车轴加工流水线提高定位精度和运行安全的措施

任荣

(大秦铁路股份有限公司太原北车辆段,山西太原 030000)

车轴加工流水线提高定位精度和运行安全的措施

任荣

(大秦铁路股份有限公司太原北车辆段,山西太原 030000)

太原北车辆段2013年轮轴生产线改造的主体工程——车轴加工流水线建造投产,是全路第一条半龙门轨道机械手运行模式流水线,设计五台车轴机械手完成生产过程中车轴工件的自动输送作业。由于采用伺服系统的空中作业方式,最直接的优点是输送快速准确、传递效率高、工作环境简洁开阔,但另一方面由于是空中输送,机械手上下料定位准确性、运行安全意识丝毫不能松怠。

车轴加工流水线 车轴机械手 定位精度 运行安全

我段轮轴车间在2013年5月至8月进行了大规模改造,其中车轴加工流水线是最主要最醒目的改造亮点。该流水线设计能力单班作业60—70条轮轴,通过改造实现了车轴自动传输、轮对自动组装、轮对自动吊运的目的,但自投产以来多次出现车轴机械手响应后超程误动作的定位不准问题、上下料过程中与设备磕碰干涉的检测自判问题、取放料过程中安全联锁的缺陷设计问题。这些隐患问题已直接影响该车轴加工流水线正常运行,急需制定措施进行改进,我们结合现场及视频回放主要统计分析如表1。

1 车轴加工流水线现存问题

(1)车轴机械手接到指令后,取放料定位错误不准确的问题。

(2)上下料过程中车轴机械手及抓取的工件,存在与对应设备或者外围物体磕碰干涉的检测自判问题。

(3)取放料过程中车轴机械手与承接台(油缸、气缸)安全联锁的缺陷设计问题。

2 原因分析及整改措施

(1)车轴机械手接到指令后运行位置不准问题,经过多次用Twin CAT System Manager软件在线检测,分析造成定位不准原因:①因人员无意识磕碰、电机动力电缆干扰、外界环境干扰造成按钮指令被错误发出;②电缆线近50米造成传送的指令信号电压模拟量衰减变化;③操作台给出的指令不稳定;④电缆屏蔽层连接不好;⑤电缆自身质量问题造成。逐一分析后再对上述原因归总,可以概括为两点:产生错误信号或者信号发生改变。所以只有做到指令信号量从给出到传达保持恒定,才能后期保障指令对应的运行位置准确。对此,我们一方面在程序NC-Configuration中将cycle sticks从2ms调整为200ms,并将上料和下料指令按钮从瞬时生效改为300ms持续生效,从而消除了瞬间干扰指令;另一方面我们增加了EP1809-0021端子盒,它是1个滤波3.0ms的16输入通道端子盒,也就是说它以3ms的高精度时间分辨率直接在设备上采集数字量输入信号,直接将输入信号转变成二进制数字量并通过以太网传递到镶嵌式控制器,从而实现了电隔离传递,真正消除了信号干扰因素。

表1 典型故障统计

(2)车轴机械手在上下料过程中,存在抓取的工件与设备防护门磕碰、运行的车轴机械手与轨道间障碍物碰撞的危险。目前该车轴加工流水线上车轴机械手直线行驶可达90m/min,升降运行可达30m/min,生产组织中,在设备及人员上方出现这些安全问题十分可怕,必须彻底消除这部分设计缺陷。对于前者我们在有防护门的设备上都加装门开到位感应开关,将门打开作为一个必备条件加入到车轴机械手上下料动作中;另外在重点设备成型磨处,我们在自动门打开后的两侧上方加装车轴工件左右超长检测开关,同样将无检测作为一个必备条件加入到车轴机械手上下料动作中。对于后者我们在每个车轴机械手运行方向前后增加激光测距开关,利用激光测距的关开量功能,通过设置距离(激光开关20mm外开始测量,测得2m时输出信号),用PLC来等待运行防止碰撞,当障碍物离开后,车轴机械手继续执行下一步动作。

(3)取放料过程中车轴机械手与承接台(油缸、气缸)安全联锁的缺陷设计问题。首先我们需要清楚车轴机械手在与升降油缸、车轴存放输送线升降气缸相互配合动作的关系,以车轴存放输送线为例:①机械手从输送线上取车轴时,上层输送线及单层输送线的对应位置的传感器必须感应到车轴后机械手才能工作;②机械手从输送线上取车轴时,下输送线的对应位置的传感器必须感应到车轴,升起传感器感应到升起,举升压力开关达到设定压力,三个条件满足机械手才能工作;③机械手向输送线放车轴时,输送线对应位置的车轴传感器不能感应到该位置有车轴,否则机械手不工作。在掌握了设计动作理念后,我们就发现设计流水线时充分考虑了动作条件,却忽略了动作过程中条件的丢失,如我们工件掉落问题,只要判断条件满足就让车轴机械手去取料,但取料过程中突然人为下降,就需要立即终止或者等待。为止我们在主程序里又增加了一个Logic4紧急制动功能块,只要其中一个条件丢失就直接紧急制动。

3 结语

车轴加工流水线是我单位铁路客车轮对、货车轮轴生产的主要设备,其技术状态的好坏直接影响到日常生产能力乃至影响到全局客、货车段修任务的完成。在对以上问题的分析研究并最终解决之外,我们提出了以下巩固措施:一是将作业标准编入岗位作业指导书。二是制定作业区安全卡控管理措施。三是规范设备操作、定岗定人定责。四是加强设备自检、巡检力度,定期开展设备检修工作。五是储备好易损零部件,提高设备的自我处理能力。本文就车轴加工流水线的定位精度和安全运行改进的原因、经过、措施做了简要阐述,希望对今后流水线设计及技术改造有所帮助。

[1]中机设备维修技术服务中心.设备操作与保养[M].北京:中国铁道出版社,2001.

[2]德国倍福自动化有限公司.德国倍福产品简介[M].北京:2012.

In 2013,The Main reconstruction project of Taiyuan North vehicle depot--Axle processing flow line was built and put into production,which is the first semi gantry rail mode for robots running in the whole railway,five robots were designed to complete automatic transmission operation together.As a result of servo system for air operations,the most immediate advantages are delivery quickly and accurately,high transmission efficiency,simple open working environment,But on the other hand due to air transport robots,loading and unloading positioning accuracy must be loose at idle about,safety awareness.

Axle processing flow line Axle robot positioning accuracy operating safety

任荣(1984-),男,浙江绍兴人,大学本科,助理工程师,研究方向:设备管理。