曹菽芬，孟慶芳，徐峰，張艷芬

（吉利汽車集團有限公司，浙江 寧波 315000）

保險杠涂裝線常用的輸送系統(tǒng)有輕型滑橇輸送系統(tǒng)、摩擦線輸送系統(tǒng)、反向積放式輸送系統(tǒng)等。根據涂裝工藝、生產綱領等的不同，保險杠廠家會選擇不同的輸送線。本文主要介紹了輕型滑橇輸送系統(tǒng)的設計及其在保險杠涂裝線中的應用。

1 輕型滑橇輸送系統(tǒng)的組成及設計

1.1 輕型滑橇輸送系統(tǒng)的組成

輕型滑橇輸送系統(tǒng)是保險杠涂裝線中應用最廣泛的設備之一，主要由以下幾部分組成。

(1) 單鏈輸送線：用于上下件區(qū)域、流平區(qū)域和過渡區(qū)域。

(2) 雙鏈或三鏈輸送線：用于前處理區(qū)域、噴涂區(qū)域和烘干區(qū)域。

(3) 積放鏈輸送線：主要用于滑橇存儲。

(4) 升降機：用于不同樓層之間的輸送，或橋式烘干爐與Π型烘干爐出入口。

(5) 轉臺：上件和下件區(qū)域換向、更換治具換向和其他需要換向的區(qū)域一般采用轉臺，用于旋轉鏈床上的滑橇，旋轉角度分為90°和180°。

(6) 移載舉升滾床：用于兩條互成90°輸送線的轉載。

(7) 剪式升降臺：主要用于滑橇更換，滑橇更換工位一般設在上件前。

1.2 輕型滑橇輸送系統(tǒng)的設計

1.2.1 輸送線的主要技術參數(以某涂裝車間為例)

(1) 生產綱領為40 JPH，按雙側掛件設計，每側3個保險杠。

(2) 兩班制，單班10 h，每周6個工作日，全年300 d。

(3) 允許通過的最大單件外型尺寸為1 900 mm(長)× 650 mm(寬)× 850 mm(高)，產品間距≥300 mm。

(4) 滑橇外形尺寸為2 100 mm × 2 100 mm。

(5) 整線輸送機最大載荷不超過300 kg。

1.2.2 輸送線路的設計

常用的保險杠噴涂工藝為3C1B，即三噴一烘，主要工序有上件、前處理、水分烘干/強冷、火焰處理、底漆噴涂、色漆噴涂、清漆噴涂、面漆烘干/強冷、在線檢查和下件，工藝流程見圖1。采用機器人自動噴涂模式，預留人工補漆工位，針對特殊情況進行手工補漆作業(yè)。

圖1 工藝流程圖Figure 1 Process flowchart

1.2.3 上下件工位的輸送設計

上下件工位采用單鏈輸送線。在上件區(qū)、下件區(qū)與治具及滑橇更換區(qū)一般采用stop-go運行模式。在該模式下，只有在前一個工位沒有占位，后一個工位有占位的情況下，當前工位才放車。為方便裝卸工件、更換治具和滑橇，工位節(jié)距不能小于2 800 mm。單側裝卸設計2 ～ 3個工位，治具更換設計為單側一個工位，通過轉臺實現滑橇換向。滑橇更換設計為2個工位，一個上橇，一個下橇，見圖2。

圖2 上件區(qū)及治具與滑橇的更換Figure 2 Loading area and changing of fixtures and skids

1.2.4 前處理工位的輸送設計

前處理區(qū)域(包括吹水區(qū))為高溫(約 65 °C)、高濕及酸霧環(huán)境，故室體內的輸送線需采用 304不銹鋼防腐?？紤]其工藝特點，采用連續(xù)運行模式，節(jié)距不小于2 300 mm(即兩個滑橇之間的間距不小于200 mm)。為保證其穩(wěn)定性，要求采用雙排鏈條或三排鏈條。輸送線的驅動裝置采用同軸驅動，萬向聯軸器方式，并具有機械過載保護和電流過載保護功能。電機安裝在水洗通道(包括吹水區(qū))外面，采用變頻控制?？梢酝ㄟ^調整鏈速和相應工藝段室體長度來獲得不同的工藝時間。

1.2.5 噴房工位的輸送設計

噴房(包括火焰噴房)常采用連續(xù)運行模式，且電機變頻控制，鏈速可在一定范圍內調整，以便得到不同的生產節(jié)拍，節(jié)距一般為3 000 mm。

須設計防漆霧蓋板對噴漆鏈的鏈條進行保護，蓋板采用304不銹鋼，且蓋板頂部略微上翹(使積漆向外導流)，蓋板折角推薦100°。對于清漆噴房，為避免漆霧污染鏈條，噴漆蓋板應盡可能放低并靠近輸送鏈安裝，同時也可以讓機器人有足夠的運動空間，見圖3。

圖3 噴漆鏈Figure 3 Paint spraying line

為保證漆膜質量，須待滑橇完全過渡到噴漆鏈上并穩(wěn)定運行后，機器人才啟槍。

按照滑橇雙側掛3件保險杠的布局考慮，機器人程序軌跡時間約為80 s，而生產節(jié)拍為90 s，因此還剩下不到10 s的換色時間。通常單組分油漆的換色時間不超過12 s，而雙組分油漆的換色時間一般為20 ～ 30 s。換色時間不足會造成噴漆鏈停下來等待換色的問題。如果整線增大節(jié)距會影響產能，因此色漆換色時，常通過增大噴漆鏈節(jié)距來解決這個問題，同時機器人 PLC(可編程邏輯控制器)增加一個增大節(jié)距的功能程序，旨在換色時增大節(jié)距。

雙組分清漆清洗及換色時間是色漆的3倍，增大節(jié)距無法解決這個問題?？紤]到清漆換色頻次不高(一般只有換油漆廠家時才會換清漆)，因此可以放一個空滑橇來進行換色。

為滿足機器人換色的要求，在每個噴房(包括火焰處理)的前后都須設計緩沖區(qū)，即至少在每個噴房前面都設置1個單鏈床，確?；脸鰢姺亢蟮墓?jié)拍時間能恢復為整線設定的節(jié)拍時間。

在噴房輸送鏈驅動電機的輸出軸端部安裝編碼器，可以精確反映機器人區(qū)域輸送鏈的真實鏈速。輸送鏈的驅動外伸軸需引出噴房外，將編碼器安裝在噴漆室體外。編碼器與輸送鏈軸之間需采用柔性連接。編碼器產生的脈沖信號傳遞給機器人控制系統(tǒng)，以實現工件位置的實時跟蹤。

如圖4所示，在底漆段至色漆自動段之間的轉彎段需設置1個180°轉臺或2個90°轉臺，可以保證同一掛工件滿足先到先噴原則，也保證同一掛工件的流平時間相同，且底漆與色漆兩種機器人的仿形程序能通用，減少了機器人仿形工作量。

圖4 噴房轉彎段Figure 4 Turning phase of paint booth

1.2.6 烘房和強冷工位的輸送設計

在所有烘房和強冷工位采用連續(xù)運行方式，且電機變頻控制，鏈速可在一定范圍內調整，以便得到不同的生產節(jié)拍，節(jié)距不小于2 300 mm。

烘房驅動電機外置，張緊裝置采用重錘張緊。軌道采用經防腐處理的低碳鋼型材加可拆卸高耐磨非金屬導軌及導條。烘房及強冷區(qū)的輸送鏈導條須確保不易變形。

烘房輸送機的所有地腳均須固定在烘房地面預留的固定鋼板上，固定方式須留有一定伸縮性，抵消熱脹冷縮產生的變形量。烘房輸送機的安裝底板下方須有剛性整體支撐，保證輸送機的運行滿足振動/跳動控制要求。

烘房內所有設備的選型均考慮耐高溫(50 °C)環(huán)境，所有的潤滑介質也需耐高溫(150 °C)。

1.2.7 滑橇設計

滑橇常設計為矩形框架形式(如圖5所示)，采用矩形管(40 mm × 60 mm × 4 mm)焊接而成，外形尺寸為2 100 mm × 2 100 mm，滑橇的每條邊與噴涂窗口的投影距離控制在50 mm內，即噴漆窗口長2 000 mm、寬2 000 mm，噴涂窗口底部與滑橇底部(輸送鏈承載面)的間距控制在500 mm內(如圖6所示)，噴涂窗口的高度由機器人廠家確定，一般是2 600 mm。

圖5 滑橇Figure 5 Skid

圖6 滑橇噴涂窗口示意圖Figure 6 Schematic diagram of spraying window by using a skid

滑橇采用碳鋼制作，滑橇框架底面與鏈條接觸部位以及滑橇側面涂防銹油，其余部位涂防銹漆，防止生銹。

滑橇立柱采用碳鋼材質的厚壁矩形鋼管制作而成，上面加工出二次治具的安裝孔，治具用于承載保險杠?；亮⒅獗砻媾c內表面均需進行防銹處理，最好的處理方法是對立柱進行電泳，可以確保立柱整體布滿電泳漆。

滑橇立柱底部安裝板上的安裝孔應為通孔，沖洗滑橇時可以保證沖洗水從該孔流出，防止立柱底部積水。

需保證滑橇框架的形位公差，且滑橇框架立柱安裝板均需焊后加工，保證滑橇立柱的安裝精度。每一個滑橇都要經滑橇檢具進行檢查，對立柱上的治具安裝孔進行檢測，保證治具的安裝精度，從而保證保險杠的噴涂品質。

每個滑橇都須至少配置1個載碼體。

1.2.8 信息識別系統(tǒng)的設計

AVI(自動車輛識別)系統(tǒng)用于保險杠涂裝車間識別和跟蹤工件，RFID(無線射頻識別)采用高頻技術。將保險杠信息寫入載體內，保險杠經過不同的站時，信息能從載體讀出。通常在火焰處理入口、噴房入口和下件區(qū)入口各設置一個 RFID讀寫器。在保險杠進入工作區(qū)域前(火焰處理入口)必須讀出待噴涂保險杠的信息(包括ID號、保險杠類型和噴涂顏色)；在噴房入口必須再一次讀取ID碼，并與FIFO(先進先出)隊列中的數據核對，任何錯誤都應當在操作站或HMI(人機界面)上顯示出來。在讀取到信息錯誤時應能控制滑橇暫停前進；在下件區(qū)設置RFID，以便記錄下線工件的生產信息。

可以通過HMI操作站對RFID標簽內容進行修正或重寫，以便在RFID標簽失效時作出應急處理。

2 輕型滑橇輸送系統(tǒng)中保險杠的噴涂方案

2.1 保險杠的掛件方式

采用輕型滑橇輸送系統(tǒng)時，滑橇雙側掛件，兩側的治具可以通用，治具可采用錯層方式排布，即上層產品與滑撬立柱中心的距離比下層產品短(如圖7所示)，可以最大程度地利用滑橇間的空隙，使產能最大化，且便于機器人手臂動作，同時有利于減少產品表面顆粒。

圖7 滑橇掛件示意圖Figure 7 Schematic diagram showing how to hang the workpieces on a skid

2.2 塑料件組合掛件

通常，涂裝車間除承擔保險杠的生產外，也會承擔其他塑料件的生產，如門檻條、門飾板等。為充分利用滑橇空間，有效提升產能，須將小件與大件進行組合掛件，見圖8。塑料件組合掛件可以減少仿形數量、縮短調試周期、減少調試費用，有利于后期的仿形維護，而且治具種類少，有利于加工制作和儲存，后期維護保養(yǎng)也簡單。但這種掛件方式需成套安排生產，且不能進行單件集中式生產。

圖8 大小件組合掛件示意圖Figure 8 Schematic diagram showing how to hang large- and small-sized workpieces on one skid

2.3 治具的設計要點

治具須結合塑料件進行設計，治具的結構應確保不會導致塑料件烘烤后變形，支撐桿應與保險杠貼合緊密。

治具設計還須考慮塑料件在經過前處理脫脂后能有效瀝水，減少兜水，經過吹水和水分烘干后的產品內部應無藏水問題，且須充分考慮產品的噴涂可達性。

3 結語

輕型滑橇輸送系統(tǒng)作為保險杠噴涂生產最常用的輸送設備，承載能力大、產能高，且運行平穩(wěn)，每個工藝段的設備都相對獨立。要確保產品品質，須從設計上充分細致地考慮，才能滿足生產綱領的工藝要求。