Lean dip 翻浸输送系统在汽车涂装上的应用

0 引言

现代化车身涂装线的输送系统贯穿于涂装生产线的全过程，是涂装生产线的动脉。采用哪种输送结构和方式不仅决定了整个涂装线的布局，而且会对产品内

在质量产生明显的影响。

传统的悬挂积放式输送系统槽体积大、设备长、涂装线占地面积大，车身顶盖及空腔结构内的空气排不尽，使这些部位磷化、电泳涂装效果不好；还有兜液、沥水不尽、车身带液（水）多、药剂和冲洗用水量大、污水处理量大，均导致涂装成本提高；由于悬挂式输送系统链条轨迹的固定模式，无法实现对不同工艺的优化处理。国内外广泛采用的摆杆链，出人槽角度可达 45°，减小了槽体积、缩短了设备长度，解决了吊具横梁和悬链滴水污染车身的问题，虽然车顶气泡有所缩小，但由于出入槽角度的限制也无法根除车顶气泡。

**涂装输送行业国际水平的德国 Eisenman、Durr 和意大利 Geico 分别研发了车身翻转技术，逐步应用于前处理、电泳工艺，从而克服了摆杆链技术中存在上述问题，缩小了处理槽的容积，降低了运行成本，提高了涂层质量，非常有利于环境保护。本文就 Leandip 翻浸输送系统设计、制造、安装及调试应用进行详细分析和介绍，该产品已经成功应用于贵阳吉利新能源汽车涂装车间，湖北星晖新能源智能汽车涂装车间正在安装调试。

1 Lean dip 翻浸输送系统与摆杆输送系统比较摆杆链输送系统与 Lean dip 翻浸输送系统的结构与工作原理不同，各有优缺点，见表 1。

2 Lean dip 翻浸输送系统工作原理及特点

2.1 Lean dip 翻浸输送系统工作原理

Lean dip 翻浸输送系统是一种新型的前处理电泳涂装用输送设备，用以代替传统悬挂积放输送机和摆杆式输送机系统，翻浸输送系统是以旋转浸渍方式为

主的间歇或连续输送设备。工件（车身）在旋转框架的顶部，通过摩擦动力滚输送机进行输送。翻浸输送系统作为一种新型的涂装输送设备，其核心是滑橇带动工件在槽体内水平直线运动，并带动翻转机构实现 360°旋转。

安装在槽体两侧的平行轨道，一侧为多个摩擦动力滚床单元输送机，另一侧为无动力轨道。载有车身和电泳底漆橇体的运行小车（以下简称翻浸小车）沿着平行轨道运行并旋转翻浸。间歇运行的翻转系统，旋转站定点安装于槽体外侧。翻转动作由安装在小车上的旋转件与旋转站电机组件来完成。

运行原理：1）车身转挂至翻浸小车后，通过摩擦动力滚床，沿着不同的工位直线运行；2）在槽体入槽位置，进行定点翻转并使车身浸入到工艺槽内；3）在工艺浸槽内，翻浸小车按照工艺时间要求在浸槽内车顶朝上反向向前运行；4）在工件出槽位置，一套翻转装置与入槽处的翻转装置相同，使车身在浸槽末端翻转出槽；5）待所有工艺工序完成后，车身在翻浸小车上转载下线至地面输送系统上；6）空的翻浸小车通过摩擦动力滚床、移行设备、旋转设备等辅助设备返回至上线点。

2.2 Lean dip 翻浸输送系统特点

Lean dip 翻浸输送系统可实现连续式运行翻浸，在浸入即出的浸槽内，工件使用同一套翻转机构进行360°翻转。在工艺较长的浸槽内，车身运行至槽体的翻转位置，当小车处于正确的位置时，控制系统给出准许信号使小车及车身进行 180°翻转。在浸槽入口，当小车处于正确的位置时，电控系统将发出准许信号使小车进行 180°翻转，使车身浸入到工艺槽内。在槽内运行时，在某一位置会有车身的摇摆动作，可以达到±7°的摆动。在工艺槽出口，车身运行至槽体出口的翻转位置，控制系统给出准许信号使小车及车身进行 180° ~0°旋转的翻转。连续运行中翻转的槽体比定点翻转的槽体要长，达到的生产率更高。

Lean dip 翻浸输送系统的特殊结构具有如下主要特点：

1）实现车身 360°旋转翻浸是其*显著的特点，在槽液中车体底部向上，尾部向前，反向前进，再旋转180°出槽，实现反向浸渍，此种输送机使得完成的车身工艺性能好，车身在槽液中翻浸并不停地摆动，使空腔内的槽液得到充分流动，气体被有效赶出，从而提高内腔的涂装质量，解决了困扰前处理电泳多年的技术难题。

2）车体翻浸实现 90°出入槽，大大缩短槽体长度。

3）翻浸系统的另一特点是电气/电子元件都不暴露在具有腐蚀性气体的环境中。

4）采用橇体支点锁紧车身的方式，车身在下部进行支撑，不需要抱具；降低了槽体的有效高度和宽度，减少了因吊具对槽液的污染。

5）翻浸小车可以跳过部分工位直接进入下一个工位进行处理；当某产品不需要翻浸处理时，可以直接快速通过，对混线生产带来了极大方便。

6）由于槽体体积减小，加热的液体能源消耗量降低。

7）由于实现 90°垂直翻浸出入槽，车身腔内液体快速有效排出，工位之间的窜液量减少。

8）输送系统易于清理及维护，特别适用于单品种大批量生产的涂装车间。

9）可实现间歇式翻浸和连续式翻浸作业。

2.3 Lean dip 翻浸输送系统运行翻转小车特点

Lean dip 翻浸运行小车为全旋转运行小车，具有如下特点：

1）在翻浸小车一侧安装有一套机械锁钩用来防止车身在翻转时被甩出。车身转接和没有进入翻转之前，依靠锁钩锁紧旋转轴，使得旋转轴保持水平态，并在水平状态下直线运行。

2）当小车运行至翻转站的位置时，系统已经准备就绪进行翻转。锁具被抬起，机械停止器处于高位，旋转轴处于解锁状态，允许小车进行翻转。翻转系统的动力组件将处于小车的 C 型唇口内进行翻转。

3）当运行小车运行到出槽旋转站时，在重力作用下处于自由状态，车身底部向上，运行到位，翻转站动力系统启动翻转，翻转到位，机械停止器的锁钩沿翻转组件上的高强度圆盘滑动，在重力作用下自动入槽口，即锁止位，小车继续向前直线运行。

2.4 Lean dip 翻浸输送系统转挂特点

在大规模批量生产线，自动转挂工位是影响自动化程度的关键工位之一，其转挂可靠性直接影响整线的运行。该系统车身转挂系统结构简单可靠，如图 1 所示。

2.5 Lean dip 翻浸输送系统翻转站特点

对于间歇试运行系统采用定点翻转，翻转站设在翻转工位，0° ~ 360°翻转工位设一台翻转站，长槽（如脱脂、磷化、电泳具有一定工艺时间要求的）需要设置进槽翻转和出槽翻转 2 个翻转站。翻转站由机架、浮动机架、专用大扭矩电机减速机、钳口和检测装置构成。

2.6 Lean dip 翻浸输送系统轨道特点

安装在槽体两侧的平行轨道，一侧为摩擦动力滚床输送机，另一侧为无动力轨道。摩擦动力滚床输送机为单元模块化设计。同时在一条完整的系统中设置旋转轨道、电动移行轨道，并配以升降机组成了完整的Lean dip 封闭循环系统。

2.7 Lean dip 翻浸输送系统返回特点

返回系统有 2 种方式：一种为水平返回方式，沿着前处理电泳进口和出口位置，水平方向成为闭合回路返回；另一种为垂直方式返回，前处理前后两端设置升降机，空车沿槽体下部返回，电泳线也是前后两端设置升降机，空车沿槽体下部返回。后者可实现更高的生产率。

3 Lean dip 翻浸输送系统设计、安装、调试要点

3.1 Lean dip 翻浸输送系统设计要点

当需要设计一条全新的 Lean dip 系统时，需要确定以下几方面内容。

3.1.1 生产名义节距的确定

根据给定车型*大外形尺寸，按生产量大小确定采用间歇式翻浸还是连续式翻浸，首先做出旋转运行轨迹，确定*大包络线尺寸。名义节距一般比包络线直径大 600 mm，即每侧有 300 mm 的安全距离。

3.1.2 轨道安装高度的确定

先要确定旋转轴的中心高度，一般以槽体外沿平面高出 200 mm 为旋转轴中心高度，以此核定轨道的安装高度。

3.1.3 摩擦动力滚床单元长度的确定

首先确定旋转站动力滚床的长度，再以前后沥水段直线长度确定连接段滚床的长度，还要根据不同工艺段的时间速度要求，以便于控制和传递为原则划分

单元。

3.1.4 摩擦动力滚床单元速度的确定

1）按照工艺要求时间计算出速度；2）核算运行过程中前后车不能相撞；3）核算生产节拍是否满足。

3.1.5 旋转站数量的确定

1）即浸即出槽设置 1 台旋转站；2）有工艺时间要求的（如脱脂、磷化、电泳槽）需要入槽 1 台、出槽 1 台旋转站；3）有沥水要求工位的设置 1 台旋转站。

3.1.6 旋转站功率的确定

首先进行旋转扭矩计算，建立力学模型（如图 2 所示），以某车身 45 JPH 进行受力分析与计算。

图 2 中，旋转轴重力：P1=3 000 N；支撑框架重力：

P2=2 000 N；

功率计算：节拍 45 JPH 旋转站的转速 n=2 r/min，功率 P=Mnη/9 550K，式中，M=18 799.8 N·m，为作用在轴上的扭矩；n=2 r/min，为减速机出轴转速；η=0.95，为减速机机械效率；K=1.2，为启动系数。

计算结果：P=18 799.8×2×0.95/9 550×1.2=3.12 kW，实际选用旋转站功率为 4 kW。

3.1.7 驼峰轨道设计

Lean dip 翻浸输送系统特殊结构可以实现较大角度的摆动，脱脂、磷化、电泳段设计驼峰轨道，用以消除车身表面存留的气泡，摆动角度可达±7°。

3.1.8 返回轨的设计

一般生产节拍≤45 JPH 时采用水平返回方式，＞45 JPH 时采用垂直返回的方式。

3.1.9 电泳底漆橇体的设计

翻浸输送系统对底漆橇体有特殊要求，底漆橇体除了满足车身支撑锁紧要求外，还要满足与翻转小车的结合与锁紧。

3.2 Lean dip 翻浸输送系统安装要点

3.2.1 轨道的安装

1）两侧轨道中心距要相同，摩擦动力轨道一侧也是导向轮行走侧，除了直线度保证外，还要保证侧边的接口平滑过渡；2）要特别注意，因为轨道安装在槽体两侧，槽体宽度方向空槽与盛满液体状态不一致，有变形，轨道一定要留出宽度可调整的位置，确保轨道中心距不变；3）驼峰轨道的安装，高度上要保证驼峰轨道踏面与动力滚床踏面的位置高度关系，确保小车运行时摩擦阻力*小。

3.2.2 导电铜排的安装

1）导电铜排分高、低压段，高、低压段之间充满绝缘材质，接口必须紧密、平滑，容易出现的问题是如果不平滑集电器会起火花；2）导电铜排与车载集电器的间隙要保证一致，容易出现的问题是取电时造成间隙打火花，严重时烧坏集电器；3）保证与轨道绝缘。

3.2.3 旋转站的安装

1）旋转站安装位置 X、Y、Z 3 个方向均可调整为好；2）安装后钳口必须水平；3）要用上线的运行小车调整 3 个方向的位置。

3.3 Lean dip 翻浸输送系统调试要点

3.3.1 翻浸小车的调试

系统安装完成后进入调试程序，**步手动空车试运行，也是验证通过性。空载试车完成后，重载调试，预先按车身*大外形尺寸制作一仿形样件进行试车。全部试车通过，接着按增加 1/3 的数量逐步重载上线调试。

3.3.2 旋转站的调试

旋转站调试*容易发生的问题是运行小车不能正确进入旋转站，需要调试人员在手动程序状态下，精调旋转站的三维坐标位置，确保旋转钳口与旋转头上下间隙均匀，以上下各 1 mm 为宜。由于不同车身内腔空间不同，旋转阻力不一致，还要调整旋转站的驱动预紧力，实测旋转驱动的浮动角度，调试给定弹簧预紧力的大小。

3.3.3 集电器的调试

安装在运行小车上的集电器是在车身摆动的情况下接电，常出现的问题是取电过程中打火花，严重的烧坏电刷。

3.3.4 程序调试

Lean dip 系统运行程序非常复杂，这里不再详细叙述。

4 结语

Lean dip 翻浸输送系统由高度模块化、灵活的传输单元构成，应用于前处理和电泳涂装，产能*高可达80 JPH，可以满足生产线的高产能要求；同时，该系统拥有更好的生产柔性、更紧凑的空间占用、更少的化学品消耗和更低的能耗，从而满足涂装生产在可持续发展方面的各种要求。此外，与传统工艺相比，该系统大大减少了生产线的长度和处理槽的体积 （30%左右），因此能*大程度地优化使用空间，并*终降低运营成本。投资初期造价较摆杆式高，但是综合槽体成本、能源消耗成本、维护和运营成本，还是节省了很大的成本。加之为了适应国内车身技术标准，绝大多数新建涂装线都将采用这种输送方式。