林璇迪

摘要：采取综合分析法、文献法等方法，对汽车自动化生产线升降机进行了分析，结合其工作原理，指出相关的运行安全要求，并从管理和技术两个角度探索了保障其运行安全的策略。

Abstract： By using the methods of comprehensive analysis and literature review， this paper analyzes the elevator of automobile automatic production line， points out the relevant operation safety requirements combined with its working principle， and explores the strategies to ensure its operation safety from two aspects of management and technology.

关键词：汽车自动化生产线;升降机;运行;安全

Key words： auto automation production line;elevator;function;security

中图分类号：U472.43                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0079-02

0  引言

上世纪汽车工业发展起来以后，汽车生产厂家便通过继电器来实现自动化生产，然而基于继电器的电气自动化控制系统逐步陷入瓶颈。升降机在汽车自动化生产线上是非常重要的机械设备，是汽车部件输送环节的关键装备，其能否安全可靠运行是保证生产效率，确保生产安全的关键所在。

1  汽车自动化生产线升降机设备概述

1.1 汽车自动化生产线上的升降机设备

汽车自动生产线上的升降机输送装置，正朝着快速高效、平稳、高精度、高安全系数、高自动化的方向发展，在汽车生产车间当中，几乎所有用到机械输送系统的，绝大部分都使用各类输送机、横移机、升降机等装备作为基本单元并组合为输送系统。

在汽车生产车间的自动生产线包括焊接、涂装、工艺等生产线上的输送系统绝大部分都采用滑橇输送系统，我国汽车生产厂家，如奇瑞、一汽大众等所用的输送系统也基本上是滑橇输送系统。

一套典型的汽车自动生产线升降机输送系统，包含四大核心组件，分别是传动机构、升降装置、停止器以及电动控制元件。其中传动机构是带动撬体上工件行走的主要机构，由传动组件和轴承组成，要求轴承旋转精度高，旋转稳定，刚性好，振动小，发热少，调整维修方便。升降装置作为升降机输送系统的重要组成，就靠升降装置实现升降，其主要构成为减速电机、平行四杆机构，后者起到支撑作用。停止器的作用是保护撬体，当传感器失效的情况下，停止器能够防止撬体滑出升降机工作台，适用于紧急情况。停止器由缓冲器和气缸组成，气缸伸出，挡板伸出，撬体携带工件传输过来时，撬体上的传感器检测到挡板，撬体停止运动，后将信号发送至中控，执行升降机的升降操作，加工完成后，升降机上升，气缸收缩，挡板复位，撬体传感器感应不到挡板后，随即离开轨道进入下一個环节。电动控制元件是确保工件准确到位的关键装置，其核心装置为传感器。

升降机的作用是在输送线上入口处升降输送设备，如汽滚床和撬体的一个组合机械，其中撬体主要承担着支撑车身部件的作用，滚床则连同撬体和车身一同运送至焊接工位，在工位上安置了升降机用于抬升和下降撬体。该升降机实现不同水平高度输送线路之间的撬体过渡，撬体升降机的升降架之上安装标准的滚床基本单元。这类机械设备的动力源来自于电机，通过电机的正反转驱动升降机提升和下降。升降机由电机驱动，升降机上下运动存在限位器。可升降滚床利用两个传感器判断位置，顶部传感器检测滚床到达顶部的信号，底部传感器检测底部信号。当车身工件输送至工位，工位传感器检测到信号后，可升降滚床带着车身部件下降，底部传感器检测到位后，电机停止焊接机器人工作对部件进行焊接，焊接完成后上升滚床，将完成的工件输送至下一个环节。

1.2 汽车自动化生产线升降机安全技术要求

目前汽车自动化生产线利用PLC+继电器+变频器+传感器等装备形成的电气控制系统，实现了自动化的流水作业。基于PLC的自动化控制系统，对于提高升降机运行安全具有一定的效果，主要是因为，传感器将检测升降机上升下降过程，当达到指定位置时，传感器发出信号，PLC接收信号并发出指令，控制电机停止，限位器或者防护装置，保证升降机不会超出设定位置。同时，传感器必须检测工位情况，由于要保证流水线生产，汽车自动化生产线通常都是综合性非常强的生产线，汽车制造各环节，通过自动化控制系统实现协同配合，一条生产线上的各生产环节必须准确有效地配合才能保证生产效率和安全性，以上述焊接生产线来讲，滚床+撬体将车身输送至工位，升降机将车身送至焊接车间由机器人完成焊接，在这个过程中，必须要通过传感器检测工位的情况，否则输送工件和焊接工件两个环节必定产生冲突而导致安全事故发生。

从自动化的角度来讲，升降机的运行安全必须要满足如下几个条件：其一是升降机上升下降到一定位置时要能够向PLC发送监控信号并接收控制指令。其二是升降机要向PLC发送工位是否空闲的状态信息，以供其他环节设备协调运行。其三是协同机构到位发送信号，升降机协同运动以保证工件流转加工顺畅。其四，各协同机构之间应当满足维修时进行互锁的功能。其五，撬体应当具备正反方向的检测控制，保证正反运动过程中不出现问题。其六，升降机位置应当配置合适防护装置，包括限位器，机械防护要比电气互锁更加可靠。机械防护是硬安全，而自动化控制则是软安全，机械防护的重要性更为关键，当然配合自动化控制，将更为安全。其七，当生产线上出现异常情况，比如异常的电流冲击、异常的振动等等，系统应当及时停机并且发出警报，以及异常信息提示故障类型（智能制造需要，需要大数据技术，机器学习算法甚至人工智能的支持）。

在自动控制系统中，要实现升降机的准确安全运作，应当满足如下要求：其一高传动速度，可利用同步带轮的转速、电机减速器控制机械机构携带工件到达指定工位的速度。其二，升降机在高速运动中要保持稳定性，升降机携带带工件的滑橇的移动速度一般为0.94m/s，如此速度下必须保证工作台匀速运动，并且无爬行和冲击现象。其三，不得出现振动，因为升降机一旦振动将导致工件移位。

2  汽车自动化生产线升降机运行安全

2.1 向管理要安全

汽车自动化生产线升降机设备是非常复杂的一个系统，其运行安全，涉及设备管理，设备管理的目的是保证机械设备始终处在健康状态，需要通过管理、检查、维修、保养、使用等设备管理内容来保证设备的健康状态。这是保证汽车自动化生产线升降机运行安全的基本要求，即向设备管理要安全。为此提出如下几个建议：

其一，应当树立继承发扬、系统思考、开拓创新的管理思想，明确自动化生产线设备管理绩效考核办法，利用绩效管理来实现生产车间设备管理组织绩效的提升，建立规范集中设备管理模式，利用有关制度将升降机设备管理内容固定下来，明确管理责任指定岗位工作要求、作业指导书、检修作业规范等。

其二，建立全员参与汽车自动化生产线设备管理机制，结合汽车自动化生产线实际情况设定管理标准，对设备进行优化改造，配合自动控制系统，构建在线状态故障检测诊断系统，实现对设备的数字化管理，若条件不合适，应当实施点检定修，设定点检定修标准，针对时间、人员、项目、检修位置、检修流程、检修工具等做出明确规定，依托岗位检查、日常检查、专项检查三级检查制度，调整人才结构，促使技术人员从设备操作者转变为技术指导甚至技术管理，由这些人才来引领升降机设备的检验。

其三，要充分了解生产线升降机的技术特点，熟悉其信息，对其每一个部件都了如指掌，包括运行时间、数据等等，为日后保养维修提供参考依据，同时要强化日常巡检，对于出现的机械振动、电磁干扰等异常情况必须高度重视，避免引发事故。

注意上文提出的点检定修，这是一种设备管理体制，由点检员为责任主体，实施全员设备检修，可保证设备保持正常健康状态，提高设备运转可靠性、安全性，并使设备维护性、经济性达到最优化。这种体制最早是冶金行业从国外引入的，在不具备一定条件的汽车生产厂家内实施点检定修是比较理想的一种保证汽车自动生产线升降机安全运行的手段。要求为汽车自动生产线升降机设定一个“主人”即点检员，只要选定点检员则在其未与企业解除或终止劳动关系之前，始终由点检员对设备负责。当然要选定点检员，必须综合考察人才素养，点检员必须是材料员、技术员、设备管理员和点检定修项目经理，即点检员是技术复合人才，必须具备高综合素质，技术层面上必须具备汽车生产制造的技术知识和技能，了解企业汽车生产制造工艺流程，了解升降机结构性能，具备检修技术。从管理层面点检员则应当具备项目管理经验。

2.2 向技术要安全

状态检测故障诊断技术在国内从上世界80年代开始研究以来，已经形成了一套相对完整的技术方案，对于汽车自动生产线升降机的状态检测故障诊断技术，一般分三个步骤，第一步是利用人工经验或诊断仪器来检测设备的状态信号，如振动、噪声、温度等，第二步是将状态信号进行分析，提取故障征兆信息，第三步则是利用征兆信息识别故障。利用状态检测故障诊断技术能够有效预防升降机可能出现的事故，确保升降机安全并且降低损失，且能够帮助车企推动设备维修管理制度的革新。事实上该技术最大的优势在于能够降低汽车自动生产线升降机的故障率。

状态检测故障诊断技术，目前最主流的技术方案是以振动检测、声发射检测、油样分析（液压油）、电流电压检测、温度检测为主，以其他诊断技术为辅。其中振动检测是最主流的技术方案，因为当升降机出现异常情况，通常其在运行过程中会伴随振动出现，而基于前文分析，汽车自动化生产线升降机是不能出现振动的。通过检测设备的振动情况，可以在不停机的情况下对设备劣化部分可能的故障隐患进行预测。

针对控制系统来讲，由于控制系统配置的优劣直接影响升降机的工作，其可靠性必须要有保障，而基于PLC的电气自动控制系统只要PLC不出问题，控制程序设计合理，基本对升降机无影响，除非传感器等外部连接装置出现故障，而PLC自带故障检测功能，它主要针对控制系统的故障检测，也能够进行预防性维护保养，可保证设备及其控制系统的健康，进而保证运行安全。

3  结束语

综上所述，汽车自动生产线升降机是生产线上非常重要的机械设备，是生产线中输送线的关键装备，其能否安全可靠运行关系到整套生产线的安全可靠运行。因此结合自动控制系统，对升降机的配置进行有效设计和管控，尤其是管控是确保其运行安全的关键所在。

参考文献：

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