自行小车悬挂输送系统的研究现状与发展趋势

余汪洋

(湖北省机电研究设计院 湖北 武汉 430070)

1 自行小车悬挂输送系统的形成及主要特点

智能输送系统是用现代信息技术进行操作与控制的自动化输送系统.系统按照作业流程的需要,可以实现程序控制下的连续(或非连续)的物件输送和工件运动,同时系统能够及时感知各个部位的相关信息,及时予以正确的处置和调整,甚至可以应对某些意外的事件,从而能够满足在各种不同厂房、不同生产工艺、不同生产形态下的生产需要,可广泛应用于汽车、工程机械、农机、家电、轻工、化工、烟草等诸多行业的大批量自动化生产线以及大型物流立体仓储系统,因此,智能输送系统及相关技术的发展已得到现代制造业、物流仓储业的广泛关注和高度重视[1].

自行小车悬挂输送系统以电轨自行小车式悬挂输送系统为主要代表,典型产品有单轨悬挂输送系统(见图1)、多轨(包括双轨、三轨等)重载悬挂输送系统(见图2)等,它在我国是随着近年来以汽车整车自动化生产线为主的现代化大规模流水线作业水平的提高而快速发展起来,特别是近10年尤为显著.从技术层面看,随着我国对外开放,打开国门,大大推动和加快了引入国际先进的生产线及技术工艺,由此推动了我国自行小车悬挂输送系统从无到有、从弱到强的发展历程.目前,国内的生产厂家已基本打破了国际企业的技术垄断,部分企业自主研发的相关产品已达到国际先进水平,证明着我国自行小车悬挂输送系统正在快速发展与崛起.

图1 单轨悬挂输送系统Fig.1 Intelligent mono-rail suspended conveyer system

图2 用于大型客车车箱涂装作业的双轨环形悬挂输送系统Fig.2 Double-rail surrounded suspended conveying system for dragon bus painting line

图1为某单轨悬挂输送系统的示意图,表面上看与普通的悬挂输送系统并没有多大差别,但作为自行小车悬挂输送系统,它与传统的空中积放链输送装备相比较,具有噪音小、灵活性强、功能多、布置灵活、工作安全可靠等特点,它被称为空中悬挂式RGV(Rail Guided Vehicle System)自动输送系统.

图3 移动总线控制系统Fig.3 Moving PROFIBUS control system

自行小车悬挂输送系统的众多优势特别体现在以下几个方面:

(1)一般采用触滑供电及移动总线控制(见图3),具有起重、运输、空中贮存、组织生产、实现自动输送、动态显示、自动认址、自动积放、故障自诊断、远程监控等功能[2].

(2)按照工艺布置的要求设置悬挂轨道,悬挂轨道上设有多台自行承载车,承载车自带可编程控制器(PLC),具有变频调速功能.

(3)采用了适合于自行小车式悬挂输送系统的自动识别和智能编码信号传输控制系统.不同的承载车能够同时完成多种工件的输送、生产计划下达、与管理层设备的联网与通信,实现立体网络输送,满足现代化大批量生产的需要.

(4)它的工件抱具系统能按照工件工艺动作的要求自动开闭、自动抓取、准确定位与积放,工作安全可靠.工件抱具和升降系统还能实现工件的倾斜、摇摆、翻转等功能,满足涂装、焊装和总装等不同的工艺要求.

2 我国自行小车悬挂输送系统的应用与市场前景

凭借性能上的明显优势,自行小车悬挂输送系统目前在汽车整车及关键零部件、工程机械制造等领域的自动化流水线上的应用快速增长,据统计,目前国内约60%以上的汽车整车企业已经运用了自行小车悬挂输送系统,尤其是近年来所新建的汽车整车厂.工程机械生产企业也开始采取批量化、流水化作业,对自行小车悬挂输送系统的需求也明显增长.

2.1 自行小车悬挂输送系统市场需求逐步增长,市场空间增大

据近几年的不完全统计,2008年、2009年和2010年我国自行小车悬挂输送系统的市场需求量分别为6.12,8.30,10.87亿元.考虑到我国汽车制造业、工程机械制造业的迅猛增长,以及其他相关制造业未来对自行小车悬挂输送系统的需求,预计到“十二五”末,我国自行小车悬挂输送系统市场需求总量将超过40亿元,详见表1和图4.

随着我国企业生产装备自动化水平的提高,以及物流仓储等行业的需求拉动,“十二五”期间自行小车悬挂输送系统将进入高速发展阶段,其市场需求将逐渐增加,主要原因是自行小车悬挂输送代表了当今世界现代化工业生产流程中输送装备与技术的主要发展方向,随着生产自动化、智能化程度的逐步提高,自行小车悬挂输送系统在农业机械、家电、轻工、化工、烟草等制造行业也将开始得到推广应用,并呈逐步扩大的趋势.

表1 我国自行小车悬挂输送系统市场需求情况及2011—2015年的预测Tab.1 Market requirement of suspended vehicle conveyer systems in China and its forecast in 2011-2015

图4 我国自行小车悬挂输送系统市场需求情况及2011—2015年的预测Fig.4 Market requirement of suspended vehicle conveyer systems in China and its forecast in 2011-2015

2.2 多轨重载自行小车悬挂输送系统逐渐得到推广,应用前景良好

多轨重载自行小车悬挂输送系统近几年已逐步得到较多的应用,因为它的性能更优越且承载能力更强.该输送系统主要包括有双轨小车悬挂输送系统[3]、三轨小车悬挂输送系统、重载矩形自行小车悬挂输送系统等.多轨重载自行小车悬挂输送系统是近几年逐渐研制成功的,特别是重载矩形自行小车悬挂输送系统,它是我国自主研发的创新型产品,其技术已经达到国际先进水平,并填补了我国在此领域的空白.为此,依靠我国的自主开发与生产能力,可以不断地满足众多领域对多轨重载自行小车悬挂输送系统的需求,同时随着此产品的不断成熟,可以部分或全部替代进口,甚至走向国外,市场空间和应用领域将不断增大.

我国现今已有许多应用多轨重载自行小车悬挂输送系统的实例.如国内企业自主研发建成的大客车车身整体电泳输送生产线、重卡车架整体涂装输送生产线和工程机械大结构件整体涂装输送生产线的投产使用,极大地改变了传统落后的大型车车身涂装工艺,显著提高了车体的外观质量和涂层耐用性,大大缩小了我国大型汽车和工程机械与发达国家同类产品在涂装工艺上的差距.目前,上述生产线新技术已经在国内汽车和工程机械行业产生较大影响,下一步预期可以进一步推广应用到机械制造、农机、船舶、机车、电站等行业领域的焊装、涂装、总装、冲压四大生产线上,用以完成机床床身、底座、农机机架、大型冲压件及重载、宽体的大型结构件、焊接件的全自动输送.近年来,国内的智能输送装备生产厂在厦门金龙旅行车有限公司、安徽江淮汽车股份有限公司涂装输送生产线等项目上,与日本、德国等世界先进的自动化装备公司竞争,凭借我国生产厂独创的变轨技术、三轨悬挂、双轨中间驱动技术和先进的双层平移车与精确对接技术、带式提升技术以及价格和服务等方面的诸多优势,在竞标中频频中标,并获得汽车生产厂的好评.

3 我国自行小车悬挂输送系统的发展趋势

国务院颁发的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确了我国高端装备制造业的发展方向,并指出“需强化基础配套能力,积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备”,而自行小车悬挂输送系统作为智能制造装备的基础系统,也正向着数字化、柔性化、系统集成化方向发展,技术含量越来越高,市场应用范围也将不断扩大.

目前,我国自行小车悬挂输送系统产业已初具规模,在湖北、江苏、河北、山西等地已经形成良好的产业基础,比如湖北黄石市已拥有10余家从业企业,形成了一个产业集群和比较完整的自行小车悬挂输送系统产业链,湖北省还通过政策扶持,出台了“黄石智能输送装备高新技术特色产业基地”的指导文件,对建设、发展和壮大我国智能输送装备行业的产业集群,推动该行业技术水平的进一步提升有很强的指导意义.

我国从事自行小车悬挂输送系统开发与制造的生产企业,目前正在抢抓机遇,实行产学研合作,不断加大科技投入,提升企业的科技开发与自主创新能力.从技术层面上看,生产企业将重点从以下几个方面入手,着力提升悬挂输送系统产品的技术含量和市场竞争力:①自行小车悬挂输送系统进一步发展和提升技术的研究及关键产品的研制;②面向现代制造业先进工艺流程的基于模块化设计的输送系统快速搭建技术和系统集成技术研究;③与实现系统智能化密切相关的AGV(Automatic Guided Vehicle)技术、机器人技术、物联网技术、虚拟设计与系统仿真技术的应用研究等.

实践证明,我国自行小车悬挂输送装备制造业已经通过坚持不懈的自主技术创新取得了快速发展,并逐步赶超国际先进水平.在新的历史机遇面前,必将继续快步前行,不断取得新的突破与进展,为我国的现代制造业和物流业源源不断地提供更为先进、可靠的智能输送系统,为我国从制造大国走向制造强国提供现代输送装备与技术的有力支持.

[1]朱宏辉.物流自动化系统设计及应用[M].北京:化学工业出版社,2005.ZHU Honghui.Design and application for logistics automatic systems[M].Beijing:Publishing House of Chemical Industry,2005.

[2]崔志远.连续搬运机械网络数据共享平台建设[J].起重运输机械,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]黄大巍,高秀华,刘宏学.新型双轨自行输送机的设计计算[J].起重运输机械,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.