氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)的開發(fā)及應(yīng)用

楊旭磊 韓明軍 鄭武

【摘 要】文章闡述了上汽通用五菱汽車股份有限公司為N300車型出口海外，同步開發(fā)車身焊裝線而采用的氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)的工作原理及相關(guān)應(yīng)用。同時(shí)分析了本次工藝的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，即要求生產(chǎn)節(jié)拍不高、投資成本低、安全要求高、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度等。從降低投資和優(yōu)化工藝等方面提出了具體的實(shí)施辦法，創(chuàng)造性地采用壓縮空氣作為升降動(dòng)力源+人工托動(dòng)滑橇的解決方案，同時(shí)通過各種氣動(dòng)控制、機(jī)械手段，確保員工操作的安全性、便利性，成功地解決了工藝設(shè)計(jì)難點(diǎn)，達(dá)到了很好的效果。

【關(guān)鍵詞】氣動(dòng)控制；滑橇；輸送機(jī)構(gòu)；開發(fā)及應(yīng)用

【中圖分類號】TP27 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）02-0064-03

0 引言

滑橇輸送機(jī)構(gòu)作為一種成熟的輸送形式，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各大汽車廠家。由于滑橇輸送機(jī)構(gòu)定位精度高、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)節(jié)拍快，所以已經(jīng)逐漸成為主流輸送形式。然而，縱觀大多數(shù)汽車廠家，普遍采用的是液壓或者伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)+電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾床的滑橇輸送機(jī)構(gòu)，鮮見將壓縮空氣作為升降動(dòng)力源+人工托動(dòng)滑橇的輸送機(jī)構(gòu)。目前，上汽通用五菱汽車股份有限公司為海外項(xiàng)目開發(fā)的車身焊裝線成功地采用了氣動(dòng)控制的滑撬機(jī)構(gòu)，效果良好，生產(chǎn)線已經(jīng)量產(chǎn)。下面就對此新型輸送機(jī)構(gòu)做簡單闡述。

1 氣動(dòng)控制滑橇機(jī)構(gòu)的工作原理

工作原理如下：2#工位處于降下狀態(tài)時(shí)，工人進(jìn)行焊接，焊接完成后，舉升氣缸1、2伸出，白車身隨著剪刀差機(jī)構(gòu)舉升，檢測到位后，舉升機(jī)構(gòu)停止，此時(shí)（必須保證3#臺也已經(jīng)舉升到位）員工踩下鎖緊腳踏閥，鎖緊氣缸縮回，滑橇鎖緊機(jī)構(gòu)打開，3#員工手工拉滑橇把車身輸送到3#工位，滑橇通過慣性及沖量自動(dòng)進(jìn)3#鎖緊機(jī)構(gòu)。與此同時(shí)，2#員工手工把1#的滑橇連同白車身也一起拉到了2#工位，2#滑橇到位檢測開關(guān)檢測到滑橇后，此時(shí)2#員工手動(dòng)按下下降按鈕，舉升氣缸縮回，滑橇及白車身降下，下降檢測開關(guān)檢測到滑橇下將到位后，氣缸即停止動(dòng)作，用鉤子把雪橇拉回1#工位，進(jìn)入下一循環(huán)。新型輸送機(jī)構(gòu)工作原理如圖1所示。

2 需要解決的問題

結(jié)合以上滑橇機(jī)構(gòu)的工作原理，雖然采用氣缸舉升+人工托運(yùn)的模式，但是只要連接成一條循環(huán)往復(fù)的生產(chǎn)線，不管是自動(dòng)線還是手動(dòng)線，就必須解決工位間、工位內(nèi)的自鎖互鎖問題。

2.1 工位間互鎖

例如，2#工位舉升到位后，2#工位的滑橇鎖緊機(jī)構(gòu)只有在3#工位舉升到位后才可以解鎖，原因是只有各工位都舉升到位，2#滑橇才能在同一高度輸送白車身到3#工位，否則存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 工位內(nèi)互鎖

例如，2#及后面所有的工位的升降操作，只有在滑橇到位且所有夾具均打開情況下才能進(jìn)行；而1#工位則不然，舉升操作必須保證滑橇到位，但只要保證所有夾具均打開就能進(jìn)行下降操作，原因是1#工位滑橇輸送到2#工位后，雖然此時(shí)沒有滑橇，但是仍然滿足下降要求，只有下降到位，才能將零件通過吊具放到位。

3 氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)的開發(fā)難點(diǎn)

3.1 舉升同步問題

眾所周知，空氣可以壓縮，流量較難控制，而把空氣作為動(dòng)力源，就存在空氣壓縮、流量較難控制帶來的種種問題。圖1所示為氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型：在舉升氣缸1、2的共同作用下，將2個(gè)剪刀差機(jī)構(gòu)舉升起來，同時(shí)2個(gè)剪刀差通過同步拉動(dòng)桿連接在一起，由此實(shí)現(xiàn)同步。此結(jié)構(gòu)中，同步拉動(dòng)桿的作用很重要，因?yàn)?個(gè)舉升氣缸很難做到同步（2個(gè)氣缸的進(jìn)氣流量很難調(diào)整到完全一致），而拉動(dòng)桿正好彌補(bǔ)了此缺陷。

3.2 升降停止位置準(zhǔn)確性問題

為解決此問題，采用了“三位五通”中壓控制閥+帶先導(dǎo)式單向閥的控制形式，原理圖如圖2所示，可以實(shí)現(xiàn)到位停止及中間任意位置的暫時(shí)停止。

3.3 滑橇升降檢測問題

升降檢測采用行程開關(guān)檢測，安全可靠且方便維護(hù)（如圖3所示）。

3.4 滑橇到位檢測問題

滑橇自動(dòng)輸送生產(chǎn)線多數(shù)情況下采用接近開關(guān)+光電開關(guān)的形式檢測滑橇機(jī)構(gòu)，我們采用氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)，因此無法采用電控形式；采用氣動(dòng)行程開關(guān)的檢測形式，可以實(shí)現(xiàn)雙向檢測，經(jīng)驗(yàn)證效果良好，完全滿足適用的要求（如圖4、圖5所示）。

3.5 滑橇的鎖緊解鎖問題

（1）滑橇鎖緊問題。滑橇常態(tài)保持鎖緊狀態(tài)，采用“二位五通”單氣控閥控制，在無外界信號輸入情況下保持鎖緊狀態(tài)，鎖緊機(jī)構(gòu)分為2個(gè)部分，由前后2個(gè)氣缸分別控制，滑橇輸送分為2個(gè)狀態(tài)：負(fù)載前進(jìn)；空載回退?；烈客獠繎T性力沖進(jìn)鎖緊機(jī)構(gòu)，由于負(fù)載不同慣性力也不同，所以鎖緊氣缸的鎖緊力也需要設(shè)定不同值?；霖?fù)載前進(jìn)時(shí)，加上負(fù)載外部慣性力大，如圖6所示鎖緊1的鎖緊氣缸的鎖緊力要設(shè)定得高一些；相反，滑橇空載回退時(shí)，需要把縮緊2個(gè)氣缸的力設(shè)低一些，因?yàn)榇藭r(shí)滑橇回退的慣性力小，如果設(shè)定值高，則滑橇不一定能推進(jìn)夾緊機(jī)構(gòu)。

（2）滑橇解鎖問題。滑橇解鎖通過人工踩踏腳踏閥實(shí)現(xiàn)，其中的互鎖自鎖前文已經(jīng)提到，原理如圖7所示，采用腳踏閥的優(yōu)點(diǎn)是員工進(jìn)行其他操作時(shí)通常不會(huì)碰觸到腳踏閥，避免危險(xiǎn)的產(chǎn)生。

4 氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況介紹

氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)如圖8所示，主要組成部分包括輸送托架、舉升氣缸、剪刀叉、鎖緊機(jī)構(gòu)。輸送原理圖如圖7所示。

經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明，氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)行可靠、平穩(wěn)，運(yùn)行成本低，完全達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，目前此條生產(chǎn)線已經(jīng)投入安全運(yùn)行1年多。

5 結(jié)語

氣動(dòng)控制滑橇輸送機(jī)構(gòu)作為一種低成本投入、低節(jié)拍、低耗能的輸送方式，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證安全可靠，在汽車制造領(lǐng)域值得推廣。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]