关键词：电动移行机 精度 导向轮
1、引言
滑撬输送系统是由多种标准单元模块组合成的复杂的组合式输送系统，其组成部分包括普通滚床、升降滚床、电动移行机、旋转滚床、旋转移行机、升降机、积放链、工艺链等输送设备。使用滑橇输送系统能够满足汽车制造中焊装、涂装、总装等生产过程的柔性化需要及产能节拍要求，其特点及优势是传统的板式输送机和链式输送机无法替代的，因此滑撬输送系统在汽车制造业中广泛使用。而电动移行机作为滑撬输送系统中的关键设备，其与其他输送设备的对接精度高低直接决定着整个滑撬输送系统能否正常运行。
2、电动移行机结构及布置方式
如图一所示，电动移行机主要由移行轨道、移动框架、电动滚床等部分构成。两根移行轨道平行布置，在移行轨道两端端部设置有安全端挡，防止意外情况下移行机驶出轨道。电动滚床固定在移动框架上，随移动框架运动。移行框架由驱动电机驱动移行框架上的行走轮在移行轨道上运行，电缆拖缆固定在移行框架上随移行机运动，提供系统电力及信号采集、传输。与驱动电机连接的行走轮为驱动轮，另一侧无驱动的行走轮为随动轮。移行机轨道上的导向轮为一侧布置，导向轮控制移行机沿着移行轨道运行。移行机驱动电机及移行机上电动滚床的电机可进行双向往复运动，采用双速电机或变频调速。图一所示为某涂装车间使用的电动移行机，输送的工件最大外形尺寸长*宽*高为5100*2150*1750mm，使用的撬体长度为5400mm，移行轨道间距为3000mm，电动滚床滚轮中心距为1000mm，滚床长度为5800mm，移行机轨道同一侧导向轮间距1400mm，驱动轮与随动轮间距为1750mm。
中间位置的移行机将四个工位中任何一个工位的工件转线到其他工位上，这也就是电动移行机的转线功能。
3、相关电动移行机对接定位精度问题
在滑撬输送系统设备安装调试、生产运行中经常出现电动移行机输送精度不高的问题：即移行机上电动滚床将工件送出时会与接入的电动滚床的滚轮发生磕碰，也就是说移行机与电动滚床对接时二个滚床的中心线不在一条直线上。由于电动滚床上布置有撬体导向轮，在滚床中心线偏差量不大的情况下可由撬体导向轮将撬体导入滚床的滚轮内进行输送，当偏差量超过滚床与滚床之间的中心线偏差要求，将出现电动移行机与滚床对接不畅的现象，严重的甚至导致撬体无法运行。在图二所示的布置中，工位1将工件转入工位2时，这种现象不是很明显，当工位1将工件转入工件4时，这种现象则比较明显。出现这种情况大多数都认为是安装精度不高或者设备磨损引起的。在某涂装车间滑撬输送系统安装调试时,发生过此类现象,经过仔细研究问题产生的原因及查阅相关图纸及资料后发现出现此问题的原因为移行机轨道安装精度要求不合适及移行机导向轮结构设计不合理所致。
4、原因分析及解决措施
4.1 电动移行机输送精度要求
在分析产生电动移行机输送对接产生偏差的原因之前，我们来了解一下电动移行机输送精度要求多少合适。以电动移行机与滚床对接为例：一般滑撬的横梁采用100*50（mm）或120*50（mm）的矩形钢管来制作，撬体在滚床上的截面形式如图三所示：撬体长度为5400mm，滚床的滚轮尺寸为Φ127*57（mm），滚床的滚轮一侧带两挡边，另一侧为光轮。撬体在滚床上运行时，撬体的横梁不应超过滚轮的挡边，撬体横梁与滚轮挡边间隙为7mm，中心允许偏差为3.5mm，也就是说移行机与滚床在对接时二台滚床的中心线最大偏差应控制在3.5mm以内，如偏差超过3.5mm则会发生撬体与滚床挡边轮发生磕碰，偏差量不大的情况下可由撬体导向轮将撬体强行别回滚床内，偏差量过大的话则可能出现撬体越过滚床滚轮从而跑出滚床外。
图三 某滚床与撬体截面图
电动滚床的滚轮挡边间距与撬体横梁宽度有关，综上所述，考虑到一般的滚轮挡边间距尺寸大于撬体横梁宽度尺寸57mm，为了保证撬体在滑撬输送系统中运行平稳，转接顺畅，电动滚床与移行机滚床之间的中心线偏差应控制在2mm以内比较合理。
4.2 移行轨道直线度对移行机输送精度影响。
电动移行机在移行轨道上运行，移行轨道的安装精度直接影响移行机的输送精度。由于电动移行机为非标设备，设备安装与验收规范基本上是参考《连续输送设备安装工程施工及验收规范》 GB50270－98中相关内容进行施工和验收的，其中GB50270－98规范第二章一般规定第2.0.3条敷设轨道应符合下列要求中第七条：轨道的直线度偏差每米不应大于2mm，在25m长度内不应大于5mm，全长不应大于15mm，此偏差为规范要求。在图纸设计中对移行轨道的安装精度要求要比GB50270－98规范稍微严格，具体要求为：现场安装时轨道的水平与直线度偏差每米不应大于1.5mm，全长不应大于5mm。下面就按此要求来分析移行轨道直线度对移行机输送精度的影响。
图四 某电动移行机简化分析图
图四为电动移行机简化分析图，以图一电动移行机尺寸为例，5800*1000mm表示移行机上电动滚床的外形，1400*3000为移动框架外形，导向轮间距为1400mm，移行轨道中心距离为3000mm，移行机导向轮在左侧布置。当移行轨道直线度有偏差且偏差为每米1.5mm时，移行框架在两组导向轮作用下随着轨道发生偏转，如图四虚线所示，偏差大小为h，
由此可知，当移行轨道偏差为每米1.5mm时，移行机右侧滚床中心线偏差已远远大于移行机与滚床对接时的允许偏差。以图二所示的移行机布置来说明：当撬体在工位1与工位2之间转线时，由于移行机滚床与左侧滚床偏差为2.1mm，基本满足撬体输送要求，当撬体在工位1、工位2上需转移到工位3、工位4时，由于移行机滚床与右侧滚床中心线偏差达到6.6mm，远远超过滚床与滚床之间的中心线偏差要求，故将出现电动移行机与滚床对接不畅的现象。这也是为什么很多时候电动移行机仅用于一侧工位转移撬体时，对接没有什么问题（通常移行机轨道导向轮布置在靠近工位侧），但是需要撬体在左右两侧均进行工位转移时，会出现移行机对接不畅问题。
为了解决此问题，移行轨道的安装精度必须提高，达到每米偏差不应大于0.5mm，这样才能控制移行机滚床右侧中心线偏差在2mm左右，基本满足撬体在滚床上的输送要求，如果精度要求能做到更高的话，移行机的对接效果会更好。
4.3 导向轮结构对移行机输送精度影响
在保证移行轨道直线度要求的情况下，移行框架上轨道导向轮的结构也对移行机输送精度产生影响。移行机轨道导向轮在移行机上成对布置，一组导向轮包含两个导向轮，这两个导向轮分别布置在移行轨道的左右两侧，为了保证移行机沿着移行轨道运行，移行机驱动轮处布置有一组导向轮，随动轮处布置有一组导向轮。
目前，设计、制造移行机的厂家对导向轮的结构设计基本上采用两种结构形式，如图五所示:
图五 某导向轮结构图
一种为固定式的直轴导向轮结构，如图五中结构一所示：移行轨道采用120槽钢，轨道高度可调，移行框架上二个直轴导向轮中心距为182mm，导轮直径为Φ60mm，可知两导轮内侧与移行轨道外侧有2mm间隙，存在间隙的原因是方便导向轮的安装及拆卸。
另一种为可调整的偏心轴导向轮结构，如图五中结构二所示：移行轨道采用120槽钢，轨道高度可调，移行框架上偏心轴导向轮中心距为182mm，导轮直径为Φ60mm，偏心轴偏心量为3.5mm。该偏心轴导向轮安装时可使偏心轴向外，这样两导轮内侧与移行轨道外侧间隙变大，方便导轮安装，安装好后可调整偏心轴的偏心位置，使两个导轮分别夹紧移行轨道，安装调整好后两导轮内侧与移行轨道外侧无间隙。
对于采用结构一直轴导向轮形式的移行机，由于导向轮与轨道存在2mm间隙，在移行机沿着移行轨道运行时，当前一组导向轮的左侧导轮紧贴移行轨道左侧，另一组导向轮的左侧导向轮同样紧贴移行轨道左侧时，此时移行机没有发生偏差。但是由于二者之间存在有间隙，容易出现前一组导向轮的左侧导轮紧贴移行轨道的左侧，而另一组导向轮的右侧导轮紧贴移行轨道右侧的情况，也就是说另一组导向轮的左侧导轮与移行轨道左侧有2mm的偏差，即导向轮发生了2mm的偏转，则移行机滚床相应的也会发生偏转。以图一中电动移行机为例，结合图四偏差情况可知当移行导向轮发生偏差h=2mm时，移行机滚床左侧偏差为H左=2mm，滚床右侧偏差为H右=6.28mm。由此可见，当移行机与右侧滚床对接时，会出现撬体在滚床上对接不畅问题。
对结构二而言，由于采用了偏心轴导向轮的结构形式，既方便了导向轮在轨道上的安装，又可以保证导向轮两侧均紧贴轨道，从而保证了移行机运行时不会因导向轮与轨道有间隙而发生偏转带来的输送偏差，但是由于导向轮均采用偏心轴导向轮的结构，这样务必要求安装时两组导向轮在同一侧方向上偏心轴的偏心量控制在同一个位置，否则安装出来的移行机自身就会有偏转，一旦偏心轴安装得不合适，导致的移行框架的偏差会更大，所以采用偏心轴导向轮的移行机由于安装质量问题产生的滚床上对接不畅问题将更为突出。此结构的移行机输送精度好坏很大程度上由现场安装人员技能水平决定，这对安装人员的技能水平及熟练程度要求极高。
为了保证电动移行机的对接精度少受外界因素的影响，方便现场安装、调试，理想的导向轮组结构应设计为导向轮一侧采用直轴导向轮，另一侧采用偏心轴导向轮的结构形式。通过直轴导向轮紧贴轨道一侧，使移行框架不发生偏转，另一侧偏心轴导向轮安装时调整偏心量使其紧贴轨道另一侧，即方便了现场的安装，又保证安装质量，有效的保证了移行机运行时的精度。
5、结语
电动移行机作为滑撬输送系统中的关键设备，其与其他输送设备的对接精度高低直接影响着整个滑撬输送系统能否正常运行。为了保证电动移行机输送对接精度要求，移行轨道的安装精度必须有所提高，当电动移行机用于汽车制造生产线时，移行机轨道直线度要求应达到每米偏差不大于0.5mm；移行机导向轮组对移行机的运行精度有着直接影响，合理的结构设计应为导向轮一侧采用直轴导向轮，另一侧采用偏心轴导向轮的结构形式。
参考文献：
1、运输机械设计选用手册—北京：化工出版社，1999.1
2、机械设计手册（第四版）—北京：化工出版社，2004.1
3、机械化运输设计手册—北京：机械工业出版社，1997.4
4、连续输送设备安装工程施工及验收规范—GB50270－98
论文作者:蒲荣军
论文发表刊物:《科技中国》2018年5期
论文发表时间:2018/8/10
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