浅析重型输送机转挂系统

彭前强 王远悦

摘 要：文章描述了一种重型转挂系统，在某农机涂装生产车间立项改造，成功将工件自动从滑橇线转挂到悬链线。依靠机械化转挂，降低了工人劳动强度，提高了生产效率和产品质量。

关键词：重型转挂系统；农业机械；研究分析

1 概述

近年来，农业机械发展迅猛，其产能的大幅提升和苛刻的成本控制对自动化生产线提出了更高的要求。农机产品不仅讲究安全实用，而且对外观质量要求也很高；其结构部件复杂多变，有大有小，有重有轻，在涂装车间大批量生产时一般采用多种零部件混合装框的方式通过辊床滑橇系统输送。部分电泳烘干后的外观件需要喷面漆和罩光，为了便于喷涂，一般采用悬链吊挂的方式输送。

传统生产模式中，工件要喷面漆就需要将其从框体内取出再吊挂到悬链上，一般由工人在转挂区徒手操作，吊挂大而重的工件就需要用到叉车等辅助设备，工人劳动强度大、效率低且人为因素容易对工件的形状和外观造成影响。

2 方案的理论分析

2.1 现场情况

橇体和工件的组合体在电泳检查室等待工人选择下一步的工艺路线。路线一：不需喷面漆的工件直接从快速通道驶入电泳下件区，人工下件，送入成品库区；路线二：需要喷面漆的工件通过移行机驶入悬链转挂区，工人将工件取出挂在悬链上，部分大件需要使用叉车辅助上件。人工上件效率低，为了满足8分钟/挂的节拍，需安排两个连续的上件位置。面漆上件后的空框通过移行机驶入电泳下件区，最终进入电泳上件区，形成封闭循环，如图1所示。

图1 原面漆上件区布局图

工人将做完面漆的工件从悬链的面漆下件区取下，放入手推台车的料框中，送入成品库区；取大件时需要使用叉车辅助。电泳烘干和面漆烘干后在下件处的温度约45℃左右，夏天更高些，有点儿烫手。

工人挂件的合理高度一般在0.3m～1.7m之间，因此宽推杆积放式悬链的设计高度为轨道下标高4米，滑橇输送线的设计高度为0.5m。为了满足农机零件的装框要求，电泳框体设计为6.2m（长）*3m（宽）*2.5m（高），重量约1吨，装框后总重约4吨；喷面漆时工件之间不能相互遮挡，面漆吊具设计为5.8m（长）*1.2m（宽）*1.8m（高）。实际应用证明该设计能满足8分钟/挂生产的需要，但工人劳动强度大，安全隐患大，效率低，产品质量受人为因素影响比例偏大。

因市场需求旺盛，产能提升迫在眉睫，面漆上件区必须实现自动转挂方可解决生产瓶颈。改造要求：利用现有空间，减少改动量，实现自动化，提升转挂节拍。

2.2 改造方案

本改造方案对原有工艺布局做了调整，新增了专用转挂设备“摘解挂机”，与其他设备配合使用，完成转挂。该系统解决了异形件标准化装框、转挂动作流程和摘解挂机机械结构优化等难点问题。转挂系统由以下设备组成：辊床（GC-01，02），移行机（YH-01，02），摘解挂机（ZJ-01，02），6"积放悬链（XL）。图2是本方案的自动转挂系统平面布置图。

图2 改造后的面漆上件区自动转挂系统平面布置图

2.2.1 摘解挂机结构描述

摘解挂机可概括为两套提升机构和一套行走机构的组合体，采用Π型开放式结构（如图3所示），宽度方向开放可与移行机转挂，高度方向开放可与悬链转挂。

图3 摘解挂机

摘解挂机组成：1-驱动总成，2-配重总成， 3-提升轨道，4-行走机构，4.7-行走轨道，5-拉紧骨架，6-提升机构。

提升机构采用链式升降机原理，结构简单，运行平稳可靠；提升架采用倒F型结构（如图4所示），可增加举升高度；配重置于提升轨道内部，结构更为紧凑。

两套提升机构相互独立，对称安装在行走机构上，行走驱动减速电机通过两套万向联轴器将动力传递给行走轮，保证行走机构运动的一致性。拉紧骨架将两套提升机构和行走机构连接起来，形成刚性整体。为防止行走时晃动，在行走机构上增加导向轮和平衡轮。

按照线路规划要求，摘解挂机外形尺寸不得大于7500（长）*4500（宽）*3850（高），内腔尺寸不得小于6350（长）*2500（宽）*3200（高）。长度受厂房立柱间距和橇体外框尺寸限制，宽度受转挂区域和标准吊框尺寸限制，高度受悬链输送线悬挂高度和标准吊框尺寸限制。

2.2.2 异形件标准化装框

上件时把需要进入面漆喷涂工位的工件（3）单独组框，工件吊挂尽量分散，使其各表面能被喷到面漆；利用环链（2）将标准吊框（1）与品架（4）柔性固定，形成满品架（图5）。

通过行车起吊葫芦将满品架置于橇体内，形成电泳组合体（图3），为了满足节拍，该组合体由两个满品架（1）和一个橇体（2）组成。品架在竖直方向上不受橇体约束，可合并（图6），可分离（图7），标准吊框在橇体内悬空。

2.2.3 转挂动作

转挂动作需要用到具有提升和行走功能的摘解挂机（图3），提升和行走驱动可独立工作，控制信号相互关联。1号摘解挂机（ZJ-01）实现摘挂动作，2号摘解挂机（ZJ-02）实现解挂动作。

（1）挂件动作详细描述（对照图2）

a.在辊床（GC-01）和移行机（YH-01）的协作下，电泳组合体从A1输送至A2，再行走至B2，等待；b.摘解挂机（ZJ-01）从E2行走至B2，提升架上升到高位，举起两个满品架（命名为1号和2号）；c.移行机（YH-01）带空橇体退回至A2，摘解挂机（ZJ-01）下降到中位；d.悬链具备挂件条件，摘解挂机（ZJ-01）行走至D2（图2），下降到低位，再行走至E2，1号满品架转挂完成；悬链将1号满品架带走。

e.悬链再次具备转挂条件，摘解挂机（ZJ-01）行走至C2，下降到低位，再行走至E2，2号满品架转挂完成；f.一个循环周期的挂件动作完成。

（2）取件动作详细描述（对照图2）

a.在移行机（YH-01）和移行机（YH-02）的协作下，空橇从A2输送至A3，等待；b.悬链具备取件条件，摘解挂机（ZJ-02）下降到低位，从E3行走至D3，上升到中位，再退回至E3，2号空品架转挂完成；悬链将吊具带走；c.悬链再次具备转挂条件，摘解挂机（ZJ-02）下降到低位，从E3行走至C3，上升到中位，再行走至B3，1号空品架转挂完成；悬链将吊具带走；d.摘解挂机（ZJ-02）提升架上升到高位，举起两个空品架（命名为1号和2号）；e.移行机（YH-02）带空橇体从A3移动至B3，摘解挂机（ZJ-02）下降到低位，两个空品架和一个橇体形成上件组合体；f.上件组合体在移行机（YH-02）和辊床（GC-02）协作下从B3移动到A3再到A4进入上件循环系统；摘解挂机（ZJ-02）从B3移动到E3，等待；g.一个循环周期的取件动作完成。

图9 摘解挂机（处于与悬链转挂的高度）

3 结束语

本文描述的转挂系统运行稳定可靠，已通过现场应用验证。该系统的成功应用解放了大量劳动力，提高了生产效率，提高了产品质量，为转挂系统设计提供了新的思路。