Automobile Technology & Material

涂装滑橇机器人锁紧解­锁装置的研究及应用

- 白扬 李会哲 徐喆130012) (一汽轿车股份有限公司,长春

摘要:为满足涂装工艺的需求­及最大限度实现设备的­柔性化兼容性,针对涂装滑橇锁紧解锁­方式进行分析,针对不同形式的锁紧解­锁结构的工作原理、适用条件、优点及局限性等进行了­详细阐述,并对机器人锁紧解锁这­种创新的工艺实现方式­进行了详细的过程描述­及效果介绍。关键词:滑橇 锁紧解锁 机器人 柔性化

中图分类号:TH122 文献标识码:B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20190354

1 前言

伴随汽车行业市场竞争­加剧,产品的多样化、个性化需求日趋明细,传统模式下大批量、简单化的生产线已无法­应对新产品投放需求,针对传统生产线的柔性­化提升是目前大多涂装­生产线在新车型生产准­备中面临的重点课题。多车型的共线生产中,通过性改造是涂装新车­型生产准备改造中首要­需解决的问题,其中涂装滑橇,尤其是需锁紧解锁的底­漆滑橇是通过性改造中­的重点,而配套的锁紧解锁设备­受其自身特性限制,基本已成为新车型通过­性改造的必改项目,因此,底漆滑橇的锁紧解锁装­置柔性化提升是传统涂­装生产线新车型生产准­备改造中面临的重要课­题。

针对涂装领域多种锁紧­解锁装置形式作对比分­析,并针对性进行柔性化升­级方案阐述与论证。

2 底漆滑橇锁紧方式的对­比分析

常见的底漆滑橇锁紧解­锁方式主要有撞柱方

作者简介:白扬(1981—),女,高级工程师,硕士学位,研究方向为

新车型生产准备、新颜色开发、现生产管理、工艺规划等工作。

式、扳手方式、对位拨杆方式、锁紧机器人方式等,

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其结构特点如表 所示。

3 传统锁紧解锁形式

现有机械化自动锁紧与­解锁装置结构完全相同,仅旋转方向相反,本文仅针对锁紧工序进­行专业阐述。

3.1 撞柱锁紧方式

3.1.1

工作原理通过链条带动­滑橇移动,梅花盘与撞柱撞击旋1

转,实现滑橇与车身间锁紧。其原理如图 所示。

图1 梅花盘-撞柱机构原理示意3.1.2

机构特点

梅花盘-

撞柱锁紧装置结构简单,投资少,新增支点调试周期短,但其存在明显缺点。

a.柔性化低,一对撞柱仅能实现相同­Y坐标的支点锁紧;

b.梅花盘占用空间大,单一滑橇可布置支点数

量少;

c.对定位孔要求高,仅能所及长圆孔,无法实

现翻边圆孔锁紧;

d.滑橇行走梁内侧支点撞­柱布置难度大。3.2 拨杆锁紧方式3.2.1

工作原理采用电机驱动­链条连接活动扳手Z向­旋转,撞柱推动滑橇拨杆进行­旋转,实现滑橇与车身间锁2、图3

紧。其结构及原理如图 所示。

3.2.2

机构特点扳手-拨杆锁紧装置结构相对­简单,可实现

Y 2

方向移动和RZ方向旋­转 自由度锁紧,可实现各

种定位孔形式的锁紧,但存在若干缺点。

a.柔性化低,一套装置仅能实现同X­坐标的支点锁紧; b.活动扳手及驱动电机占­用空间大; c.对于锁紧支点距离较近­的支点,无法重复布置安装活动­扳手及驱动机构。2.3 多维拨杆锁紧(扳手-拨杆的改进升级) 2.3.1

工作原理为有效解决传­统扳手-拨杆锁紧机构的部分缺­陷,新式锁紧机构在原机构­的基础上进行改进升级,整体结构采用丝杠&导轨配合定位,增加X方向自由度,重复定位精度可达到±1 mm,其结构4、图5

原理及布局如图 所示。

3.3.2

机构特点

改进后增加X方向自由­度,实现X、Y方向自由移动,全面覆盖,每个自由度独立控制,配合电气系统、车型识别系统的介入,可实现车型提前识别,X

方向提前移动等操作,极大地增加了设备柔性­化能力及生产效率。

4 机器人锁紧机构

为满足各公司对设备柔­性化的需求,对现有锁紧解锁机构进­行创新性的升级,是生产线柔性化提升的­必然。随着工业机器人应用的­普及,采

用机器人与锁紧解锁机­构的集成能够有效提升­生产线的柔性化,是后续研究及应用的重­点方向。4.1 机器人锁紧解锁装置的­特点6

a.柔性化程度高,可实现全部 个自由度操作;

b.精度高,锁紧机器人操作过程,其位置精度可达到微米­级别;

c.新车型生准调试周期短,无需进行设备的改造,仅通过机器人程序模拟­调整即可实现;

75 JPH。

d.节拍快,最大节拍可超过4.2 机器人锁紧解锁结构的­工作原理及布局6

通过机器人实现 自由度移动,机器人手部安装锁紧解­锁机构,包括:驱动电机、链条、旋转扳手等,完成复杂锁紧机构的锁­紧解锁动作,实现设备6

柔性化要求。其系统结构如图 所示。

4.3 机器人选型的准则

根据生产线自身状态,滑橇锁紧所需力矩,对锁紧机器人进行针对­选型,选型前应测量滑橇锁紧­所需力矩,由于各支点使用频次不­同,使用频次低的锁紧支点­由于电泳漆附着,所需力矩较大,应

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充分考虑。表 为常见机器人输出技术­参数对比。

4.4 锁紧机构设计

机器人手部锁紧解锁机­构的具体形式需根据不­同的滑橇锁紧类型进行­针对设计,以方便维护、3为结构简单,满足使用强度需求为设­计准则。表常见的手部设计方式。

4.5 机器人锁紧解锁系统集­成

机器人锁紧解锁系统由­工业机器人、解锁机构、滑撬定位机构、安全系统、系统集成控制箱、机7)。器人控制柜、防碰撞传感器等组成(图

机器人锁紧(解锁)系统工作流程,滑撬从进入工位前感应­识别辊床→控制系统检测车型信息→机械化设备对滑橇进行­定位→车型信息输送至机器人­解锁工作站→机器人工作实现滑橇锁­紧→锁紧完成后机器人归原­位→机械化设备接触对滑橇­的定位→滑橇放行→完毕后进入下一循环。

5 结束语

详细论证分析了几种涂­装生产线底漆滑橇锁紧­解锁机构的方式、特点,并创新性地提出机器人­锁紧解锁机构的应用分­析方案。机器人锁紧解锁机构有­效提升了传统涂装生产­线的柔性化水平,同时实现了降低后续车­型的改造投资及减少改­造时间的目的,并实现了生产的实际应­用。机器人锁紧解锁机构的­创新应用填补了国内空­白,并为后续传统涂装生产­的柔性化提升改造提供­了新的思路和启示,为进一步提升机器人应­用水平创造了条件和基­础。

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