變頻器在涂裝輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖1  涂裝車間輸送系統(tǒng)中的一個(gè)層面

    涂裝車間是汽車制造四大工藝中的第三道工序，其工藝復(fù)雜，主要包括前處理線、電泳線、烘干爐、PVC線、中涂線、面漆線等。生產(chǎn)中要控制的工藝參數(shù)包括溫度、濕度、壓力、流量等，而所有的工藝過程全都是流水作業(yè)，在上下道工序之間工藝的實(shí)現(xiàn)全部靠輸送系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)現(xiàn)代化的汽車涂裝線，輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化水平?jīng)Q定了其產(chǎn)能，而變頻器的應(yīng)用是其中最重要的環(huán)節(jié)，特別是變頻器的調(diào)速功能，對(duì)后期的產(chǎn)能提升起到了關(guān)鍵性的作用。

    汽車涂裝車間的設(shè)備按工藝來分一般有：工藝設(shè)備、機(jī)械化輸送設(shè)備、自動(dòng)噴涂機(jī)（機(jī)器人），對(duì)于機(jī)械化輸送設(shè)備按設(shè)備特點(diǎn)分一般有：升降機(jī)、高溫工藝鏈、常溫工藝鏈、橫移機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)、滾床等。奇瑞汽車有限公司涂裝二車間是由德國杜爾公司總包建設(shè)，整條生產(chǎn)線從德國進(jìn)口，由杜爾公司承擔(dān)設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試。前處理線、電泳線采用RoDip-3運(yùn)輸系統(tǒng)，PVC線、中涂、面漆線采用雙排工藝輸送鏈＋滾床＋升降機(jī)＋帶旋轉(zhuǎn)臺(tái)移行機(jī)等輸送設(shè)備組成。圖1為涂裝二車間輸送設(shè)備其中一個(gè)層面，此生產(chǎn)線為亞洲第5條生產(chǎn)線，在國內(nèi)只有2條，擁有現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)備，變頻器在其輸送系統(tǒng)中有著非常重要的作用。圖2為涂裝車間的橫移機(jī)。

涂裝車間的橫移機(jī)

    升降機(jī)

    升降機(jī)的作用就是把車身和滑橇由低處運(yùn)至高處，或者把工件從高處運(yùn)送至低處。在本系統(tǒng)中不論使用何種升降設(shè)備，其工作時(shí)都必須平穩(wěn)、可靠、到位準(zhǔn)確，驅(qū)動(dòng)裝置帶制動(dòng)系統(tǒng)，無級(jí)調(diào)速，運(yùn)行速度要滿足工藝要求。升降機(jī)所配用的驅(qū)動(dòng)滾床進(jìn)、出口有自動(dòng)聯(lián)鎖擋塊，升降機(jī)電纜采用保護(hù)拖鏈形式。升降機(jī)按運(yùn)送的工位可分為二層升降機(jī)和三層升降機(jī)兩種；按所在的工作溫度可分為常溫升降機(jī)和高溫升降機(jī)，其升降流程如圖3所示。升降機(jī)采用變頻調(diào)速，當(dāng)升降行程在6m以下時(shí)，常溫升降機(jī)的速度為4m/min；升降行程在6m以上時(shí)，常溫升降機(jī)的速度為6m/min。高溫升降機(jī)選用4m/min速度。

    升降機(jī)的控制系統(tǒng)包括：電器元器件、變頻器、信號(hào)開關(guān)、電機(jī)等，其行程長、動(dòng)作多，相互設(shè)備之間聯(lián)鎖關(guān)系復(fù)雜。而升降機(jī)的速度也是多速控制，速度之間多次進(jìn)行切換，從而來保障設(shè)備在升降過程中的穩(wěn)定性。

    考慮到生產(chǎn)的節(jié)拍，升降機(jī)的運(yùn)行速度要盡可能的快，而從安全方面考慮，升降機(jī)上升、下降到位的停止速度不能太快，否則將出現(xiàn)無法停止的情況。針對(duì)此問題我們采用了SEW公司的MOVIDRIVEcompact驅(qū)動(dòng)變頻器，其控制單元MCF（MCF41AXXX）為控制異步電機(jī)不帶編碼器的VFC矢量控制方式，一共用三個(gè)速度控制電機(jī)運(yùn)行，中間運(yùn)行速度最快，用接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩次減速后停止。
Rodip-3系統(tǒng)

    前處理和電泳線輸送系統(tǒng)一般有自行葫蘆、C型鉤、RoDip-3等輸送方式。而RoDip-3系統(tǒng)是目前國際上最先進(jìn)的涂裝前處理、電泳運(yùn)輸系統(tǒng)之一，因?yàn)镽oDip-3能實(shí)現(xiàn)車身在槽內(nèi)360o翻轉(zhuǎn)（如圖4所示），對(duì)車身電泳質(zhì)量起到很好的效果。首先，車身是以翻轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入槽液的，這樣在車身入槽時(shí)，槽液能快速地進(jìn)入車身，而且能夠避免出現(xiàn)氣囊現(xiàn)象；其次，車身在槽內(nèi)的擺動(dòng)只需要通過一個(gè)小的導(dǎo)向軌道就可實(shí)現(xiàn)；再次，RoDip-3是直接以翻轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入槽內(nèi)的，這樣就節(jié)約了工藝設(shè)備的長度。電泳RoDip-3設(shè)備如圖5所示。

   RoDip-3輸送系統(tǒng)主要由傳動(dòng)裝置、拉緊鏈輪、回轉(zhuǎn)鏈輪、鏈條軌道、RoDip-3滑橇翻轉(zhuǎn)鎖緊支架組成。其傳動(dòng)裝置有兩臺(tái)減速電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，有一臺(tái)為備用電機(jī)，在特殊的情況下可以進(jìn)行電機(jī)切換，以保障生產(chǎn)的連續(xù)性。輸送機(jī)的速度可以根據(jù)工藝需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整，我們?cè)谶@里采用SEWMCF41A變頻器來實(shí)現(xiàn)速度調(diào)整，其速度控制需要根據(jù)工藝要求，從而更好地滿足生產(chǎn)，嚴(yán)格控制生產(chǎn)節(jié)拍。

    UBS（UnderBodySealing）工位

    在車底遮蔽工位，UBS吊具主要用于承載車身，帶著車身在工位上運(yùn)行。懸置滾床通過幾個(gè)鋼柱吊點(diǎn)與室體頂部相連，將滾床懸吊在空中。懸置滾床由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、滾輪、齒形皮帶、鋼結(jié)構(gòu)組成。機(jī)械結(jié)構(gòu)上一共由7個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)7個(gè)滾床，工作時(shí)7個(gè)電機(jī)要同步運(yùn)行，為了實(shí)現(xiàn)此目的及節(jié)約投資成本，杜爾公司在這里采用了變頻器“一拖幾”的方式，由1臺(tái)變頻器控制7臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，如圖6所示。這樣不但解決了其控制環(huán)節(jié)復(fù)雜，相互之間聯(lián)鎖關(guān)系多的問題，還同時(shí)能夠達(dá)到變頻調(diào)速的功能。

     滾床的分散控制

    涂裝車間的輸送方式一般有地面鏈、滾床等輸送等方式，滾床因?yàn)榫S護(hù)方便、控制速度容易而被廣泛應(yīng)用，在整個(gè)汽車涂裝車間里滾床數(shù)量最多、分布最廣。在此，我們選用了SEW公司的MOVIMOT變頻器用于現(xiàn)場(chǎng)分散安裝、控制，如圖7所示。    

    SEW公司的MOVIMOT帶I/O的通訊接口、總線和電源分開連接、可插拔的電機(jī)連線、維修開關(guān)，通過內(nèi)置的現(xiàn)場(chǎng)總線接口作為整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)從站掛到PLC硬件組態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)分散控制，如圖8所示。

    結(jié)語

    輸送線設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)備的選用要留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，在后期可能遇到產(chǎn)能提升、鏈速加快等問題，通過調(diào)節(jié)變頻器的參數(shù)可以達(dá)到提高鏈速的目的，可在不增加任何投資的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍提升。涂裝輸送現(xiàn)場(chǎng)如圖9所示。筆者在維護(hù)設(shè)備中通過變頻器調(diào)速使產(chǎn)能提升了10%。另外，設(shè)備投入后設(shè)備維護(hù)的方便性也是非常重要的因素?？刂凭€盡量選擇插拔式、有操作面板的變頻器，這樣操作方便快捷。

    輸送設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行決定了產(chǎn)量的完成，一條現(xiàn)代化、自動(dòng)化的輸送系統(tǒng)要選用穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、方便維護(hù)的變頻器。