涂装车间生产的柔性化取决于输送线,先进输送设备及控制系统的合理使用,不但可以降低投资成本、提高设备国产化率,还确保了设备的先进性和自动化程度。对于连续、大规模、自动化程度高的轿车
涂装生产线来说,输送线是其血脉,贯通于整个涂装生产线。众所周知,涂装车间生产的柔性化取决于输送线,而涂装车间中导致生产线停线的设备故障绝大部分也是输送线引起的,故投资成本低、柔性化程度高、产能大、简单实用、故障率低、维护成本低、自动化程度高的输送线在轿车涂装生产线规划、应用中得到了广泛的关注。
近期,笔者负责了一条目前国内产能最大的轿车涂装车间的输送线设计、规划和项目实施,该输送线大胆地使用了许多当今先进的输送设备及控制系统,并成功地将其组合应用,既降低了投资成本、提高了设备国产化率,同时还确保了设备的先进性和自动化程度。
新型输送设备的组合应用 1、新型空中CPC推杆链在前处理、电泳线的应用 目前国内前处理、电泳常见的输送方式有摆杆链、推杆链、Rodip输送机、多功能穿梭机等,以上输送方式各有优缺点,考虑到产能大、节拍快、节省投资成本、多种车型混线生产且车型大小差别很大等多种因素,输送线最终选定了国产化高的推杆链。如今国内推杆链一般用的是侧推C型钩吊具的模锻链,此类输送机存在的不足有: □ 台车组轨道与链条轨道难同步; □ 模锻链运行摆动、磨损、噪音大; □ 驱动站、张紧站布置空间大; □ 链条返回线较零乱。 考虑到上述不足,该输送线大胆地在国内首次采用空中CPC推杆链,此推杆链链条采用的是节距为200mm的套筒滚子链,轨道采用的是由台车组轨道、链条承载轨、返回轨道组成的3层组合轨,组合轨道、驱动站、张紧站均吊挂或支撑在室体顶部钢梁上。入槽、出槽角度为30,为防止车身坠入槽内,C型钩吊具前支点销定位且带偏心锁紧机构用于锁紧车身底盘孔,后支点销定位但不带锁紧机构。 为解决室体密封、气体外泄的难题,该输送线一方面在密封通道上设有排风机,另一方面在C型钩吊具通行的室体上设有两层密封板,其中有一层采用对开、活动式薄不锈钢板,在C型钩吊具两吊臂上设有导向装置,用于在其通过前处理、电泳室体时掀开密封板。为了解决C型钩吊具积电泳漆的难题,该输送线采用了以下措施: □ 延长电泳沥干段; □ 第一次电泳后将其烘干,利用电泳漆作绝缘层; □ 设有一套仿型钢丝刷用于除净销子上的电泳残漆。
2、新型空中CPC推杆链在喷蜡线的应用 目前,国内喷蜡线常用的输送方式有推杆链、反滑橇输送机、EMS自行小车等,考虑到总装车间采用的是地面摩擦链(非传统的模锻链式悬挂推杆链),EMS自行小车造价高,反滑橇输送机节拍不够,故最终决定选用与前处理、电泳线一样的空中CPC推杆链。
3、空中摩擦线在前处理、电泳、喷蜡线的应用 为了与前处理、电泳、喷蜡线的空中CPC推杆链配套使用,一部分转接、过渡区域采用了空中摩擦线,这些区域包括:前处理入口、前处理与电泳过渡段、电泳出口、空吊具返回线、喷蜡线入口、出口转接段、空吊具返回线。与传统的空中悬挂式积放链相比,空中摩擦线有如下优点:节拍快;磨损、噪音小;结构简单、安装方便;转接、过渡方便。
上 空中摩擦线主要组成包括:摩擦轮(带减速电机)、台车组承载轨道、道岔、停止器、定位装置、台车组。 4、IMC输送机在中涂、面漆烘房的应用 由于前处理、电泳为单线,而电泳烘房为双线,从总体布置上考虑,仍然采用目前传统的入、出口带升降机的П型烘房,而中涂、面喷采用U型桥式烘房,输送机为新式的IMC输送机。IMC输送机即反向轨道输送链,它由下列功能单元组成:履带旋转驱动装置、张紧装置、转接滚床、输送轨道、链条、台车等。与П型烘房输送机相比,IMC输送机的优点是:投资成本较低;维修成本较低;维护工作量、强度较低;故障率较低,设备开动率较高。 5、新型塑料链条式横移机的广泛应用 由于单线与双线共存,有些区域会出现单线分成双线、双线合成单线的情况。在这种情况下,往复式横移机就不能满足节拍需求。而与传统铁制链条式横移机相比,塑料链条式横移机有如下优点:磨损小、噪音小;污染少、免润滑;更换、拆装方便;结构更简单、运行更平稳。 考虑到出电泳烘房的滑橇温度较高,故在电泳储存线入、出口的链式横移机采用的是铁制的链条,其余区域的链式横移机均采用的是塑料链条式。 多种过渡、转接设备及技术的广泛应用 由于该生产线中多种输送设备并存,这就给不同输送设备之间的转接、过渡带来了极大的挑战。
1、叉式移载升降机及侧顶机的组合应用 其使用区域包括: □ 白车身从焊装地面台车转接到涂装C型钩吊具; □ 电泳车身从C型钩吊具转接到面喷滑橇; □ 合格油漆车身从面漆滑橇转接到喷蜡吊具; □ 油漆车身从喷蜡吊具转接到总装地面台车。 侧顶机的使用主要取决于车身底盘距台车或滑橇底的空间,此空间如果能满足升缩叉组件的进出,则不需要侧顶机,反之则需要侧顶机进行中途过渡。
2、IMC输送机转接滚床的应用 转接滚床与标准滚床制作基本相同,特殊的分开式两侧滚轮组排列使得IMC链条能从转接滚床内通过,带车身滑橇从转接滚床自动平稳过渡、转接到IMC链条。
3、反滑橇输送机的应用 在UBS室体入口,通过剪式升降台车身从滑橇转接到UBS吊具,UBS吊具带着车身通过室体,空滑橇从室体底部通过,在UBS室体出口,通过另一台剪式升降台将车身从UBS吊具转接到滑橇,空UBS吊具从室体侧面通过悬挂滚床返回。
4、其他常用转接、过渡设备如横移机、带转盘横移机、链式横移机、900转盘、1800转盘、各种升降机、剪式升降台等也有广泛应用。
控制系统及先进技术的广泛应用 1、SIEMENS高性能CPU及分散式Profibus-DP现场总线的广泛应用 考虑到输送线从站数量庞大且分布广泛、处理I/O点多、响应时间要求快且短,另外也考虑到Profinet网络是如今工业网络发展的大势所趋,故该输送线采用了SIEMENS高性能CPU 416-3 PN/DP,该CPU能同时兼容Profibus-DP现场总线及Profinet网络。由于输送设备分布广泛,而控制分组一般按生产线进行分区,故分散式Profibus-DP现场总线及总线模块得到了广泛应用。
2、新型Resotec HMI的广泛应用 该输送线大量地使用了德国Resotec公司新推出的REDIS 220-BP32 HMI及按钮盒模块。REDIS 220-BP32 HMI有如下特点: □ 5.7in(1in=25.4mm)彩色显示屏:高分辩率的显示器创造了友好的操作界面。 □ 显示窗口:在灵活的显示窗口中可集成许多额外的、用户所指定的功能,例如显示整条输送线状态的平面图等。 □ 三种可变颜色的薄膜开关,可显示多种不同的工作状态。该系统支持三种可变颜色的薄膜开关,同时附带一个额外的状态显示LED灯,对于每一个键,用户可以定义不同的显示状态和闪烁频率。 □ PC技术:RESOTEC面板的硬件部分是基于一套完整而强大的PC技术,在同一机箱上集成了多个接口,如以太网、USB、PS2等。 □ 紧凑型设计。 □ CF flash卡:标配32M的CF卡,扩容空间大,其即插即用的功能使得软件存储、更新以及数据储存变得非常容易。在系统关机后,信息处理数据将自动存储于CF flash卡中。 □ 现场总线接口:支持多种总线协议,如Profibus、DeviceNet、Interbus、CC-Link等;组态方便,只要插入GSD文件(电子设备数据库文件),就可以作为一个从站,地址可通过拨码开关方便地进行设置。 □ 通讯方式:多种可选择的下载应用软件数据及系统软件的方式,如可通过以太网接口、PS2串口直接与笔记本电脑连接,在线进行监控、编辑、下载、上传,或者离线编辑完成后,通过CF flash卡、USB直接下载参数。USB接口还可用于连接打印机。 □ 输入/输出模块:选装的16位数字输入/输出模块可以直接与额外的设备相连接,如警报灯、钥匙开关等。 □ VISU组态软件:图形编辑简单,支持多种语言编辑。使用Office套件中的Access数据库存储不同应用软件的参数,并且可以自动导入编辑程序中;不同变量和信息可用一个中央Excel表格记录并简单地导入项目软件的数据库中;对于错误信息的历史纪录,该系统支持很大的存储量,并拥有4096个错误信息列表准入口;该系统支持网络打印机功能,可方便地打印多种面板内储存的数据项,同时也可以打印输出到网络的某个指定域中。 □ REDIS 220-BP32 HMI可带多个按钮盒模块作为其操作从站,两者之间通过标准数据线相连接,按钮盒模块上I/O地址由软件设置,不占网络从站地址。与传统的按钮盒操作柜相比,此种操作系统有以下优点:接线方便,采用的快插接头便于快速安装、更换,省掉了接口模块、I/O模块、按钮、接线端子之间的接线;I/O地址设置、变换方便,不需要改变硬件接线,通过软件设置改变即可;按钮盒模块上某一个按钮损坏后,不影响其他按钮的正常使用;按钮盒模块损坏后,更换方便,不需要下载参数。
3、SEW分布式现场控制器的广泛应用 对于分布广泛的转接、过渡及储存线上滚床、横移机、转盘,采用的是SEW分布式控制器。对于需要变频的部分,采用的是分布式变频器MOVIMOT控制;不需要变频的,采用的是MOVISWITCH电子开关进行软启、停。与集中控制相比,这种形式的分布式控制有如下优点: □ 接线工作量减少,分布式控制器能实现400VAC电缆、24VDC电缆和现场总线进出,可以省去大量重复地从继电器、接触器、接线端子到马达之间的接线。 □ 分布式控制器上可集成数字I/O模块,能在现场就近外接接近开关、光栅等传感器,节省了集中控制柜中的数字I/O模块。 □ 运行稳定、故障率低。 □ 发生故障时,地址唯一,且有故障状态提示,故障很容易查找、判断,更换便捷。
4、EMS识别系统、VIN条形码识别系统的同时应用 该输送线采用了一种新型的EMS识别系统:数据载体Tag为HMS150,天线Antennas为HF-ANT-202-01,通讯模块为HF-CNTL-TCP-01。通讯协议基于TCP/IP,传输速度能达到10Mbps~100Mbps,与传统现场总线模块相比,速度更快、反应更灵敏、稳定性更高。在整个涂装生产线从UBS到中涂、面漆、修饰、喷蜡、空滑橇储存共布置有16个读写站,分别用于车身、颜色、输送目标及路线自动识别和选择。有鉴于目前车身上已有条形码,为将条形码内的车身颜色、车型信息输入EMS数据载体HMS150,在两条UBS线出口设有DATALOGICS扫描器枪Dragon-D101、现场总线连接盒C-BOX310;为便捷地查找车身在涂装的在线库存,分别在涂装预清理、喷蜡线出口设有扫描枪Dragon-D101,用于扫描车型数据进入公司ERP系统和涂装车间中控室。
5、新型车型识别技术在电泳线的应用 目前国内电泳直流供电一般为两段或三段式,可根据车型的大小选择不同的电压、电流值,这就需要在电泳入口设置车型识别系统。目前常见的是由多组光电开关组成的。如果车型很多或需要增加的车型很多,上述方式实现起来就很困难了。有鉴于此,该输送线采用了一种新型的车型识别技术:摄像传感器。摄像传感器的工作原理为:将“自学习”的车型图像保存在其内部存储器中,在处理过程中,将现有检测车型图像与存储的车型图像进行对比,当被检测车型图像与存储车型图像在一定的冗差度(例如反光点面积、轮廓)范围内相吻合时,就会有相关开关输出,而自动识别不同的车型。此种技术可存储多个不同的车型图像,无需在“捕捉视窗”内精确定位带车身吊具,因为其能识别位置移动的车身。
6、便捷的故障监控、显示、诊断系统 通过分布在涂装车间内或CCR的EMOS监控机,可以方便地查看整个涂装车间输送线的运行状态。EMOS监控机所监控、显示的具体内容如下: □ 整个涂装生产线动态物流流程图; □ 车身位置、状态; □ 故障报警、故障设备、故障地址显示和故障原因; □ 显示、记录涂装车间各条生产线的车型和颜色的班、日、月生产累计数量; □ 各条生产线在线车身数量通过分布广泛的Resotec HMI可以非常方便且就近地显示、查找其所操作、控制区域内的输送设备故障,并可显示故障历史纪录、故障原因。 通过分布广泛的现场总线模块(I/O接口模块、中继器、耦合器)上接口可以方便地连接笔记本电脑,对本地设备进行在线编程、监控、诊断;另外也可以利用分布在Resotec HMI柜内、各控制组总柜内的以太网接口对涂装车间整个输送线进行在线编程、监控、诊断。 |