汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配流水線線的輸送形式
對(duì)于汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配形式，自1913年美國(guó)亨利 福特發(fā)明流水線生產(chǎn)方式以來(lái)，對(duì)批量生產(chǎn)的汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)就普遍采用流水線裝配方式。采用流水線裝配，被裝配汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)需要隨流水線的作業(yè)方向進(jìn)行順序輸送，以實(shí)現(xiàn)裝配線流水作業(yè)的工藝需求，早期的裝配線輸送形式還是采用簡(jiǎn)易支架（小車）以人工輸送為主。隨著汽車生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、生產(chǎn)節(jié)拍的不斷提高，為了提高產(chǎn)能，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的輸送形式隨著裝配線輸送技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前都已采用機(jī)械化輸送方式。特別是近20多年來(lái)國(guó)內(nèi)各種非同步輸送、AGV輸送技術(shù)的出現(xiàn)應(yīng)用，既改變了裝配線的輸送效率又提升了裝配線的裝配功能，為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)裝配、自動(dòng)檢測(cè)提供了技術(shù)支持和裝備保障。
隨著裝配線機(jī)械輸送技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，目前可供發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線設(shè)計(jì)選擇的輸送形式也越來(lái)越多。如何根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的形式、生產(chǎn)批量、物流管理、自動(dòng)化裝配及檢測(cè)等要求，同時(shí)考慮裝配線投資、工位操作的接近性、自動(dòng)裝配檢測(cè)的適應(yīng)性、同步/非同步柔性裝配等因素，選擇合適的裝配線輸送形式一直困擾著發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)。下面結(jié)合筆者的工作認(rèn)識(shí)，為大家介紹一下發(fā)動(dòng)機(jī)同步裝配和非同步裝配線的主要輸送形式。
步進(jìn)式輸送方式
這是典型的同步裝配線的輸送形式，同步裝配要求裝配線上所有工位的裝配節(jié)拍要盡量一致，輸送線的輸送節(jié)拍為線上最慢工位的裝配節(jié)拍，即只有全線所有工位的裝配作業(yè)都完成后，輸送線才能進(jìn)行輸送。便于實(shí)現(xiàn)裝配線的同步輸送，同時(shí)裝配線的所有工位間距都要按等距離布置，這樣就可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式輸送，這類同步輸送的形式有：
1. 抬起平移式步進(jìn)輸送
發(fā)動(dòng)機(jī)一般由帶支腿的托盤支撐，線上托盤則由沿裝配線等距離（工位距離）布置的軌道支撐，這種輸送形式利用杠桿原理，待線上各工位被裝發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)都完成后，通過(guò)機(jī)械裝置先將線上所有發(fā)動(dòng)機(jī)及托盤抬起一定高度，脫離支撐導(dǎo)軌，然后再沿裝配線作業(yè)方向平移一個(gè)工位距離，機(jī)械裝置再將所有被裝發(fā)動(dòng)機(jī)及托盤放置在軌道上，機(jī)械裝置再返回原位，完成一個(gè)輸送循環(huán)。這種輸送裝置還需要設(shè)置空托盤的返回裝置，因此一般采用雙層結(jié)構(gòu)輸送，上層為裝配輸送，下層為空托盤返回輸送。
一個(gè)單獨(dú)的抬起步進(jìn)式輸送形式，一般只能適應(yīng)30m左右的線體輸送，因此適用于裝配工位比較少的小型發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線。對(duì)于裝配工位較多的裝配線輸送，需要采用多個(gè)抬起步進(jìn)式輸送形式聯(lián)合完成裝配線的輸送。這種輸送線由于沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)工位停止器、定位裝置，線體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單且造價(jià)便宜，但這種裝配線只能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)手工裝配作業(yè)。
2. 推（拉）式步進(jìn)輸送
采用這種輸送形式，被裝發(fā)動(dòng)機(jī)也是由帶支腿托盤支撐，但托盤必須放置在裝配線的滾動(dòng)軌道或滑道上，線上托盤也是按等距離（工位距離）布置，同時(shí)線上托盤可以沿軌道滾動(dòng)或滑道滑行。其輸送裝置功能也是將裝配線上所有的托盤同時(shí)向前推（拉）一個(gè)工位距離，與抬起步進(jìn)式輸送形式不同的是，推（拉）式步進(jìn)輸送裝置不用將裝配線上所有托盤及發(fā)動(dòng)機(jī)抬起，只是在全線所有發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工作完成后，將線上所有托盤平推（拉）一個(gè)工位距離。這種輸送裝置可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)十米的托盤輸送。
常用的推（拉）式輸送裝置有推桿式、帶鉤形輸送鏈條等。推桿一般采用油缸推動(dòng)，也可采用鉤形鏈條拉動(dòng)。與抬起平移式步進(jìn)輸送線相同，對(duì)于直線布置的輸送線還需要設(shè)置托盤返回裝置，輸送線一般也是采取雙層結(jié)構(gòu)，上層為裝配作業(yè)輸送，下層為空托盤返回，輸送線兩頭設(shè)置托盤舉升裝置。由于沒(méi)有在線停止器、定位裝置，因此輸送線造價(jià)較低，但不能在線進(jìn)行自動(dòng)裝配作業(yè)。
1. 帶固定支架的板式輸送鏈輸送
圖1 帶固定支架的板式輸送鏈
這種形式的裝配線采用雙鏈條輸送，兩鏈條中間一般采用木板或鋼板聯(lián)接形成板式鏈。中大型發(fā)動(dòng)機(jī)的板式輸送鏈輸送時(shí)鏈板一般與裝配線地面平齊，這樣便于裝配線操作者站立移動(dòng)裝配，最大限度地保證了操作者與裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性。同時(shí)，在鏈板上固定安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)支架，工作時(shí)板式輸送鏈一直處于緩慢勻速移動(dòng)狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配作業(yè)處于邊裝配邊移動(dòng)中，對(duì)于采用擰緊機(jī)等進(jìn)行裝配的設(shè)備，需要設(shè)計(jì)成能夠與裝配線隨行裝配作業(yè)。
為了適應(yīng)裝配線裝配節(jié)拍的調(diào)整，輸送鏈傳動(dòng)裝置還應(yīng)具備調(diào)速功能。在實(shí)際應(yīng)用中，也有一些廠家采用固定裝配作業(yè)，即在全線作業(yè)完成后，啟動(dòng)板式輸送鏈以比較快速的輸送速度步進(jìn)一個(gè)工位距離，停下再進(jìn)行裝配作業(yè)。
板式輸送鏈一般采取地上地下循環(huán)布置，這樣地下為板鏈及支架的返回行程。板式輸送鏈的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般布置在地面以下，這樣會(huì)造成輸送線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的維護(hù)不便。同時(shí)，需要較大的地下基礎(chǔ)支持，必須在廠房土建時(shí)就預(yù)留好板式輸送鏈的基礎(chǔ)。但板式輸送鏈鏈板與地面平齊設(shè)計(jì)，使得工人行走無(wú)障礙，非常便于發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配和物流。
受這種帶固定支架的板式輸送鏈支架的限制，帶固定支架的板式輸送鏈一般只適應(yīng)單一品種發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配輸送。由于帶固定支架的板式輸送鏈沒(méi)有在線定位裝置，這種輸送線一般用于發(fā)動(dòng)機(jī)的手工裝配作業(yè)。但由于其輸送結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，造價(jià)也比較便宜。
2. 輸送鏈帶活動(dòng)支架（小車）
這種鏈條輸送線將發(fā)動(dòng)機(jī)支架與輸送鏈設(shè)計(jì)成可分離的形式，發(fā)動(dòng)機(jī)支架帶2組以上的滾動(dòng)輪，可以滾動(dòng)行走，俗稱小車。同時(shí)，沿裝配線輸送方向布置兩條小車軌道，小車由軌道支撐。輸送鏈一般采用地拖鏈拖動(dòng)，并布置在兩條小車軌道的中間。
裝配線工作中地拖鏈一直以小于10m/min緩慢勻速運(yùn)行，同時(shí)帶動(dòng)與地拖鏈聯(lián)接的小車運(yùn)行，但是各工位的操作工人可隨時(shí)通過(guò)拔插聯(lián)接銷使發(fā)動(dòng)機(jī)小車與輸送鏈脫開(kāi)或聯(lián)接運(yùn)行，因此，全線工位的布置可不受等間距限制。裝配工位還可實(shí)現(xiàn)一定數(shù)量的小車積放，具有一定的非同步輸送柔性功能。
由于小車為活動(dòng)式可更換，因此可根據(jù)不同規(guī)格發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)配備不同的小車，特別適于多品種發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配輸送。同時(shí)，可脫開(kāi)活動(dòng)小車也特別方便發(fā)動(dòng)機(jī)裝配中的隨機(jī)調(diào)整，如對(duì)于裝配中發(fā)現(xiàn)故障的發(fā)動(dòng)機(jī)，可隨時(shí)將其支撐小車與輸送鏈脫開(kāi)，并將小車和發(fā)動(dòng)機(jī)拖至發(fā)動(dòng)機(jī)維修區(qū)域。這種活動(dòng)小車的負(fù)載由地面軌道支撐，可承載大型發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配輸送工作。
由于輸送鏈輸送具有造價(jià)便宜的特點(diǎn)，加之活動(dòng)小車可以在工位停止積放具有一定的柔性，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)支撐小車可隨發(fā)動(dòng)機(jī)品種進(jìn)行更換并實(shí)現(xiàn)多品種發(fā)動(dòng)機(jī)及混流裝配，且輸送鏈布置在地下，小車軌道也與地面平齊，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配作業(yè)的物流和接近性非常好，操作也比較方便，因此應(yīng)用較多。其缺點(diǎn)是沒(méi)有在線定位功能，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配，同時(shí)地拖鏈傳動(dòng)裝置位于地下會(huì)造成維護(hù)不便。這種形式的裝配線一般采用地面環(huán)形布置，可以充分利用輸送線的長(zhǎng)度，避免配置小車和輸送鏈的返回行程。
非同步輸送方式
非同步輸送即裝配線上發(fā)動(dòng)機(jī)的輸送移動(dòng)是根據(jù)各裝配工位的作業(yè)情況，隨時(shí)放行隨機(jī)運(yùn)行的，從裝配線的宏觀看就是不同步輸送，這樣使得各工位發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配和輸送不再同步一致，因此具備了柔性功能。為了提高工位的連續(xù)裝配效率，非同步裝配線的工位間距一般布置的比同步裝配線的工位間距要大，以實(shí)現(xiàn)工位發(fā)動(dòng)機(jī)的積放儲(chǔ)備。
非同步裝配線從發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體設(shè)計(jì)、托盤設(shè)計(jì)、在線定位裝置等環(huán)節(jié)都保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的在線定位功能，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的在線精確定位并保證發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)裝配、檢測(cè)。目前，常用的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線非同步輸送方式主要有以下幾種：
1. 差速鏈輸送
差速鏈為摩擦傳動(dòng)鏈條，其鏈條的滾輪為摩擦傳動(dòng)，同時(shí)支撐裝配線的輸送托盤，因滾輪線速度（托盤輸送速度）大于鏈條的速度，故名差速鏈。這種輸送線一般同時(shí)采用兩條鏈條進(jìn)行輸送，發(fā)動(dòng)機(jī)由托盤支撐，托盤放置在鏈條差速鏈上進(jìn)行輸送。這種輸送線在電視機(jī)、電冰箱裝配中應(yīng)用較多，受差速鏈承載能力的限制，一般只應(yīng)用于小型發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配輸送。
由于差速鏈的摩擦傳動(dòng)特點(diǎn)，通過(guò)在線上設(shè)置工位停止器，托盤可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)停止、隨時(shí)放行，實(shí)現(xiàn)非同步輸送。通過(guò)提高發(fā)動(dòng)機(jī)與托盤的定位精度，并設(shè)置工位定位裝置，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在線自動(dòng)裝配及檢測(cè)等作業(yè)。
2. 摩擦滾杠輸送
這種輸送方式沿裝配線運(yùn)行方向布置兩條滾杠，發(fā)動(dòng)機(jī)托盤放置在滾杠上，托盤下部設(shè)置多組錐形摩擦滾輪分別與兩條滾杠接觸，通過(guò)滾杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)托盤下錐形滾輪使托盤前行。通過(guò)工位停止器可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)托盤的停止積放，通過(guò)工位定位裝置可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在線自動(dòng)裝配、檢測(cè)。這種輸送形式國(guó)內(nèi)最初在上海大眾汽車公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠開(kāi)始應(yīng)用，主要用于轎車這類小型發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配輸送。與摩擦滾輪式輸送相比，其特點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)便宜。
3. 摩擦滾輪輸送
摩擦滾輪輸送線設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及托盤重量選取合適規(guī)格的摩擦滾輪承載輸送，因此可以滿足各種規(guī)格發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線輸送的需求。
摩擦滾輪輸送沿發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線布置，一般滾輪軸的間距要小于托盤長(zhǎng)度的1/3，在每個(gè)滾輪傳動(dòng)軸左右各布置一個(gè)摩擦滾輪，發(fā)動(dòng)機(jī)托盤放置在摩擦滾輪上，由摩擦滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶托盤及發(fā)動(dòng)機(jī)輸送前行，輸送線一般采用電機(jī)減速器通過(guò)鏈條或傘齒輪帶動(dòng)滾輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，輸送線的造價(jià)相對(duì)較高。由于摩擦滾輪式輸送線具有較好的非同步輸送可積放、柔性裝配功能，輸送平穩(wěn)等特點(diǎn)，目前在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線中的應(yīng)用最多。
AGV輸送
AGV是自動(dòng)導(dǎo)引小車（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫。AGV自帶電源和驅(qū)動(dòng)行駛裝置，能夠自行行駛，其上可以負(fù)載被裝配發(fā)動(dòng)機(jī)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的輸送工作。
AGV行駛線路不需要預(yù)先鋪設(shè)軌道等導(dǎo)向裝置，其行駛依靠電磁或光學(xué)等非接觸式自動(dòng)導(dǎo)引裝置，因此，行駛路線的地面非常干凈整潔，便于現(xiàn)場(chǎng)裝配物流及發(fā)動(dòng)機(jī)裝配操作。同時(shí)，AGV自備控制系統(tǒng)還具有編程裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載功能。不僅如此，AGV還具有行駛檢測(cè)功能，在遇見(jiàn)人或障礙物時(shí)會(huì)停止，具備非同步裝配線需要的積放、在線自動(dòng)裝配、自動(dòng)檢測(cè)等所有功能，特別是AGV的行駛、轉(zhuǎn)移、停止、定位等工作完全自我控制完成，符合現(xiàn)代汽車裝配智能化、靈捷化的發(fā)展趨勢(shì)。此外，AGV還具有通信功能，能夠與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信，多個(gè)AGV與上位控制計(jì)算機(jī)共同組成一個(gè)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱AGVS。上位控制計(jì)算機(jī)可配以相應(yīng)的通信模塊與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行通信連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線全方位的控制。
AGV在完成裝配線輸送的同時(shí)，還能夠延伸實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上線和發(fā)動(dòng)機(jī)總成下線的物流輸送。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工完成后，即可放置在裝配線AGV上，直接由AGV輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線開(kāi)始裝配作業(yè)，真正實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)（just in time）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配完成后，也可以由AGV將裝配好的發(fā)動(dòng)機(jī)直接輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)或倉(cāng)庫(kù)。因此，AGV輸送已成為現(xiàn)代汽車制造企業(yè)裝配及物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。(end)
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