自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

余汪洋

(湖北省機(jī)電研究設(shè)計(jì)院 湖北 武漢 430070)

1 自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的形成及主要特點(diǎn)

智能輸送系統(tǒng)是用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行操作與控制的自動(dòng)化輸送系統(tǒng).系統(tǒng)按照作業(yè)流程的需要,可以實(shí)現(xiàn)程序控制下的連續(xù)(或非連續(xù))的物件輸送和工件運(yùn)動(dòng),同時(shí)系統(tǒng)能夠及時(shí)感知各個(gè)部位的相關(guān)信息,及時(shí)予以正確的處置和調(diào)整,甚至可以應(yīng)對(duì)某些意外的事件,從而能夠滿足在各種不同廠房、不同生產(chǎn)工藝、不同生產(chǎn)形態(tài)下的生產(chǎn)需要,可廣泛應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、農(nóng)機(jī)、家電、輕工、化工、煙草等諸多行業(yè)的大批量自動(dòng)化生產(chǎn)線以及大型物流立體倉儲(chǔ)系統(tǒng),因此,智能輸送系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展已得到現(xiàn)代制造業(yè)、物流倉儲(chǔ)業(yè)的廣泛關(guān)注和高度重視[1].

自行小車懸掛輸送系統(tǒng)以電軌自行小車式懸掛輸送系統(tǒng)為主要代表,典型產(chǎn)品有單軌懸掛輸送系統(tǒng)(見圖1)、多軌(包括雙軌、三軌等)重載懸掛輸送系統(tǒng)(見圖2)等,它在我國是隨著近年來以汽車整車自動(dòng)化生產(chǎn)線為主的現(xiàn)代化大規(guī)模流水線作業(yè)水平的提高而快速發(fā)展起來,特別是近10年尤為顯著.從技術(shù)層面看,隨著我國對(duì)外開放,打開國門,大大推動(dòng)和加快了引入國際先進(jìn)的生產(chǎn)線及技術(shù)工藝,由此推動(dòng)了我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)從無到有、從弱到強(qiáng)的發(fā)展歷程.目前,國內(nèi)的生產(chǎn)廠家已基本打破了國際企業(yè)的技術(shù)壟斷,部分企業(yè)自主研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品已達(dá)到國際先進(jìn)水平,證明著我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)正在快速發(fā)展與崛起.

圖1 單軌懸掛輸送系統(tǒng)Fig.1 Intelligent mono-rail suspended conveyer system

圖2 用于大型客車車箱涂裝作業(yè)的雙軌環(huán)形懸掛輸送系統(tǒng)Fig.2 Double-rail surrounded suspended conveying system for dragon bus painting line

圖1為某單軌懸掛輸送系統(tǒng)的示意圖,表面上看與普通的懸掛輸送系統(tǒng)并沒有多大差別,但作為自行小車懸掛輸送系統(tǒng),它與傳統(tǒng)的空中積放鏈輸送裝備相比較,具有噪音小、靈活性強(qiáng)、功能多、布置靈活、工作安全可靠等特點(diǎn),它被稱為空中懸掛式RGV(Rail Guided Vehicle System)自動(dòng)輸送系統(tǒng).

圖3 移動(dòng)總線控制系統(tǒng)Fig.3 Moving PROFIBUS control system

自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢(shì)特別體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)一般采用觸滑供電及移動(dòng)總線控制(見圖3),具有起重、運(yùn)輸、空中貯存、組織生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送、動(dòng)態(tài)顯示、自動(dòng)認(rèn)址、自動(dòng)積放、故障自診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能[2].

(2)按照工藝布置的要求設(shè)置懸掛軌道,懸掛軌道上設(shè)有多臺(tái)自行承載車,承載車自帶可編程控制器(PLC),具有變頻調(diào)速功能.

(3)采用了適合于自行小車式懸掛輸送系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別和智能編碼信號(hào)傳輸控制系統(tǒng).不同的承載車能夠同時(shí)完成多種工件的輸送、生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)、與管理層設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)與通信,實(shí)現(xiàn)立體網(wǎng)絡(luò)輸送,滿足現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)的需要.

(4)它的工件抱具系統(tǒng)能按照工件工藝動(dòng)作的要求自動(dòng)開閉、自動(dòng)抓取、準(zhǔn)確定位與積放,工作安全可靠.工件抱具和升降系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)工件的傾斜、搖擺、翻轉(zhuǎn)等功能,滿足涂裝、焊裝和總裝等不同的工藝要求.

2 我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的應(yīng)用與市場(chǎng)前景

憑借性能上的明顯優(yōu)勢(shì),自行小車懸掛輸送系統(tǒng)目前在汽車整車及關(guān)鍵零部件、工程機(jī)械制造等領(lǐng)域的自動(dòng)化流水線上的應(yīng)用快速增長,據(jù)統(tǒng)計(jì),目前國內(nèi)約60%以上的汽車整車企業(yè)已經(jīng)運(yùn)用了自行小車懸掛輸送系統(tǒng),尤其是近年來所新建的汽車整車廠.工程機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)也開始采取批量化、流水化作業(yè),對(duì)自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的需求也明顯增長.

2.1 自行小車懸掛輸送系統(tǒng)市場(chǎng)需求逐步增長,市場(chǎng)空間增大

據(jù)近幾年的不完全統(tǒng)計(jì),2008年、2009年和2010年我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的市場(chǎng)需求量分別為6.12,8.30,10.87億元.考慮到我國汽車制造業(yè)、工程機(jī)械制造業(yè)的迅猛增長,以及其他相關(guān)制造業(yè)未來對(duì)自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的需求,預(yù)計(jì)到“十二五”末,我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)市場(chǎng)需求總量將超過40億元,詳見表1和圖4.

隨著我國企業(yè)生產(chǎn)裝備自動(dòng)化水平的提高,以及物流倉儲(chǔ)等行業(yè)的需求拉動(dòng),“十二五”期間自行小車懸掛輸送系統(tǒng)將進(jìn)入高速發(fā)展階段,其市場(chǎng)需求將逐漸增加,主要原因是自行小車懸掛輸送代表了當(dāng)今世界現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)流程中輸送裝備與技術(shù)的主要發(fā)展方向,隨著生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化程度的逐步提高,自行小車懸掛輸送系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械、家電、輕工、化工、煙草等制造行業(yè)也將開始得到推廣應(yīng)用,并呈逐步擴(kuò)大的趨勢(shì).

表1 我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)市場(chǎng)需求情況及2011—2015年的預(yù)測(cè)Tab.1 Market requirement of suspended vehicle conveyer systems in China and its forecast in 2011-2015

圖4 我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)市場(chǎng)需求情況及2011—2015年的預(yù)測(cè)Fig.4 Market requirement of suspended vehicle conveyer systems in China and its forecast in 2011-2015

2.2 多軌重載自行小車懸掛輸送系統(tǒng)逐漸得到推廣,應(yīng)用前景良好

多軌重載自行小車懸掛輸送系統(tǒng)近幾年已逐步得到較多的應(yīng)用,因?yàn)樗男阅芨鼉?yōu)越且承載能力更強(qiáng).該輸送系統(tǒng)主要包括有雙軌小車懸掛輸送系統(tǒng)[3]、三軌小車懸掛輸送系統(tǒng)、重載矩形自行小車懸掛輸送系統(tǒng)等.多軌重載自行小車懸掛輸送系統(tǒng)是近幾年逐漸研制成功的,特別是重載矩形自行小車懸掛輸送系統(tǒng),它是我國自主研發(fā)的創(chuàng)新型產(chǎn)品,其技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平,并填補(bǔ)了我國在此領(lǐng)域的空白.為此,依靠我國的自主開發(fā)與生產(chǎn)能力,可以不斷地滿足眾多領(lǐng)域?qū)Χ嘬壷剌d自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的需求,同時(shí)隨著此產(chǎn)品的不斷成熟,可以部分或全部替代進(jìn)口,甚至走向國外,市場(chǎng)空間和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嘣龃?

我國現(xiàn)今已有許多應(yīng)用多軌重載自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的實(shí)例.如國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)建成的大客車車身整體電泳輸送生產(chǎn)線、重卡車架整體涂裝輸送生產(chǎn)線和工程機(jī)械大結(jié)構(gòu)件整體涂裝輸送生產(chǎn)線的投產(chǎn)使用,極大地改變了傳統(tǒng)落后的大型車車身涂裝工藝,顯著提高了車體的外觀質(zhì)量和涂層耐用性,大大縮小了我國大型汽車和工程機(jī)械與發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品在涂裝工藝上的差距.目前,上述生產(chǎn)線新技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)汽車和工程機(jī)械行業(yè)產(chǎn)生較大影響,下一步預(yù)期可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用到機(jī)械制造、農(nóng)機(jī)、船舶、機(jī)車、電站等行業(yè)領(lǐng)域的焊裝、涂裝、總裝、沖壓四大生產(chǎn)線上,用以完成機(jī)床床身、底座、農(nóng)機(jī)機(jī)架、大型沖壓件及重載、寬體的大型結(jié)構(gòu)件、焊接件的全自動(dòng)輸送.近年來,國內(nèi)的智能輸送裝備生產(chǎn)廠在廈門金龍旅行車有限公司、安徽江淮汽車股份有限公司涂裝輸送生產(chǎn)線等項(xiàng)目上,與日本、德國等世界先進(jìn)的自動(dòng)化裝備公司競爭,憑借我國生產(chǎn)廠獨(dú)創(chuàng)的變軌技術(shù)、三軌懸掛、雙軌中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)和先進(jìn)的雙層平移車與精確對(duì)接技術(shù)、帶式提升技術(shù)以及價(jià)格和服務(wù)等方面的諸多優(yōu)勢(shì),在競標(biāo)中頻頻中標(biāo),并獲得汽車生產(chǎn)廠的好評(píng).

3 我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

國務(wù)院頒發(fā)的《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中明確了我國高端裝備制造業(yè)的發(fā)展方向,并指出“需強(qiáng)化基礎(chǔ)配套能力,積極發(fā)展以數(shù)字化、柔性化及系統(tǒng)集成技術(shù)為核心的智能制造裝備”,而自行小車懸掛輸送系統(tǒng)作為智能制造裝備的基礎(chǔ)系統(tǒng),也正向著數(shù)字化、柔性化、系統(tǒng)集成化方向發(fā)展,技術(shù)含量越來越高,市場(chǎng)應(yīng)用范圍也將不斷擴(kuò)大.

目前,我國自行小車懸掛輸送系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模,在湖北、江蘇、河北、山西等地已經(jīng)形成良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),比如湖北黃石市已擁有10余家從業(yè)企業(yè),形成了一個(gè)產(chǎn)業(yè)集群和比較完整的自行小車懸掛輸送系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈,湖北省還通過政策扶持,出臺(tái)了“黃石智能輸送裝備高新技術(shù)特色產(chǎn)業(yè)基地”的指導(dǎo)文件,對(duì)建設(shè)、發(fā)展和壯大我國智能輸送裝備行業(yè)的產(chǎn)業(yè)集群,推動(dòng)該行業(yè)技術(shù)水平的進(jìn)一步提升有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義.

我國從事自行小車懸掛輸送系統(tǒng)開發(fā)與制造的生產(chǎn)企業(yè),目前正在搶抓機(jī)遇,實(shí)行產(chǎn)學(xué)研合作,不斷加大科技投入,提升企業(yè)的科技開發(fā)與自主創(chuàng)新能力.從技術(shù)層面上看,生產(chǎn)企業(yè)將重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面入手,著力提升懸掛輸送系統(tǒng)產(chǎn)品的技術(shù)含量和市場(chǎng)競爭力:①自行小車懸掛輸送系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展和提升技術(shù)的研究及關(guān)鍵產(chǎn)品的研制;②面向現(xiàn)代制造業(yè)先進(jìn)工藝流程的基于模塊化設(shè)計(jì)的輸送系統(tǒng)快速搭建技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)研究;③與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化密切相關(guān)的AGV(Automatic Guided Vehicle)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬設(shè)計(jì)與系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用研究等.

實(shí)踐證明,我國自行小車懸掛輸送裝備制造業(yè)已經(jīng)通過堅(jiān)持不懈的自主技術(shù)創(chuàng)新取得了快速發(fā)展,并逐步趕超國際先進(jìn)水平.在新的歷史機(jī)遇面前,必將繼續(xù)快步前行,不斷取得新的突破與進(jìn)展,為我國的現(xiàn)代制造業(yè)和物流業(yè)源源不斷地提供更為先進(jìn)、可靠的智能輸送系統(tǒng),為我國從制造大國走向制造強(qiáng)國提供現(xiàn)代輸送裝備與技術(shù)的有力支持.

[1]朱宏輝.物流自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.ZHU Honghui.Design and application for logistics automatic systems[M].Beijing:Publishing House of Chemical Industry,2005.

[2]崔志遠(yuǎn).連續(xù)搬運(yùn)機(jī)械網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2008(9):10-12.CUI Zhiyuan.Building of continous hangdling machinery data sharing network plat form[J].Hoisting and Conveying Machinery,2008(9):10-12.

[3]黃大巍,高秀華,劉宏學(xué).新型雙軌自行輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2006(4):39-41.HUA NG Dawei,GAO Xiuhua,LIU Hong xue.Design and computation of automated conveying of late-model double-track vehicle[J].Hoisting and Conveying Machinery,2006(4):39-41.