上海UNS高速升降滚床及其调试维修的关键技术

PAGE2PAGE1上海UNS高速升降滚床及其调试维修的关键技术研究摘要：在汽车的生产流水线中，需要用到滚床转移体积较大的汽车零部件。然而现有的滚床体积庞大，结构较为复杂，占用了大量的场地，成本较高，其运行过程中，定位不准确，容易造成汽车零部件位置发生偏移，影响后续生产。上海UNS高速升降滚床是一款高度集成化的输送设备，主要应用于汽车白车身焊装车间的底板、车身线。本文将介绍UNS高速升降滚床的结构和特点、其在生产线上调试与维修的关键技术。关键词：上海UNS；高速升降滚床；汽车生产线；转运；调试维修关键技术1引言自从第一条流水线在汽车行业投入使用，百年来汽车生产制造技术不断革新。流水线，就是要把各生产单元连成线，而传输设备就是汽车生产线连接的纽带，高速滚床输出能够为汽车生产线提供升降和水平传输的动力，在汽车生产线自动化方面发挥着重要的作用。上海沃恩斯自动化技术有限公司是一家集UNS高速滚床研发、生产、销售、服务于一体的综合性科创企业，拥有研制高速滚床的全套技术力量和产品组装能力，旗下共有三个中心“运营中心”、“研发中心”、“生产中心”，公司一直致力于研发和生产白车身生产线的自动化产品和为客户提供完整的柔性化解决方案。UNS公司在注重自主研发的同时也积极与国际知名自动化企业开展全方位合作，通过技术引进和共同开发，确保自身产品做到与国际同步，国内领先，能够制造高速滚床产品的核心零部件。2UNS高速升降滚床的结构和特点2.1UNS高速升降滚床的功能UNS高速滚床在白车身焊装生产线上主要应用于白车身的运输。[1]白车身大致包括车身顶盖、行李箱盖、前后板、底座、侧围板件等，为达到柔性、高速的传输效果，升降系统的结构应满足以下两点要求：1）升降系统的结构必须简单，便于装配和后期的检查维修；同时，其占地面积尽量小，为焊装生产线上的其他设备提供更多的安装空间和工作空间。2）升降系统负责完成白车身在加工工位内竖直方向上的升降移动，并匹配单独的驱动系统，以保证白车身在传输各阶段不发生干涉、振动、打滑、定位不准确等情况。2.2UNS高速升降滚床总体结构的特点UNS高速升降滚床通过十分合理的模块化设计，使其结构十分紧凑简单，滚床台面下方完全空旷，便于布局工装夹具。[2]如图1所示，UNS高速升降滚床由升降塔A、升降塔B滚床台面，升降塔A、升降塔B滚床台面组成。图1UNS高速滚床的总体结构2.3UNS高速升降滚床台面结构的特点UNS高速升降滚床台面结构的特点如下[5]：UNS齿轮箱式高速升降滚床的滚床台面采用单速电机驱动同步带、包胶辊轮的结构形式，控制信号由台面上接近开关组件提供[3]，并有如下特点：1）Gates品牌8MGT3高强度同步带，经久耐用；2）辊轮包胶选用140mm直径，包胶材质德国进口拜耳材料，邵氏硬度95以上，磨损量小；3）机械防越位单元，滑橇运行方向不会冲出，更安全可靠；4）滑橇定位单元可以保证滑橇重复定位可达±1mm；5）整体台面框架折弯板件焊接而成，高强度，不易变形；6）台面上方铺花纹钢板，全面防护同步带及辊轮，并且可供维修人员踩踏。UNS齿轮箱式高速升降滚床的滑橇控制传感器负责滚床台面的4个滑橇控制传感器分别为滚床水平运动提供一个在位、一个减速、两个停止信号（信号特征如图3所示）[4]。图2UNS高速滚床的滚轮结构特点图3UNS高速滚床传感器的信号特征2.4UNS高速升降滚床升降结构的特点UNS高速滚床升降系统的结构特点如图3所示，其升降塔采用一体式设计，整体防尘防焊渣，维护率低；电机外置更方便日常检修；整体更换方便，后期紧急故障时，可快速恢复，并有如下特点：1）UNS高速升降滚床齿轮齿条结构，SEW同步伺服电机驱动，行程无极可调，接车位置无极可调，高柔性化设计；2）齿条导轨合二为一，整体结构精简紧凑，更节省空间，更便于安装；3）传动部件德国进口，齿轨精密加工，高精度，重复定位精度可达±0.1mm；4）升降塔A、B上分别由一个伺服电机驱动，采用两个Movidrive同步方式控制，现场成熟应用，放心可靠；5）采用变频器“软限位”，防超程；采用机械限位开关对滚床实行双重保护，防超程；采用机械防越位设计，对设备的质量可靠性进行最终把关；6）高位维修插销在对滚床进行维护保养时，当滚床处在高位时，维修插销可以防止设备意外坠落造成安全事故。图3UNS高速滚床升降系统的结构特点2.5UNS高速升降滚床控制系统的特点UNS高速升降滚床核心控制器的选择：本研究内容涉及PLCI/O分配模拟量的输入和输出问题，所以需要选择的核心控制器具有通信功能的PLC[2]。三菱FX3U-48MR/ES-A可编程控制器这里具有强大扩展性功效，故而选择作为此次滚床的控制系统硬件，其带有模拟量输入、输出适配器、24路数字输入量以及24路数字输出量。这里选择与PLC配套的FX3U-4AD-ADP（4通道模拟量输入）模块，其模拟量参数的输入范围：电压输入范围：DC0V~10V；电流输入范围：DC4mA~20mA。PLCI/O分配表见表1所列。滤波器的选择：选择应用上海安州电子EMI滤波器AN-3A2DW。因为PLC起到非常重要的控制作用，所以在现场环境非常恶劣的环境下，需要给PLC提供可靠安全的电源。单相交流电源滤波器对于差模和共模的干扰，具有非常好的抑制作用。应用三菱PLC对高速高精度滚床进行程序的编制。表1PLCI/O分配表输入项目输出项目定位汽缸伸出定位汽缸缩回M切换位自动运行指示灯手动运行指示灯报警指示灯控制旋钮自动位旋钮手动位如表1所示，滚床等待工作状态（即待机位）：滚床处于高位上升占位开关CX7a，定位低位开关CX8有信号。如果本工位上部无滑橇即停止开关CX2、减速开关CX3和占位开关CX4均无信号，则上一工位行走电机启动时，本工位行走M1电机同时启动；如果本工位上部有滑橇即停止开关CX2、减速开关CX3和占位开关CX4均有信号，则本工位滑橇开始行走后，本工位占位信号CX4消失并且本工位前安全开关CX1有信号后，上一工位行走电机启动滑橇可以进入。3UNS高速滚床调试维修的关键技术3.1调试运行技术汽车生产线滚床调试运行的框图如图4所示。滚床往复升降时上升到位后必须做50ms延迟防颤处理，下降到位可以不做。上升、下降占位信号不负责停止，上升、下降停止信号不负责占位，停止信号发出后即不再起作用，安全防护：升降占位信号失效：升降停止有信号后无占位信号则报警；升降停止信号失效：升降占位信号有后过0.2s后消失，报警。维修开关CX10a、b串联用常闭点，电常通，下降时定位装置高位开关CX9有信号，上升时定位装置气缸同时下降。汽车工位滚床调试运行的条件：①下一个工位滚床已经前进，其占位开关信号CX4变无且前安全开关CX1有信号；②下一工位无滑橇即下一工位停止开关CX2、减速开关CX3和占位开关CX4均无信号，同时启动两个工位行走电机M1。滚床定位装置调试设置：定位低位开关CX8有信号为初始点，滚床行走时，滑橇到达减速开关，气缸上升－被滑橇压下－到位气缸上升，定位高位开关CX9有信号。升降变频器调试设置：变频器40Hz运行；启动时间0.1s；停止做50ms防颤处理；速度：电机转速1160r/min。行走变频器设置调试设置参数：启动0.75s,a=2m/s,S=500mm；停止1.2s，a=1.2m/s，S=700mm；速度：电机转速1400r/min，线速度：1.45m/s。图4汽车生产线滚床调试运行的框图3.1软件调试技术升降滚床采用SEW变频器和SEW电机组合实现同步升降功能。每套滚床使用2台变频器控制2台电机，变频器同步通过主从电缆实现，由主机带动从机位置模式运行，滚床的节拍由PLC通过PROFINET通信完成控制；变频器参数配置和调试，由SEW提供的软件MOVITOOLS进行控制和初调，再与PLC通信完成同步；供电前先检查线路是否有短路断路问题，检测供电总开是否有AC380V电压输入，再给配电柜供电，打开柜内所有空开查看硬件显示状态是否正常；检查变频器的显示状态，AC380V电压和DC24V电压供电完好，则数码管显示状态为“2”，初步显示状态正确；再根据图纸检测变频器需要的控制信号是否连接上，确保信号配置完好。3.2故障排除技术变频器所有参数配置完成后，配置的通信方式为Feldbus（支持profinet或profibus通信），完成后PLC可以通过此通信去读取变频器和电机的信息；PLC在调试期间读取不到变频器的参数，可能出现的原因是使用过Movitools软件，控制权限未放开导致通信方式由Feldbus变成RS485。解决此类问题需要更改Treeonline100和101的通信，选择feldbus通信即可。3.2.1通信方式故障变频器所有参数配置完成后，配置的通信方式为Feldbus（支持profinet或profibus通信），完成后PLC可以通过此通信去读取变频器和电机的信息；PLC在调试期间读取不到变频器的参数，可能出现的原因是使用过Movitools软件，控制权限未放开导致通信方式由Feldbus变成RS485。解决此类问题需要更改Treeonline100和101的通信，选择feldbus通信即可。在操作完成movitools软件后的control权限需要释放，怎么进入控制的就怎么退出来，不要直接关闭软件。3.2.2抱闸故障抱闸的电源的控制AC380V转DC24V，首先需要检测控制抱闸的电源是否到达；电机匹配的抱闸模块是否和电气图纸匹配，有可能整流模块的接线方式不满足现有的现场设备；所有的电源控制信号都给到位了，还是无法控制抱闸，可能是同步电机的2个编码器线交叉控制电机了，也会导致抱闸无法打开。变频器的安全控制端子拍X17，端子1、2、3、4点需要1和3、2和4短接或串联一组安全电源控制变频器。安全控制信号使能才能控制变频器，断开使能变频器就会立即停止控制；变频器的DI控制端子X13上有个controlinhibitDI00的控制点位，此点位需要使能为1变频器才能继续控制；变频上的DO控制端子X10上2和3点就是变频器控制电机抱闸使能（DO00）的，此点位需要配合SEW官方配置的整流模块才能实现具体的抱闸功能。3.3现场更换步骤3.3.1升降塔现场具体更换步骤升降塔现场更换所需要拆解的关键部位如图5所示，现场更换步骤如下：1）滚床台面升到高位后，将两边升降塔的维修插销插上；2）拆掉台面与升降塔连接的4颗M20外六角螺栓；3）拆掉升降塔上所有传感器等有电气连线的部件；4）用维修支架支撑住滚床台面（可以用木方将台面架在工装上）；5）拔掉高位维修插销，滚床下降至升降塔与台面分离；6）拆掉升降塔与调节板的8个M16紧固螺栓和2个Φ12圆柱销；7）将已损坏的升降塔移走；8）新升降塔吊入工位；9）敲入Φ12圆柱销，紧固螺栓；10）重新接好电气连线；调好滚床机械零位；11）滚床抬升，顶起台面，将M20台面紧固螺栓拧紧；12）顶起台面抽出维修支架（木方）。图5升降塔现场更换所需要拆解的关键部位3.3.2升降电机现场更换步骤：1）将滚床台面升至高位，插入维修插销及零位插销；2）拆掉固定电机的M10外六角螺栓，3）将升降电机水平拔出，注意防止电机砸落；4）将旧电机移除，新电机吊入工位；5）将新电机插入传动轴，注意对准键的位置，拉动抱闸，将电机的安装位置对准；6）紧固电机螺栓。3.3.3同步带、包胶轮拆装步骤1）用M6内六角扳手拆除花纹钢板上的螺钉并移除花纹钢板；2）用M10外六角扳手依次拆除滚轮两侧的锁紧螺钉，垂直向上取出滚轮；3）拆下并更换新的同步带；4）用卡簧钳（外）取出用于阻挡滚轮外边的卡簧，沿轴向拿下包胶轮并更换新的包胶轮；5）在包胶轮、同步带更换完成后，先将包胶轮置于原卡槽中并轻微带紧，用特制工装插入台面两侧的偏心调节垫片的两个孔内，顺时针/逆时针转动偏心调节片使滚轮上表面高度与初始高度保持一致。4小结上海UNS高速升降滚床是一款高度集成化的输送设备，主要应用于汽车白车身焊装车间的底板、车身线。上海UNS高速升降滚床整体结构精简，节省工位空间；升降塔一体式设计，整体防尘防焊渣，维护率低；电机外置更方便日常检修；整体更换方便，后期紧急故障时，可快速恢复；皮带偏心轮式，可靠性很高。UNS高速升降滚床的设计理念源于欧洲，上海UNS在追求更高的质量保证的同时，也结合国内焊装市场行情，采取关键部件德国进口，所有部件国内组装的制造方式，在保证设备质量的同时，也使得上海UNS的交期相比国内同类供应商有较大优势，这些优势将使上海UNS的高速滚床产品在新建汽车生产线上的份额越来越大，应用的范围也越来越广。目前UNS的高速滚床产品已经在宝马、通用、长城、威马等知名主机厂投入使用。尤其值得注意的是，近年来多家新能源组装车厂的客户也积极前来洽谈活定购UNS的高速滚床产品，其中包括特斯拉在上海以及柏林的组装工厂，这些成就充分说明了UNS的高速滚床产品在汽车组装应用方面良好的业内口碑。以上作品的著作权为本作者所有，仅供参考，严禁抄袭，需要全套资料或者专业辅导请联系作者：QQ：2993571832微信：lxj1234511参考文献[1]卢晓冬，唐倩，冉启洪，等.高速滚床输送系统重复定位精度在线检测方法研究[J].企业科技与发展，2018.[2]窦子杰，赵晓利，邢晓燕，等.智能