裝配流水線設備故障的預防與維護

李首峰

摘要：主要介紹了裝配流水生產(chǎn)線主要結構部分，包括裝配流水線線體，鏈條傳動結構，裝配線頭升降傳送結構等，存在的主要設備故障形態(tài)，和針對其故障模式所應采取預防性維護措施手段及改善方法。

關鍵詞：裝配流水生產(chǎn)線;鏈條傳動;倍速鏈;導軌型材;溫度監(jiān)控

引 ?言

裝配流水生產(chǎn)線（簡稱裝配線）是目前制造業(yè)生產(chǎn)工廠中最基礎的、最常用的生產(chǎn)設備。其通用性較強，在機械、電子等各行各業(yè)中廣泛使用。雖然其機構相對簡單，但裝配線的運行好壞與否，也直接關系到整個生產(chǎn)計劃的安排和產(chǎn)出，也會導致大量的人力物力浪費，提高生產(chǎn)成本。

自動化設備不斷發(fā)展進步，生產(chǎn)裝配線結構形式多種多樣，但最基礎的、主要的組成結構有以下幾個部分：1、裝配流水線線體，目前主要為型材結構組成。2、鏈條傳動結構，主要包括電機、減速器、傳送鏈條（有皮帶傳動、滾筒傳動、倍速鏈傳動等多種形式，本文主要講倍速鏈傳動結構形式）。3、裝配線頭升降傳送結構（也有循環(huán)結構）。4、控制電氣系統(tǒng)及各種傳感器。5、氣缸、阻擋器等附屬設施結構。其中，裝配線機械傳動部分是設備運行的主要負載部位，倍速鏈、導軌、電機、線頭升降機構等，常年負載運行損耗，是設備最常損壞和易耗的部位，管理好這些部位，將對裝配線的順暢運行保障生產(chǎn)帶來良好效益（第4、5部分結構屬于常規(guī)通用性結構，不在此描述）。裝配線的主要主要運行結構如下圖1所示：

1 ? 裝配流水線線體

裝配流水線線體是整個裝配線的基礎結構，目前基本采用的都是鋁型材結構，主要包括支撐部分和運行導軌部分。

1.1裝配流水線線體的結構特點及問題

線體支撐基礎部分主要根據(jù)裝配線的負載選擇，一般負載情況下選擇40、45、50系列型材居多，只要設計負載強度夠，一般不易損壞。關鍵在于支撐倍速鏈運行的導軌型材，其結構形式主要如圖2所示：

傳統(tǒng)式裝配線型材整體結構全部為鋁型材，倍速鏈在支撐軌的支撐下，滾動運輸工裝板前進，進而實現(xiàn)傳輸運送功能。在此種結構形式下，支撐軌承受整個倍速鏈、工裝板、產(chǎn)品的重量，受摩擦力最大，經(jīng)年累月運行，是最容易磨損的部位，其厚度尺寸會隨著時間的累計逐步降低，最終塌陷無法支撐倍速鏈運行。其次是防護板，防護板的作用有兩個，一是避免小零件調(diào)入導軌鏈條造成卡死，一是防護人員安全避免手指等身體部位卷入流水線，造成安全事故。但往往小零件經(jīng)常會隨著鏈條的運轉間隙，掉入導軌里面，最終導致鏈條翻起損壞整個型材結構甚至卡死鏈條減速器電機。

1.2裝配流水線線體故障的預防和維護

針對型材導軌的故障，需要從以下幾個方面進行預防和維護。

第一，建立定期檢查機制，制作點檢基準書，由設備機修人員每月定期對支撐軌的厚度進行測量檢查，初始厚度一般為5mm，小于2mm就必須更換導軌。由操作者每日對鏈條和工裝傳送是否平穩(wěn)進行檢查，檢查防護板有無變形情況，檢查到異常情況則必須由機修技術人員進一步檢查運行狀態(tài)并確定是否需要檢修。

第二，對導軌結構進行改善，鑒于傳統(tǒng)式型材結構多年使用以來出現(xiàn)的問題，型材廠家對型材結構已經(jīng)有了多項的改進改善，以提高型材導軌的耐用性和可靠性，減少故障幾率。其中型材支撐軌改進為兩種形式，一種是采取耐磨尼龍扣條覆蓋在鋁支撐軌上，后期采取定期更換或者檢查更換的模式，來保證裝配線的穩(wěn)定運行。此結構對對比原機構有很大的進步，避免了支撐軌磨損以后必須全部更換的方式，減少了維護費用和維護時間，但存在耐磨尼龍扣條易脫落的故障，需要定期對其檢查。一種是采取嵌入式鋼條的模式（如圖二右圖結構形式），鋼條不易磨損，運行比較可靠，相對來說，倍速鏈條的磨損加大了，此時需要對倍速鏈加大檢修頻次來保證設備運行的可靠。防護板目前也已多采取塑料扣條的結構形式單獨安裝，可以在起到防護作用的同時，便于維護更換和減少故障。

2 ? 鏈條傳動結構

鏈條傳動結構部分，是整個裝配流水線的動力運行部分。其結構并不復雜，一般為普通電機通過減速器，帶動齒輪、傳動軸來驅動倍速鏈運轉，倍速鏈拖動工裝板前進運動形成工件的搬移，倍速鏈的松緊程度由張緊結構來調(diào)節(jié)。

2.1鏈條傳動結構的結構特點和故障

常規(guī)裝配線鏈條傳動結構如下圖3所示，倍速鏈條有多種形式，下圖所示為鋼鏈條倍速鏈，耐磨性好于尼龍輪材質結構：

鏈條傳動結構部分確實造成設備故障停機最多的部分，原因主要有二，一是設備主要負載由此機構來運轉，負載較大且磨損比較嚴重;二是各種外來因素如零件落入等造成異常損壞。其常規(guī)故障有：1、鏈條磨損拉長超過張緊結構調(diào)節(jié)范圍，最終導致堆積卡死。2、鏈條及導軌磨損后，阻力變大，導致減速機及電機負載大發(fā)熱，電機電流大，最終燒毀電機或者減速器磨損燒毀。因為電機一般都會有過載保護電路，一般情況下如果負載過大或者卡死情況下，電機都會斷電保護，如果強制運行，電機會直接過流燒毀。3、還有鏈條鏈輪本身在過載或者質量問題情況下的滾輪變形、卡死、斷裂等問題。

2.2鏈條傳動結構的故障預防和維護

針對鏈條傳動結構的故障，我們重點從以下兩個個方面著手進行預防和維護。

第一、檢查和監(jiān)控倍速鏈條的松緊度，有兩種方法，一是定期測量一定節(jié)距的鏈條尺寸數(shù)據(jù)，通過拉長量來定期更換或者維護鏈條，一般變形量在超過3%情況下必須更換（這個數(shù)據(jù)根據(jù)不同的鏈條類型有所不同，要根據(jù)實際情況來定數(shù)據(jù)）。二是在倍速鏈張緊機構位置設定傳感器機構，可以在鏈條拉力過大或者鏈條過松的情況下，傳感器感應位置數(shù)據(jù)輸送到PLC實現(xiàn)故障報警。

第二、通過定期點檢或者埋置傳感器的方式，監(jiān)測電機和減速器溫度數(shù)據(jù)，或者監(jiān)測電機電流數(shù)據(jù)，在負載加大的情況下，電機會逐步過熱直至保護，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以更直觀的反應負載和電機運行狀態(tài)，提前預知設備劣化，進而有計劃的進行檢修，避免故障停機。下圖4為普通裝配線的一個溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以作為參考。此圖是在流水線做了檢修以后，電機和減速器溫度的對比圖，可以看出設備鏈條導軌磨損以后設備負載對電機和減速器的影響是非常大的。

裝配線1-4月份在檢修前，出現(xiàn)一起電機斷電保護故障，通過對裝配線的檢修修理，能夠保證生產(chǎn)正常運行，但是通過溫度檢測點檢時發(fā)現(xiàn)，電機和減速器的溫度一直偏高，檢測三相電流也略微大于正常值。進入高溫天氣以后，電機和減速器溫度更是直線上升到60度以上，存在嚴重的隱患。最終打開設備檢查，導軌和鏈條都顯著磨損。通過檢修更換導軌、鏈條、減速器、電機以后，設備運行順暢，負載顯著減低。溫度下降到30度以下。效果非常明顯。

3 ? 裝配線頭升降傳送結構

裝配生產(chǎn)線的物流一般是循環(huán)的，工裝板需要回流，有環(huán)形流水線，有上下回流線，本文講上下回流線結構，此類型結構在工序不長的情況下，較為節(jié)約場地空間。

3.1裝配線頭升降傳送結構的特點

線頭傳送裝置由于動作比較頻繁振動也比較大，也是經(jīng)常磨損造成故障的部位。線頭升降傳送結構形式比較多種多樣，但兩種基本功能是必須有的，一是上下升降機構，一是線頭工裝板水平傳送機構。

上下升降機構一般有兩種結構方式，一種是氣缸加導軌升降方式，可以采取無桿氣缸和有桿氣缸都行，取決于空間結構和重量需求。一種是電機減速器鏈條傳動結構，相對來說力量更大一些，但更占位置空間一些。從目前的使用的情況來看，氣缸升降結構因其結構固定，除氣缸桿反復運動以外，故障率比較低，但其負載能力一般不能太高。鏈條傳動升降結構由電機帶動齒輪鏈條升降，一般速度較慢，負載能力比氣缸高，但運動磨損部位較多，常年反復運轉，設備故障率偏高于氣缸結構。整體上來講，升降結構結構比較簡單，故障率不高，日常只需要加強點檢巡視，做好計劃性檢修，不會對生產(chǎn)造成大的影響。

線頭工裝板水平傳送機構的作用是將流水線上的工裝板（也可能包括產(chǎn)品一起）進行上下層回流，屬于磨損較多故障較為頻繁的部位。基本結構形式主要如下圖5所示：

圖5 ? 線頭工裝板水平傳送機構

線頭工裝板水平傳送裝置的結構方式多種多樣，但基本的傳送皮帶（或鏈條結構）和電機及其減速結構是一致的，外加此結構上的的啟停位置傳感器和電機控制線路等都是故障易發(fā)部位。在此機構中，傳送皮帶或者鏈條是最容易磨損的，主要負荷和摩擦在此部件上，再加上工裝板的運行不規(guī)則、偏斜受力不均等，是最先損壞的部件。。

3.2裝配線頭升降傳送結構的故障預防和維護

線頭工裝板水平傳送結構磨損時會造成受力而力矩增加，或者鏈條皮帶等非正常堵轉情況下，受力部位會主要集中于傳動軸和連接鍵槽等部位，電機會受到過流保護，而傳動軸的過力矩損壞是較為常見的。線頭工裝板水平傳送裝置要降低故障率，首先要從結構設計上保證此部位的強度，根據(jù)負載載荷和節(jié)拍需求來綜合考慮，在保證可靠性故障率低的同時兼顧生產(chǎn)效率，設計結構不合理是造成此部位故障的最大因素;其次要做好日常點檢和計劃檢修，此類故障都比較顯現(xiàn)化，可以通過日常檢查發(fā)現(xiàn)異常磨損情況，及時根據(jù)使用狀態(tài)安排計劃修理和更換，完全可以保證日常使用需求

電機控制線路、各部位接近開關等是故障比較易發(fā)的部位。結構特點決定了控制線路（包括傳感器線路、電機線路等）隨著上下動作頻繁運動來回彎折，容易造成線路斷路、接觸不良、短路等故障問題，并且不易檢查斷點或者斷路點，雖然問題不大，但浪費修理時間，對生產(chǎn)造成影響。解決的方法從兩個方面著手，首先是更換適用于反復運動的柔性電纜線，一般壽命在耐彎折次數(shù)500萬次以上，普通電纜反復彎折極易斷路。其次，做好線路的固定，最好用采取拖鏈安裝固定，無法采取拖鏈的做好線卡固定和保護。

各種工裝到位接近開關也是容易損壞的部件，主要損壞原因就是撞擊，因工裝板的尺寸不可能做到嚴格一致，而且此部位結構由于上下升降和工裝進出動作頻繁且一般振動比較大，會導致開關固定螺釘松動進而造成開關位置等變動，于是造成異常撞擊磕碰損壞傳感器。解決傳感器問題首先要做好固定緊固防松措施，保證安裝牢固可靠;其次是做好定期點檢檢查，在固定螺釘?shù)穆菁y螺母上做好緊固標記，一旦松動可以明顯的觀察發(fā)現(xiàn)，可以提前予以修復解決;在就是做好備件儲備，開關會因為各種情況損壞，在此結構上絕對屬于易損部件，所以一定要做好備件庫存管理，保證備件最低庫存。

4 ? 裝配線的預防保全管理

從設備結構特點和故障形態(tài)進行針對行的改進可以有效的降低重大故障和頻發(fā)故障的發(fā)生，同時也需要從設備管理上建立系統(tǒng)的有效的預防機制，來預防故障發(fā)生，重點要從下面一些方面著手。

首先，建立有效的點檢維護管理機制，分為自主點檢和專業(yè)點檢兩方面。自主點檢指的是操作者每天對設備進行日常性的檢查，對設備的外觀安全防護、運轉噪音、傳動、螺釘緊固等常見部位進行檢查，操作者最熟悉本工位設備的狀態(tài)，一旦異常可以及時發(fā)現(xiàn)問題。專業(yè)點檢有設備保全人員對設備的易發(fā)故障部位（一般為內(nèi)部操作者不易檢查的部位）進行專業(yè)檢查，根據(jù)故障頻度設定檢查周期，可以發(fā)現(xiàn)設備隱藏故障。

其次，建立檢修工作制度，根據(jù)點檢檢查發(fā)現(xiàn)的問題，建立計劃性的檢修。檢修工作可以根據(jù)設備狀態(tài)的緊急情況和重要程度，進行夜班檢修，周末檢修，節(jié)假日檢修。夜班和周末檢修一般針對緊急問題，安排更換件和保養(yǎng)等工作任務。節(jié)假日檢修一般屬于比較重大的檢修，在日常檢修中無法實施的例如更換導軌、設備改造等重大項目，檢修周期長，檢修比較徹底效果也是最優(yōu)。另外，針對故障發(fā)生的形態(tài)，實施針對性改善，一般都納入檢修工作計劃中去，可以有效的減少故障的復發(fā)，降低故障頻次。

再而就是建立有效的備件儲備機制，根據(jù)故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)和廠家的易損件清單，針對性的建立易損備件庫，同時要保證最低庫存數(shù)，可以在故障發(fā)生時及時的處理故障，縮短故障修理時間。備件備品最好購買有品質保證的產(chǎn)品，并建立良好的庫存環(huán)境，防塵、防潮、防銹措施要良好，保證備件的品質。

最好的機制是建立故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測機制，前面已經(jīng)對此有所論述。針對裝配線常發(fā)的故障，例如鏈條和導軌問題，電機減速器過載問題，都可以建立狀態(tài)監(jiān)測機制。針對導軌，按一定周期持續(xù)測量支撐軌耐磨條厚度;針對倍速鏈條，可以設定傳感器監(jiān)測鏈條漲緊程度，甚至將傳感器數(shù)據(jù)連接入監(jiān)控電腦，實時監(jiān)測設備狀態(tài);電機減速器溫度和振動數(shù)據(jù)也可以通過傳感器連接入監(jiān)控電腦，實時報警。狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷目前應用相對不多，但卻是最科學的方法，也可以減少靠人員檢查的錯誤幾率，有效防止故障發(fā)生。

5 ? 結束語

本文針對裝配流水生產(chǎn)線的結構特點和常見故障形態(tài)以及其預防改進方法進行了簡單剖析，可以有效的降低裝配線設備故障率，減少設備停工。設備技術也在不斷地進步，好的技術通過實踐經(jīng)驗不斷改善，逐步應到實際生產(chǎn)當中去，進而可以提高設備的生產(chǎn)效率，降低設備的故障。