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发动机装配线的输送形式
作者:东风汽车有限公司工艺研究所 严春雨
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输送设备/机器人展厅
生产线,输送机,提升机,机器人,...
发动机是汽车的心脏,也是汽车最重要的组成部件,因此对其装配质量要求也最高,发动机装配质量如何直接决定着汽车的最终质量。由于发动机组成零件较多、装配精度高、装配工作量较大,特别是随着对汽车发动机排放标准的要求越来越高,发动机的设计、装配精度及检测要求也越来越高。

对于汽车及发动机的装配形式,自1913年美国亨利 福特发明流水线生产方式以来,对批量生产的汽车及发动机就普遍采用流水线装配方式。采用流水线装配,被装配汽车及发动机需要随流水线的作业方向进行顺序输送,以实现装配线流水作业的工艺需求,早期的装配线输送形式还是采用简易支架(小车)以人工输送为主。随着汽车生产规模的不断扩大、生产节拍的不断提高,为了提高产能,减轻工人的劳动强度,发动机装配线的输送形式随着装配线输送技术的不断进步,目前都已采用机械化输送方式。特别是近20多年来国内各种非同步输送、AGV输送技术的出现应用,既改变了装配线的输送效率又提升了装配线的装配功能,为发动机实现在线自动装配、自动检测提供了技术支持和装备保障。

随着装配线机械输送技术的不断发展进步,目前可供发动机装配线设计选择的输送形式也越来越多。如何根据发动机的形式、生产批量、物流管理、自动化装配及检测等要求,同时考虑装配线投资、工位操作的接近性、自动装配检测的适应性、同步/非同步柔性装配等因素,选择合适的装配线输送形式一直困扰着发动机制造企业。下面结合笔者的工作认识,为大家介绍一下发动机同步装配和非同步装配线的主要输送形式。

步进式输送方式

这是典型的同步装配线的输送形式,同步装配要求装配线上所有工位的装配节拍要尽量一致,输送线的输送节拍为线上最慢工位的装配节拍,即只有全线所有工位的装配作业都完成后,输送线才能进行输送。便于实现装配线的同步输送,同时装配线的所有工位间距都要按等距离布置,这样就可以实现步进式输送,这类同步输送的形式有:

1. 抬起平移式步进输送

发动机一般由带支腿的托盘支撑,线上托盘则由沿装配线等距离(工位距离)布置的轨道支撑,这种输送形式利用杠杆原理,待线上各工位被装发动机作业都完成后,通过机械装置先将线上所有发动机及托盘抬起一定高度,脱离支撑导轨,然后再沿装配线作业方向平移一个工位距离,机械装置再将所有被装发动机及托盘放置在轨道上,机械装置再返回原位,完成一个输送循环。这种输送装置还需要设置空托盘的返回装置,因此一般采用双层结构输送,上层为装配输送,下层为空托盘返回输送。

一个单独的抬起步进式输送形式,一般只能适应30m左右的线体输送,因此适用于装配工位比较少的小型发动机装配线。对于装配工位较多的装配线输送,需要采用多个抬起步进式输送形式联合完成装配线的输送。这种输送线由于没有发动机工位停止器、定位装置,线体结构比较简单且造价便宜,但这种装配线只能满足发动机手工装配作业。

2. 推(拉)式步进输送

采用这种输送形式,被装发动机也是由带支腿托盘支撑,但托盘必须放置在装配线的滚动轨道或滑道上,线上托盘也是按等距离(工位距离)布置,同时线上托盘可以沿轨道滚动或滑道滑行。其输送装置功能也是将装配线上所有的托盘同时向前推(拉)一个工位距离,与抬起步进式输送形式不同的是,推(拉)式步进输送装置不用将装配线上所有托盘及发动机抬起,只是在全线所有发动机装配工作完成后,将线上所有托盘平推(拉)一个工位距离。这种输送装置可以同时实现数十米的托盘输送。

常用的推(拉)式输送装置有推杆式、带钩形输送链条等。推杆一般采用油缸推动,也可采用钩形链条拉动。与抬起平移式步进输送线相同,对于直线布置的输送线还需要设置托盘返回装置,输送线一般也是采取双层结构,上层为装配作业输送,下层为空托盘返回,输送线两头设置托盘举升装置。由于没有在线停止器、定位装置,因此输送线造价较低,但不能在线进行自动装配作业。

链式匀速输送方式

1. 带固定支架的板式输送链输送

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图1 带固定支架的板式输送链

这种形式的装配线采用双链条输送,两链条中间一般采用木板或钢板联接形成板式链。中大型发动机的板式输送链输送时链板一般与装配线地面平齐,这样便于装配线操作者站立移动装配,最大限度地保证了操作者与装配发动机的接近性。同时,在链板上固定安装有发动机支架,工作时板式输送链一直处于缓慢匀速移动状态,发动机装配作业处于边装配边移动中,对于采用拧紧机等进行装配的设备,需要设计成能够与装配线随行装配作业。

为了适应装配线装配节拍的调整,输送链传动装置还应具备调速功能。在实际应用中,也有一些厂家采用固定装配作业,即在全线作业完成后,启动板式输送链以比较快速的输送速度步进一个工位距离,停下再进行装配作业。

板式输送链一般采取地上地下循环布置,这样地下为板链及支架的返回行程。板式输送链的传动机构一般布置在地面以下,这样会造成输送线传动机构的维护不便。同时,需要较大的地下基础支持,必须在厂房土建时就预留好板式输送链的基础。但板式输送链链板与地面平齐设计,使得工人行走无障碍,非常便于发动机的装配和物流。

受这种带固定支架的板式输送链支架的限制,带固定支架的板式输送链一般只适应单一品种发动机的装配输送。由于带固定支架的板式输送链没有在线定位装置,这种输送线一般用于发动机的手工装配作业。但由于其输送结构比较简单,造价也比较便宜。

2. 输送链带活动支架(小车)

这种链条输送线将发动机支架与输送链设计成可分离的形式,发动机支架带2组以上的滚动轮,可以滚动行走,俗称小车。同时,沿装配线输送方向布置两条小车轨道,小车由轨道支撑。输送链一般采用地拖链拖动,并布置在两条小车轨道的中间。

装配线工作中地拖链一直以小于10m/min缓慢匀速运行,同时带动与地拖链联接的小车运行,但是各工位的操作工人可随时通过拔插联接销使发动机小车与输送链脱开或联接运行,因此,全线工位的布置可不受等间距限制。装配工位还可实现一定数量的小车积放,具有一定的非同步输送柔性功能。

由于小车为活动式可更换,因此可根据不同规格发动机设计配备不同的小车,特别适于多品种发动机的装配输送。同时,可脱开活动小车也特别方便发动机装配中的随机调整,如对于装配中发现故障的发动机,可随时将其支撑小车与输送链脱开,并将小车和发动机拖至发动机维修区域。这种活动小车的负载由地面轨道支撑,可承载大型发动机的装配输送工作。

由于输送链输送具有造价便宜的特点,加之活动小车可以在工位停止积放具有一定的柔性,特别是发动机支撑小车可随发动机品种进行更换并实现多品种发动机及混流装配,且输送链布置在地下,小车轨道也与地面平齐,发动机装配作业的物流和接近性非常好,操作也比较方便,因此应用较多。其缺点是没有在线定位功能,不能实现自动装配,同时地拖链传动装置位于地下会造成维护不便。这种形式的装配线一般采用地面环形布置,可以充分利用输送线的长度,避免配置小车和输送链的返回行程。

非同步输送方式

非同步输送即装配线上发动机的输送移动是根据各装配工位的作业情况,随时放行随机运行的,从装配线的宏观看就是不同步输送,这样使得各工位发动机的装配和输送不再同步一致,因此具备了柔性功能。为了提高工位的连续装配效率,非同步装配线的工位间距一般布置的比同步装配线的工位间距要大,以实现工位发动机的积放储备。

非同步装配线从发动机的缸体设计、托盘设计、在线定位装置等环节都保证了发动机的在线定位功能,可以实现发动机的在线精确定位并保证发动机的自动装配、检测。目前,常用的发动机装配线非同步输送方式主要有以下几种:

1. 差速链输送

差速链为摩擦传动链条,其链条的滚轮为摩擦传动,同时支撑装配线的输送托盘,因滚轮线速度(托盘输送速度)大于链条的速度,故名差速链。这种输送线一般同时采用两条链条进行输送,发动机由托盘支撑,托盘放置在链条差速链上进行输送。这种输送线在电视机、电冰箱装配中应用较多,受差速链承载能力的限制,一般只应用于小型发动机的装配输送。

由于差速链的摩擦传动特点,通过在线上设置工位停止器,托盘可以实现随时停止、随时放行,实现非同步输送。通过提高发动机与托盘的定位精度,并设置工位定位装置,可以实现发动机在线自动装配及检测等作业。

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图2 差速链输送

2. 摩擦滚杠输送

这种输送方式沿装配线运行方向布置两条滚杠,发动机托盘放置在滚杠上,托盘下部设置多组锥形摩擦滚轮分别与两条滚杠接触,通过滚杠转动带动托盘下锥形滚轮使托盘前行。通过工位停止器可以实现发动机托盘的停止积放,通过工位定位装置可以实现发动机在线自动装配、检测。这种输送形式国内最初在上海大众汽车公司发动机厂开始应用,主要用于轿车这类小型发动机的装配输送。与摩擦滚轮式输送相比,其特点是造价相对便宜。

3. 摩擦滚轮输送

摩擦滚轮输送线设计时,可根据发动机及托盘重量选取合适规格的摩擦滚轮承载输送,因此可以满足各种规格发动机装配线输送的需求。

摩擦滚轮输送沿发动机装配线布置,一般滚轮轴的间距要小于托盘长度的1/3,在每个滚轮传动轴左右各布置一个摩擦滚轮,发动机托盘放置在摩擦滚轮上,由摩擦滚轮转动带托盘及发动机输送前行,输送线一般采用电机减速器通过链条或伞齿轮带动滚轮轴转动。因此,输送线的造价相对较高。由于摩擦滚轮式输送线具有较好的非同步输送可积放、柔性装配功能,输送平稳等特点,目前在汽车发动机装配线中的应用最多。

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图3 东风有限商用车公司发动机厂摩擦滚轮输送装配线

AGV输送

AGV是自动导引小车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写。AGV自带电源和驱动行驶装置,能够自行行驶,其上可以负载被装配发动机,完成发动机的输送工作。

AGV行驶线路不需要预先铺设轨道等导向装置,其行驶依靠电磁或光学等非接触式自动导引装置,因此,行驶路线的地面非常干净整洁,便于现场装配物流及发动机装配操作。同时,AGV自备控制系统还具有编程装置、安全保护装置以及各种移载功能。不仅如此,AGV还具有行驶检测功能,在遇见人或障碍物时会停止,具备非同步装配线需要的积放、在线自动装配、自动检测等所有功能,特别是AGV的行驶、转移、停止、定位等工作完全自我控制完成,符合现代汽车装配智能化、灵捷化的发展趋势。此外,AGV还具有通信功能,能够与上位计算机进行无线通信,多个AGV与上位控制计算机共同组成一个控制系统,简称AGVS。上位控制计算机可配以相应的通信模块与生产线控制系统进行通信连接,实现对发动机装配线全方位的控制。

AGV在完成装配线输送的同时,还能够延伸实现发动机缸体上线和发动机总成下线的物流输送。当发动机缸体加工完成后,即可放置在装配线AGV上,直接由AGV输送至发动机装配线开始装配作业,真正实现精益生产(just in time)。当发动机装配完成后,也可以由AGV将装配好的发动机直接输送至发动机试验台或仓库。因此,AGV输送已成为现代汽车制造企业装配及物流系统中的关键设备之一。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (4/7/2010)
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