不便，甚至完全無法使“舌頭”打開，造成每個零件運輸都會卡住。新連桿采用了機械上常見的連桿機構，靠著軸承的轉動與連桿之間的傳動，保證了伸出軸的重心有支撐，新“活檔”的伸出軸可任意調節設計長度，適用于任意位置安裝。新“活檔”不會再出現伸出軸過長，重心偏移的問題，大大降低了“活檔舌頭”無法完全打開角度問題，與其固定架磨損等問題，保證了設備功能的可靠性與穩定性，大大延長了設備的使用壽命。（3）由于舉升機具有一定的危險性，容易引發安全問題，多數廠家都很重視舉升機日常的維修管理工作，安全建設與發展就是安全生產走向現代化的過程。因此新“活檔”在維修上必然要更方便。原舉升機“活檔”需要在舉升機下方或輸送下一工位的間隙處進行維修保養，存在安全風險。而新“活檔”僅僅需要在線體外側邊即可完成檢修保養，降低了維修風險性，更易于維修保養。

3 結語

提高舉升機的安全性關鍵在于關鍵部件的材料選型與產品檢驗標準，通過對“輸送舉升機活檔”進行優化設計，提高空中作業安全性。

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