焊装侧围线双轨EMS小车输送系统

摘要：在物流输送线中，自动双轨小车输送系统（EMS）是非常重要和实用的系统。EMS自行小车由传送电源和信号源的组件、控制器、电气元件、驱动系统以及载物输送架组成。通常情况下EMS自行小车和中控系统的通讯是采用多级滑触线的形式来实现。但采用该种形式进行通讯造成的故障率高，并且不便于安装。此外，由于滑触线限制，传统小车只能传递有限的信号，加上只能保证基本的控制，很多控制保护功能无法实现。所以，开发出一套便于通讯，又能方便现场安装的系统，对生产就显得尤为必要。

关键词：焊装侧围线；双轨EMS；输送系统

中图分类号：TG4 文献标识码： A

引言

随着大规模集约化生产在国内汽车生产线上的广泛采用，各类先进的自动控制输送系统不断出现，电动自行小车输送系统（EMS）做为一种先进的机电一体化输送系统随着我国汽车工业的发展也越来越多的得到了广泛运用。我国的电动自行小车输送系统（EMS）是20世纪80年代初从国外引进的技术，目前自行小车输送系统被广泛应用在国内汽车整车厂的总装、焊装和涂装的生产线上，另外在发动机、车桥等上游行业的生产线上也有部分采用。

一、系统介绍

Q2X焊装侧围总成件自动化输送系统和下部总成件自动化输送系统图如图1所示。

图1中，A、B分别为右侧围和左侧围上件工位，A1、B1分别为右侧围和左侧围下件工位，工艺要求采用自动化设备，将左、右侧围由A、B工位自动抓取后越过3m高的物流通道自动输送到主焊线放置在主焊线主拼工位的翻转夹具上。整个输送过程为全自动无人干预系统，要求放件精确度在±1mm，一个循环输送时间为160s以内。

图2为下部EMS小车输送系统图，C为下部上件工位，C1为下部转接工位，C2为下部下线工位，工艺流程为，采用自动化设备，将下部在C工位自动抓取后提升至空中，越过3m高的物流通道，自动运行到C1工位，将下部自动放置到C1工位夹具上，然后将下部从C1工位自动抓取，越过3m物流通道，将下部自动输送到C2工位滑撬上，实现在滑撬上的精确定位。整个输送过程为全自动无人干预系统，要求放件精确度在±1mm，一个循环输送焊装侧围线双轨EMS小车输送系统时间为160s以内（注：中间增加C1工位目的是实现接力搬运，提高输送节拍）。根据以上两个系统工艺要求，确定采用目前比较流行和通用的EMS自行小车进行这两个工位的自动化转运。但在该两个工位的工件转运均为自动完成，要求在转运过程中工件放置精度控制在1mm范围以内。否则会出现在夹具上放置不到位影响车身焊装质量。但目前广泛应用的EMS小车大都为单轨，小车在运行过程中晃动量很大，无法满足高精度的放件要求。针对该现象，我们从定位的准确度，行走的稳定行等方面考虑，研制出了EMS双轨自行小车输送系统。

二、系统组成部件

双轨EMS小车输送系统主要组成部分分别为支撑钢结构系统、轨道、小车机构、工件抓取吊具、小车锁紧机构、放件定位机构及电气控制系统等。

1、系统支撑钢结构，本系统除正常支撑钢结构外，还沿轨道一侧设计了一个维修通廊，其主要目的是便于后面小车的故障维修和检修，大大提高了设备的维修效率，降低了维修难度。

2、轨道本次设计的轨道均采用铝合金轨道，其质量轻，强度好，安装方便。运行过程中无噪声。

3、小车机构该双轨EMS小车结构设计为框架式机构，行走轮采用外包聚氨酯结构，小车吊具提升机构设计采用提升带机构，目前在国内同行业属于首次采用该机构；上下到位设计采用导柱导套方式实现精定位，行走和升降均采用电动机驱动并配变频器进行变频调速，升降采用编码器控制工件升降高度和停止位置，确保了升降过程运行平稳，无噪声（见图3）。

4、工件抓取吊具本次吊具托块完全采用仿形设计，设计材料为聚氨酯，保证了吊挂精准和对工件表面的保护。

5、小车锁紧机构采用销套定位，动力源采用汽缸；定位精度可以达到1mm。此外，在每台小车车体端头，还设计有机械防撞装置和电气互锁功能，防止前后小车碰撞干涉。

三、电气控制系统设计选型

传统EMS小车均采用滑触线来实现数据信息交换和供电，本次控制系统设计为了克服传统滑触线数据信息交换量受限、系统可靠性低及电气安装复杂等缺点，通过大量的调研和分析，我们把无线以太网通信技术应用在该双轨EMS小车信息交换中，替代传统的滑触线信息交换方式，通过无线以太网模块的发射/接收信号，与主控PLC进行信息交换。仅需要4级滑触线即可满足自行小车电源的使用，用于信息交换的6级（4极）滑触线可以取消，大大减少了滑触线的使用数量。

1、信息交换无限量

通过无线以太网通信模块的发射/接收数据包进行信息交换，系统可以任意地增加所需要的控制信号，信息交换量不再受到限制，大量的故障报警信息可以传送给主控PLC，从而实现了主控PLC对空中自行小车的实时监控，使系统可以实现比传统滑触线方式环线小车更多的功能。

2、系统的可靠性高

无线以太网信息交换方式取消了6级用于信号控制的滑触线，仅留4级为空中自行小车提供电源。滑触线和碳刷的减少，避免了自行小车抓取工件上、下抖动和碳刷接触不良造成的信号丢失，以及碳刷长期与滑触线摩擦，碳粉滞留在滑触线分段处或者滑触线上造成的信号误传输。空中自行小车和主控PLC的信息交换通过无线以太网通信模块进行交换，无需通过滑触线和继电器经由电缆和主控PLC交换，使系统的故障点大大较少，从而提高了系统的可靠性。

3、电气安装简单

取消了用于信号交换的6极滑触线，减少了大量的控制电缆的安装。空中只需要一根网线连接无线以太网模块和主控PLC，数据信息通过安装在自行小车上的无线以太网发射/接收模块和安装在环线自行小车的铝型轨道的无线以太网接收/发射模块进行交换，同时也减少了自行小车随车电控柜和主控柜大量的中间继电器和I/O模块的使用，使安装、接线和维修简单化。

4、维护方便

采用无线以太网通信技术作为信息交换方式的环线空中自行小车控制系统，控制信号的电缆几乎比传统滑触线信息交换方式减少了90%，故障点大大减少，使系统的硬件连接更加简单。系统信息交换出现故障，只需要重新配置安装在自行小车和环线铝型轨道的无线通信以太网模块的IP地址即可，大大节约了故障查找的时间，使系统维护更加方便。

5、经济效益

对于由控制系统构成的生产线来说，系统稳定性越高，生产线的停线率越低，产生的经济效益越高。采用滑触线信息交换方式的控制系统，故障主要集中在碳刷、滑触线和继电器等方面。对两种通信方式的故障率进行比较后发现，采用无线以太网通信信息交换方式的控制系统明显优于滑触线信息交换方式，碳刷、滑触线的故障率大大降低，继电器故障率为零。

结束语

综上所述，双轨EMS小车的众多优点，大大提高了该输设备的应用范围，通过对相关设计参数进行调整，该产品可以被推广应用到汽车生产过程中各种总成件的自动化输送线上和各类轻工行业相关产品的自动化输送线上，应用范围广泛。由于双轨EMS小车物料输送系统具有很高可控性以及灵活性，在以后的企业物流中会得到广泛的运用，为企业的生产及工艺过程提供方便、良好、可靠的输送方式，节约运行成本，提高工作效率，使企业的物流实现机械化、现代化，促进企业进一步发展。

参考文献

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