浅谈自行小车输送系统交接工位定位装置

白龙飞 翟振宇 冉立功 张灿 张鹏鹏(长城汽车股份有限公司技术中心 河北省汽车工程技术研究中心,保定 071000) 摘要:主要介绍了自行小车输送系统在交接工位的定位装置并对其优缺点进行分析,根据不同交接方案或定位精度要求,对定位装置类型的选择进行指导。关键词:焊装车间、自行小车、交接工位、定位装置。TH13 B中图分类号: 文献标识码:

Automobile Technology & Material - - Production Equipment -

1 前言

各大汽车整车厂焊装车间内机器人广泛应用于焊接、搬运等工位,对于不同线体之间的搬运单纯依靠机器人很难实现转接功能,在整个生产线体规划时往往需要增加输送设施对其进行配合完成最终的转接。近年来自行小车输送系统广泛应用于焊装车间分总成、总成等工件及物料的输送转接线,在整个生产线体中自行小车输送系统主要功能是完成输送载荷的搬运转接。

自行小车输送系统在整个输送过程中对设备的定位精度要求不高,但是在自行小车带载荷与线体交接时需要较高的定位精度,尤其是一些需要机器人直接在自行小车吊具上抓放载荷的方案设计时,需要自行小车能够达到很高的重复定位精度要求,以满足机器人的正常抓取。

若想确保自行小车在交接工位实现高精度的定位,在配有电气控制的同时,还应增加相应的机械定位装置。常用的机械定位装置有小车夹紧 器、吊具夹紧器、吊具定位机构等形式。在定位装置使用过程中往往需要配合平衡轨或导向同时对自行小车进行空间定位,以确保自行小车的重复定位精度,最终实现所输送的载荷能够完成正常的搬运及转接。

2 小车夹紧器

小车夹紧器是一种对自行小车车组定位杆进行夹紧的定位装置,在使用过程中一般需要配合平衡轨同时对自行小车进行定位。小车夹紧器通常安装在交接工位的铝合金轨道上,通过安装卡板使其与铝合金轨道进行固定,安装简单,便于调节。

小车夹紧器主要由驱动装置、夹紧装置组成, 1驱动装置以电机驱动、气缸驱动为主,如图 所示。当电气开关感受到自行小车运行到交接工位时,小车夹紧器驱动装置会被触发,使其带动夹紧装置对小车车组上的定位杆进行夹紧。小车夹紧器可以对自行小车的运行方向进行限制并配合平衡轨(平衡轨可以确保自行小车吊具在交接工位时的水平状态)对小车在交接工位的定位状态进行限制,从而确保自行小车车组在交接工位的定位精度,最终满足交接需求。

1988—),作者简介:白龙飞( 男,助理工程师,研究方向为汽车整车厂焊装车间工艺设备规划及选型、招标、项目施工管理等。

图1 小车夹紧器

优点:各厂家已标准化,无需前期设计,减少设计仿真环节;该装置采用模块化设计,结构简单,方便安装;该装置通过整体设备电控系统PLC、电磁阀、检测开关等控制驱动装置的动作,实现设备自动运行,控制原理简单,方便后期维护。缺点:

a.定位精度差:小车夹紧器只是对小车车组进行夹紧定位,可以有效确保小车车组在交接位置的重复定位精度。但最终实现与线体交接的是吊具,而小车车组与吊具是通过活动的机械结构连接在一起的,不同吊具与小车车组的装配会存在误差,因此吊具在交接工位的重复定位精度会存在不同程度的差异,可见小车夹紧器只是对自行小车进行了间接定位,无法消除累计误差。

b.当交接定位精度要求过高时,无法满足交接需求,如机器人直接在自行小车吊具上对载荷进行抓放交接时。

3 吊具夹紧器

吊具夹紧器是一种直接对自行小车吊具进行夹紧定位的定位装置,吊具夹紧器可以在不同方向对自行小车吊具进行定位限制,从而实现吊具在交接工位的空间定位。吊具夹紧器应安装在牢固位置,确保安装基准的稳定性。吊具夹紧器可以独立使用,也可以配合导向装置使用,从而实现自行小车在交接工位的定位功能。

吊具夹紧器主要由驱动装置和夹紧装置组成,驱动装置一般采用气缸来提供动力输出。当电气开关感受到自行小车运行到交接工位时,吊具夹紧器驱动装置会被触发,带动夹紧装置对自行小车吊具直接进行定位夹紧(吊具上可以安装夹紧定位机构也可以对吊具本身直接进行夹紧定 位),从而确保自行小车吊具在交接工位的定位精2度,最终满足交接需求,如图 所示。

PLC优点:该装置通过整体设备电控系统 、电磁阀、检测开关等控制驱动装置的动作,实现设备自动运行,控制原理简单,方便后期维护;定位精度高,吊具夹紧器直接对吊具进行定位,最终定位状态不受小车车组与吊具连接误差的影响,可有效消除因对自行小车车组夹紧定位导致的累计误差,大大提高了自行小车吊具在交接工位的空间定位精度。

缺点:吊具夹紧器需要根据具体的交接方案进行设计并需要对设计结果进行仿真模拟;吊具夹紧装置对安装环境要求较高,在交接工位需要有牢固稳定的安装位置;吊具夹紧器一般体积较大,安装位置需要根据具体工况及周围环境进行选择。

4 吊具定位机构

吊具定位机构是一种对自行小车吊具进行定位限制的定位装置,主要由固定部分和移动部分组成,固定部分安装在交接工位固定处,移动部分安装在自行小车吊具上。该定位装置一般适用于交接工位为升降形式且吊具为非张合抱臂式的交3接工位,如图 所示。

该吊具定位机构可以在交接工位实现自行小车吊具与小车车组分离操作。在运行过程中,自行小车下降,使小车吊具完全降落在吊具定位固定结构上,该状态下小车吊具定位精度不受小车车组与吊具连接误差的影响,实现吊具的直接定位,消除间接定位误差,最终满足交接需求。

优点:结构简单,为单纯的机械结构无需另外

增加电气控制系统;定位精度高,吊具定位机构可以对自行小车吊具与小车车组实现分离操作,最终定位状态不受小车车组与吊具连接误差的影响,可有效消除因对自行小车车组夹紧定位导致的累计误差,大大提高了自行小车吊具在交接工位的空间定位精度。

缺点:结构局限性较大,比较适用于具有升降功能的交接工位;对线体周围环境及工矿要求较高,需有牢固稳定的安装位置且不能影响周围设备的正常运行。

5 定位装置的选择

自行小车定位装置的选择主要取决于线体的交接方案。

小车夹紧器:当交接工位为升降机带自行小车且自行小车带载荷直接与置台等机械装置进行交接时,往往只需在交接工位铝合金轨道上安装小车夹紧器并配合平衡轨形式便能满足线体交接工位的交接精度,可以确保线体正常交接。

吊具夹紧器:当交接工位为机器人直接在小车吊具上抓放载荷且交接工位不带升降功能时,可根据具体交接方案及吊具形式设计吊具夹紧器直接对小车吊具进行夹紧定位,该种定位装置可 以确保较高的交接定位精度,从而确保机器人在小车吊具上的正常抓放件。

吊具定位机构:当交接工位为机器人直接在小车吊具上抓放工件且交接工位带升降功能,同时小车吊具为非张合抱臂式类型时,可以设计机械定位机构,从而实现小车吊具与小车车组分离,确保吊具定位精度满足交接要求。

自行小车定位装置的选择不是一成不变的,各种定位形式是相辅相成的,没有一个清晰的界限,需要根据具体的交接方案、交接工位的实际工况及设备形式对定位装置进行选择,设计、模拟、优化,最终确定自行小车定位装置的形式及方案,从而确保自行小车在交接工位的空间定位精度,使系统交接更加精准、稳定。

6 结束语

随着汽车整车厂自动化程度的不断提升,自行小车输送系统的不断应用,整个生产系统对自行小车在交接工位的定位精度要求越来越高,常规的小车夹紧器已经无法满足交接精要求,在方案规划时必须不断提升,尽最大可能降低累计误差,将间接误差降到最低,从而使自行小车定位精度得到提高,最终满足线体的各种交接方案,提升整个车间的可动率。

自行小车不同的定位装置是随着线体交接方案的需求诞生的,在自行小车输送系统不断发展的将来,自行小车定位装置的形式也会得到不断的创新与发展,但是最简单有效的定位形式是我们的追求。

吊具导向装置夹紧块吊具夹紧轴连接轴曲柄连接杆驱动气缸

驱动电机安装卡板夹紧机构 铝合金轨道车组定位杆

定位移动结构定位固定结构

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