汽车生产线中输送机传动方式合理性探讨（一）

刘 辰，高先海，陈建军，赵升吨，朱成成，张宗元

（1.西安交通大学 机械工程学院，陕西 西安 710049；2.机械工业第九设计院，吉林 长春 130011）

汽车生产线中输送机传动方式合理性探讨（一）

刘 辰1，高先海2，陈建军2，赵升吨1，朱成成1，张宗元1

（1.西安交通大学 机械工程学院，陕西 西安 710049；2.机械工业第九设计院，吉林 长春 130011）

论述了汽车涂装生产线中输送工件常采用的悬挂式推杆链、双摆杆式输送链各自工作原理、特点，进一步对涂装生产线中的同步问题进行了探讨。特别对目前在汽车涂装生产线上积极倡导的Rod-dip和Vario Shuttle多功能穿梭机输送装置进行了较为细致的分析。

机械制造；涂装生产线；传动方式；输送机；传动链；摆杆式

在常见的汽车量产化生产中，通常需要冲压、焊装、涂装、总装这四大工艺。其中涂装工艺主要包含前处理、电泳、中涂和面漆等，这一系列过程都是在一条生产线上完成。本文主要论述涂装工艺生产线中的输送被涂装工件的传送系统。

1 涂装工艺流程及工件的传送方式

汽车涂装传统工艺流程如图1所示：

图1 传统汽车涂装工艺

其中在进行预处理及电泳处理的工艺中，车壳按照工艺要求要完全浸没在处理液中。针对这些工艺过程，目前应用最广泛的两种输送技术为悬挂式推杆链（图2）及双摆杆式输送链（图3）。旋转浸渍式输送机及多功能穿梭机目前随着工艺质量要求的不断提高也得到了快速发展。

悬挂式推杆链（OHC，简称推杆悬链）特点是设备原理简单、投资少、制造相对容易、运行速度快。相比双摆杆式输送链、多功能穿梭机及旋转浸渍式输送机，推杆悬链在国内应用已很成熟，国内能自行设计、制造、安装调试。在广州本田、上海大众等公司的高节拍流水线上应用仍有一定优势。

双摆杆式输送链（Swing Rod，简称摆杆链）的技术优点是避免了输送机在运行过程中给车身和槽液带来的污染；运行速度快，而且速度调节范围较大，装挂方式灵活；入槽、出槽的角度大，可以减少设备长度、降低设备投资。它具有传统输送机无法比拟的优势，已被很多公司广泛采用。以上两种方式需要形成链才能形成生产线，因此还需要使运输链同步工作，才能使工作协调起来。

2 涂装生产线中的同步问题

无论是悬挂式还是摆杆式的传送链，加工的车壳都是连接在运动链之上的。而运动链的运动是一个整体运动。因此涂装线的运动链的工作连续性和稳定性就成为了涂装生产线的生产效率的主要影响因素。涂装线上的主运动链是一个非常庞大的运动机构，其惯性很大，往往是由多台电机驱动。因此其启动过程是一个很麻烦的步骤。为保证加工的效率，涂装线上的运动主链是连续不间断运转的。所以就要涉及到涂装运动链上的多种同步问题。涂装线上的主运动链涂装生产线的运动链同步主要就包括了送料处与主运动链的同步，主运动链在启动时同步以及加工件离开运动链时的同步问题。

2.1 推杆悬挂式和双链摆杆式主运动链的自身同步问题

推杆悬链输送机布置在设备上方（在槽区中心线上），而摆杆链双链布置在槽上方两侧，如图2、图3所示。它们的共同点是两种输送技术的输送轨都是由上坡段、下坡段和水平段组成。它们采用了不同的链同步技术：推杆悬链前后链的同步技术、摆杆链左右链的同步技术。2.1.1 悬挂式推杆链

积放式悬挂输送机系统由标准化部件组成，主要部件包括：驱动站、张紧装置、回转装置、牵引链、轨道、道岔等。积放式输送机最大的优点是可以在任意点停止下来并可以积存起来，也可以根据需要重新开始运行，既有输送功能，又有存储功能。但应用在前处理线、电泳线上时，由于存在上下坡，吊具及车身重量均较大（一般为500～1000kg），即输送链推头（Pitch）负载较大。为了避免在上下坡溜车的情况，将输送机轨道设计为压紧轨，只有在输送转换传递区域才是正常的积放轨。这样在压紧轨区域，输送链推头与吊具确保不脱开，同时也失去了积放功能。常见的方案有单链多驱动同步驱动、双链双驱动同步助推及多链多驱动同步传递方案。

高节拍流水线必定是需要用空间换时间，即由足够的流水线长度来满足工艺时间要求，例如某欧系40JPH（每小时工作量）生产能力厂，其前处理线长220m，电泳线长150m，以此来获得足够的浸槽和喷淋时间。由于输送长度长、总负载增加，输送机必须增加输送驱动、轨道强度等，如方案1。

方案1：单链多驱动同步驱动方案。如图4所示，其中实线段为压紧轨、虚线段为回链。

方案1采用单一输送链、三个驱动来获得足够的驱动力。其同步要求是：三个驱动要保持同时启动、同时停止。其优点是机械设计和电气控制较简单，性价比最高。但对轨道强度与刚性设计提出更高要求，设备故障率也较高。

在实际应用中，方案1三个驱动站同步驱动的实现较为困难，容易出现三个驱动站中某一驱动站先过载保护而导致另外两驱动过载而停链，造成预处理电泳线整条流水线停线。在空载时或在负载均匀分布时，输送链启动容易；但在负载分布不均匀时，现场过载保护复位后重新启动，也经常由于三驱动同时启动不同步而造成重启失败。这种情况在实际应用中出现的几率较多，所以一般不推荐使用该方案。

方案2：双链双驱动同步助推方案。如图5所示。

当C1链吊具到达A点时，助推链把该吊具推到C2链B点。助推链是间歇性运行的，只有当A点有吊具时才开始运行。本来C1、C2链同步耦合的关系，通过增加助推链简单地“解耦”了。当C2链短时间故障时，助推区域可作为故障缓冲区，即短时间内C2链故障，C1链还可继续运行。对于流水线较短、节拍较慢（低于15JPH）的生产线来说，该方案是最佳选择方案。

方案3：多链多驱动同步传递方案。如图6所示。

该方案是方案1的改进方案。其机械设计除了A1A2、B1B2两传递区域外，其他设计均与方案1相似。但该方案在电气自动控制方面比较复杂。由于图中实线段为压紧轨，所有到达C1链A1点的吊具必须在规定的时间内传递到C2链A2点，并立即带走；所有到达C2链B1点的吊具必须在规定的时间内传递到 C3链 B2点，并立即带走。所以 C1、C2、C3链同步控制必须满足：

①B2（A2）有空位时，C2链（C1链）才能运行，否则必须停止。

②吊具到达A1点时，C2链相应的推头必须到达指定区域，以便能准时把该吊具带走。否则需停C1链，等待C2链相应的推头到达指定区域。

③吊具到达B1点时，C3链相应的推头必须到达指定区域，以便能准时把该吊具带走。否则需停C2、C1链，等待C3链相应的推头到达指定区域。

④由于不同输送链有不同的磨损量，为达到输送链同步，需要增加C1、C2、C3链磨损自动补偿功能。

⑤C1、C2、C3链出现不同步时，需要两两之间能自动调节的同步功能。

由于变频技术应用日趋成熟，电气控制同步的实现也变得相对简单。以SEW变频器为例，MOVITRAC 31C是合适的选择，具有同步运行控制功能，即一组3台异步电动机（C3链主动，C1、C2从动运行)按一定的规律相互同步运行，其原理如图7所示。

方案3可以解决方案1的不足，可实现有条件的同时启动、同时停的三链同步，而且对现场负载分布状况不敏感。在实践应用中方案3故障率较低，约为方案1的10%，运行可靠。

2.1.2 双摆杆式输送链

摆杆输送机由于能实现产品车身45°入槽，而被广泛使用。摆杆输送机主要由摆杆、驱动站、张紧装置、回转装置、牵引链及轨道等组成。其工作原理为：牵引链条布置在槽区两侧，摆杆的两端轴分别与槽区两侧的牵引链条铰接在一起，每2个摆杆为1组，每1组摆杆输送1个工件，牵引链带动摆杆沿特定的轨道运行，完成工件前处理及电泳各工序，空摆杆沿设备下部的摆杆返回轨道平放着返回。所以必须保证槽区两侧的牵引链同步运行。摆杆输送机牵引链同步技术主要通过机械设计来实现，其技术原理如图8所示。

①驱动装置的两套传动系用1根通轴相连，确保输送机两侧链条同步运行。

②摆杆与链条的连接保持一定的自由度。摆杆两端轴分别与内链片上的套铰接，摆杆轴与链片套为线接触，可在小范围内自由调整。摆杆轴一端与链片固定，另一端自由，两侧链条不同步时，使摆杆运行灵活，不容易卡死。

另外，其流水线布置方案与悬挂式推杆链方案2类似，只不过同步助推链由前处理后的一个出空存储线替代，同时作为前处理线后一故障存储线。

Rationality discussion of driving method for conveyor in automobile production line

LIU Chen1，GAO Xianhai2，CHEN Jianjun2，ZHAO Shengdun1，ZHU Chengcheng1，ZHANG Zongyuan1
（1.School of Mechanical Engineering,Xi'an Jiaotong University,Xi'an710049,Shanxi China；2.MMI Planning&Engineering Institute IX,Changchun 43000,Jilin China）

The principle and features of common hanging push-rod chain and double-rocker chain driving modes which are used to convey the workpieces in the auto coating machine line have been introduced in the text.The synchronization issue on the coating machine line has been discussed.The new multi-functional transfer units such as Rod-dip and Vario Shuttle which are used widely in the auto coating line have been analyzed in detail.

Coating production Line;Driving mode;Conveyor;Transferring chain;Swing rod mode

TH132

B

1672－0121（2012）03－0049－03

国家自然科学基金资助项目（50975222）

2011-12-26

刘 辰（1988-），男，硕士在读，主攻自动化伺服控制研究