生產(chǎn)線(xiàn)柔性定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)淺析

宋紹蕾,彭海峰

(安徽江淮汽車(chē)股份有限公司,安徽合肥 230601)

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生產(chǎn)線(xiàn)柔性定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)淺析

宋紹蕾,彭海峰

(安徽江淮汽車(chē)股份有限公司,安徽合肥 230601)

摘要：生產(chǎn)線(xiàn)柔性化精定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)是進(jìn)行柔性化生產(chǎn)必須解決的首要問(wèn)題，柔性化生產(chǎn)能夠根據(jù)顧客的需求在同一條生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)不同型號(hào)不同配置的產(chǎn)品。系統(tǒng)地介紹了某乘用車(chē)制造公司某車(chē)間多系列車(chē)型共線(xiàn)柔性精定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，其中車(chē)身存儲(chǔ)線(xiàn)滑橇定位技術(shù)、內(nèi)飾生產(chǎn)線(xiàn)滑板馬墩定位技術(shù)及適應(yīng)不同軸距車(chē)型的可快速移動(dòng)自定位的底盤(pán)生產(chǎn)線(xiàn)吊具定位技術(shù)，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

關(guān)鍵詞：柔性化；精定位；轉(zhuǎn)載

0引言

當(dāng)今汽車(chē)制造與裝配具有多車(chē)型混線(xiàn)、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)節(jié)拍快、生產(chǎn)工序多等特點(diǎn)。為滿(mǎn)足多樣化的市場(chǎng)需求，企業(yè)需要生產(chǎn)多車(chē)型，需要不斷完善產(chǎn)品類(lèi)型，探索多車(chē)型柔性化生產(chǎn)方式是現(xiàn)在也是未來(lái)汽車(chē)制造廠(chǎng)家主要研究的目標(biāo)和方向。

某乘用車(chē)公司總裝二廠(chǎng)目前內(nèi)飾線(xiàn)馬蹲和底盤(pán)線(xiàn)吊具均沒(méi)有定位裝置。在車(chē)輛運(yùn)行(特別是起動(dòng)或停止時(shí))或裝配過(guò)程中，車(chē)輛相對(duì)吊具會(huì)出現(xiàn)前行或后移的現(xiàn)象，這種小距離偏移將會(huì)在轉(zhuǎn)接處得到集中體現(xiàn)，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)接無(wú)法精確定位，當(dāng)這種偏移達(dá)到一定值時(shí)，轉(zhuǎn)接無(wú)法正常進(jìn)行，車(chē)輛可能會(huì)從轉(zhuǎn)接處掉落，存在重大安全隱患。文中主要對(duì)轎車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)柔性定位和轉(zhuǎn)載技術(shù)進(jìn)行分析和應(yīng)用。

1柔性精定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)概述

由于當(dāng)今汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)具有多車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)、生產(chǎn)節(jié)拍高、生產(chǎn)操作自動(dòng)化等特點(diǎn)，不僅要求轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)具有柔性而且轉(zhuǎn)載時(shí)還要進(jìn)行精定位。因此轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)需要綜合機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、檢測(cè)和自動(dòng)控制等技術(shù)，采用多層次、多階段、多定位點(diǎn)等方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載的柔性精定位。文中只針對(duì)該公司某車(chē)間的生產(chǎn)線(xiàn)的柔性定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)進(jìn)行分析和運(yùn)用。

柔性精定位技術(shù)主要解決汽車(chē)軸距、寬度不同的多種車(chē)型同時(shí)進(jìn)行混線(xiàn)生產(chǎn)時(shí)的定位問(wèn)題。對(duì)不同的車(chē)型，不可能只固定地采用一套定位方法及相應(yīng)的支撐點(diǎn)進(jìn)行定位，因此需要設(shè)計(jì)多種定位方法，并根據(jù)車(chē)型不同進(jìn)行相應(yīng)的選擇。

柔性精定位技術(shù)包括車(chē)型識(shí)別技術(shù)、定位支點(diǎn)與定位方法自動(dòng)選擇技術(shù)。車(chē)型識(shí)別技術(shù)是指要識(shí)別出要轉(zhuǎn)載的具體車(chē)型。車(chē)型識(shí)別用2種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：利用射頻技術(shù)來(lái)讀取車(chē)載電子標(biāo)簽(射頻芯片)中存儲(chǔ)的信息，或者在建立車(chē)型特征信息庫(kù)的基礎(chǔ)上用外形特征識(shí)別技術(shù)進(jìn)行識(shí)別。定位支點(diǎn)與定位方法自動(dòng)選擇技術(shù)是在識(shí)別出具體車(chē)型后根據(jù)預(yù)先確定的定位方法，從存儲(chǔ)表中自動(dòng)選擇定位方法、定位支點(diǎn)和夾緊部件，控制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位和夾緊，實(shí)現(xiàn)柔性定位。該公司轎車(chē)二期利用射頻技術(shù)來(lái)讀取車(chē)載電子標(biāo)簽(載碼體)中存儲(chǔ)的車(chē)型信息，利用定位支點(diǎn)與定位方法自動(dòng)選擇技術(shù)在識(shí)別出具體車(chē)型后根據(jù)預(yù)先確定的定位方法，從存儲(chǔ)表中自動(dòng)選擇定位支點(diǎn)，控制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位和夾緊，實(shí)現(xiàn)柔性定位。

2生產(chǎn)線(xiàn)柔性定位與轉(zhuǎn)載所面臨的問(wèn)題

要想在一條生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)多種車(chē)型，最先要實(shí)現(xiàn)的是這些車(chē)型都能在這條生產(chǎn)線(xiàn)流動(dòng)，即輸送設(shè)備能適配所有車(chē)型。文中涉及的總裝車(chē)間混流生產(chǎn)的車(chē)型為2個(gè)平臺(tái)，共4種車(chē)型?？傃b流水線(xiàn)車(chē)身柔性定位與轉(zhuǎn)載面臨以下的問(wèn)題：

(1)汽車(chē)整體結(jié)構(gòu)不同

不同車(chē)型的整車(chē)零部件在車(chē)身上的裝配位置也不完全相同，因此在零部件裝配過(guò)程中為避免與輸送設(shè)備干涉，車(chē)身對(duì)設(shè)備的相對(duì)位置也不相同，這就對(duì)車(chē)身定位基準(zhǔn)的選擇提出了更高的要求。

(2)車(chē)身的定位基準(zhǔn)不同

為實(shí)現(xiàn)多車(chē)型柔性定位與轉(zhuǎn)載，必須所有的車(chē)身能在流水線(xiàn)上輸送，定位基準(zhǔn)是汽車(chē)輸送線(xiàn)的設(shè)計(jì)依據(jù)，依據(jù)的不同是輸送線(xiàn)設(shè)計(jì)面臨的最主要問(wèn)題。對(duì)車(chē)身輸送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其柔性定位與轉(zhuǎn)載，必須依據(jù)產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)工藝性和現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)的工藝環(huán)境兩大約束條件，產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)工藝也是跨平臺(tái)車(chē)型實(shí)現(xiàn)混流生產(chǎn)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，在確保方案可行的基礎(chǔ)上，必須使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性、現(xiàn)生產(chǎn)工藝環(huán)境與經(jīng)濟(jì)性三者之間保持平衡。

3定位技術(shù)在總裝車(chē)間的運(yùn)用

3.1車(chē)身存儲(chǔ)線(xiàn)

現(xiàn)代化的汽車(chē)裝配工廠(chǎng)通常設(shè)有車(chē)身存儲(chǔ)線(xiàn)(Painted Body Store，PBS),用于轎車(chē)焊裝車(chē)間、涂裝車(chē)間和總裝車(chē)間的銜接，車(chē)身存儲(chǔ)線(xiàn)的主要功能有：

(1)存儲(chǔ)功能。尤其在焊裝、涂裝和總裝班次不一致時(shí)，存儲(chǔ)量必須超過(guò)其不一致的總量。即使班次不同，也存在著2個(gè)車(chē)間生產(chǎn)節(jié)拍不同的情況。所以，通常情況下，PBS是必備的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

(2)焊裝、涂裝和總裝之間的緩沖功能。關(guān)聯(lián)的2個(gè)車(chē)間中，后續(xù)車(chē)間不能因?yàn)榍靶蜍?chē)間的短暫停線(xiàn)而導(dǎo)致停線(xiàn)；同樣前序車(chē)間也不能因?yàn)楹笮蜍?chē)間的停線(xiàn)而停線(xiàn)。因此。PBS的存在可維持各車(chē)間一個(gè)較高的設(shè)備開(kāi)動(dòng)率，平衡各車(chē)間生產(chǎn)部均衡問(wèn)題。

(3)吊具的存儲(chǔ)和分配功能。

(4)改變生產(chǎn)順序的功能。根據(jù)生產(chǎn)管理的需要，總裝生產(chǎn)的順序往往與涂裝車(chē)間輸出的順序不同。

(5)維持工作量平衡的功能。當(dāng)多車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)時(shí)，各車(chē)型工作量不相同，調(diào)整生產(chǎn)順序有利于平衡工作量。

車(chē)身存儲(chǔ)線(xiàn)主要由以下幾個(gè)部分組成：

(1)滑橇輸送系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。

滑橇輸送系統(tǒng)依靠滑橇實(shí)現(xiàn)車(chē)身運(yùn)輸，其特點(diǎn)為：①能適應(yīng)多變的工藝要求，可把一條線(xiàn)上的滑橇車(chē)身按工藝需要分成兩線(xiàn)、三線(xiàn)；或?qū)删€(xiàn)、三線(xiàn)合為一條線(xiàn)路輸送等，分流合岔均比較方便。②可設(shè)置存儲(chǔ)線(xiàn)，供午休或下班時(shí)設(shè)備排空用，以保證生產(chǎn)線(xiàn)的不間斷生產(chǎn)。③滑橇可以實(shí)現(xiàn)堆垛儲(chǔ)存，每垛可以放置3個(gè)滑橇，從而可大大減少空滑橇存儲(chǔ)線(xiàn)的數(shù)量及占用面積。

(2)驅(qū)動(dòng)滾道。驅(qū)動(dòng)滾道是滑橇系統(tǒng)的動(dòng)力源，它為線(xiàn)體的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，可以根據(jù)工藝生產(chǎn)節(jié)拍的需要設(shè)定合適的線(xiàn)速。

(3)升降機(jī)。升降機(jī)將總裝的空滑橇運(yùn)送到涂裝車(chē)身轉(zhuǎn)接平臺(tái)，再將載有車(chē)身的滑橇從涂裝轉(zhuǎn)接平臺(tái)轉(zhuǎn)接到涂裝和總裝銜接的輸送軌道上。

(4)車(chē)身移載機(jī)。文中涉及的生產(chǎn)車(chē)間在車(chē)身存儲(chǔ)線(xiàn)上有2條移行機(jī)：一條是將涂裝進(jìn)入總裝車(chē)身存儲(chǔ)線(xiàn)的車(chē)身按照生產(chǎn)安排進(jìn)行排序之后放入相應(yīng)的軌道。第二條移形機(jī)是對(duì)已經(jīng)通過(guò)第一條移形機(jī)進(jìn)行過(guò)生產(chǎn)排序的車(chē)身根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃的臨時(shí)變更對(duì)車(chē)身進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行最終的排序。移行機(jī)見(jiàn)圖2。

(5)旋轉(zhuǎn)滾床,實(shí)物圖片如圖3所示。

旋轉(zhuǎn)滾床是在運(yùn)送車(chē)身的滑橇需要轉(zhuǎn)彎的時(shí)候必備的轉(zhuǎn)接設(shè)備。旋轉(zhuǎn)滾床可以在滑橇輸送線(xiàn)上使滑橇根據(jù)輸送線(xiàn)布置轉(zhuǎn)彎，節(jié)約轉(zhuǎn)彎空間。

3.1.1滑橇

滑橇是運(yùn)送車(chē)身的載體，它在滾道上往返運(yùn)動(dòng)將車(chē)體按照一定的排序要求運(yùn)送制定的軌道。為了生產(chǎn)線(xiàn)上車(chē)身轉(zhuǎn)接更準(zhǔn)確，一般在滑橇的一端設(shè)計(jì)2個(gè)定位，通常有銷(xiāo)定位和孔定位2種，為了兼容不同的車(chē)型能共線(xiàn)生產(chǎn)，對(duì)滑橇的定位提出了更高的要求。如圖4所示(滑橇定位圖)，該滑橇采用銷(xiāo)定位，可兼容該公司B926、A-Ⅱ、B-Ⅱ、S-Ⅱ 4種車(chē)型。B926和B-Ⅱ共用1、2和a、b 2組定位支撐；A-Ⅱ和S-Ⅱ共用3、4和c、d 2組定位支撐。

3.1.2滑橇輸送系統(tǒng)概述

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，對(duì)輸送機(jī)功能需求越來(lái)越多，在汽車(chē)制造等行業(yè)中，常常需要一些地面柔性輸送系統(tǒng)以提高制造過(guò)程的現(xiàn)代化程度，滑橇輸送機(jī)能滿(mǎn)足汽車(chē)制造的焊裝、涂裝、總裝等生產(chǎn)過(guò)程的這些特殊需要，其優(yōu)勢(shì)是板式輸送機(jī)和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)無(wú)法替代的。

滑橇輸送系統(tǒng)是由多種標(biāo)準(zhǔn)單元模塊組合的復(fù)雜的組合式輸送系統(tǒng)，輸送物件的橇體依靠托滾或鏈條的摩擦力實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、平移、舉升、積放和旋轉(zhuǎn)的功能，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的焊裝、涂裝和總裝的車(chē)身輸送。

滑橇輸送系統(tǒng)主要由滾床、機(jī)架、滾子組、驅(qū)動(dòng)裝置等組成，由鏈或帶來(lái)傳動(dòng)。

3.1.3滑橇定位原理

在轎車(chē)二期焊裝、涂裝和總裝都用到了滑橇，滑橇作為各工藝之間車(chē)身轉(zhuǎn)接和車(chē)身存儲(chǔ)的主要輸送設(shè)備，在汽車(chē)的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著很重要的作用?；僚c車(chē)身之間的準(zhǔn)確定位主要依靠載碼體、讀寫(xiě)頭和控制器的相互通信來(lái)完成。

首先通過(guò)掃碼將整車(chē)的信息傳送到載碼體，在滑橇上裝有載碼體(焊裝和總裝的載碼體是常溫載碼體，涂裝的載碼體是耐高溫的載碼體)，載碼體附屬在滑橇上，當(dāng)滑橇在輸送軌道上運(yùn)行時(shí)，到滑橇經(jīng)過(guò)線(xiàn)邊的讀寫(xiě)頭時(shí)，讀寫(xiě)頭就會(huì)讀取載碼體中的信息，然后將信息傳送給控制器，控制器根據(jù)事先設(shè)定的程序，控制滑橇相對(duì)移載機(jī)的位置，完成車(chē)身由移載機(jī)到滑橇的準(zhǔn)確定位。

3.2內(nèi)飾線(xiàn)定位技術(shù)

內(nèi)飾裝配線(xiàn)主要完成車(chē)身內(nèi)外飾零部件和車(chē)門(mén)零部件的裝配。為了減少車(chē)身在轉(zhuǎn)接過(guò)程中的偏移，文中涉及的內(nèi)飾生產(chǎn)線(xiàn)上采用了內(nèi)飾馬墩銷(xiāo)定位(該車(chē)間的內(nèi)飾生產(chǎn)線(xiàn)分前內(nèi)飾線(xiàn)和后內(nèi)飾線(xiàn)兩部分，為了避免馬墩和整車(chē)零部件之間的干涉，前后內(nèi)飾的馬墩結(jié)構(gòu)不同)，見(jiàn)圖5。

從PBS上線(xiàn)的車(chē)身通過(guò)升降機(jī)轉(zhuǎn)移到內(nèi)飾馬墩上，為了減少車(chē)身在轉(zhuǎn)接過(guò)程中的偏移，文中涉及的內(nèi)飾馬墩具有前定位銷(xiāo)定位。由于該生產(chǎn)車(chē)間是多種乘用車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)，因此在車(chē)身從PBS轉(zhuǎn)移到內(nèi)飾馬墩過(guò)程中，為了滿(mǎn)足混線(xiàn)車(chē)型在內(nèi)飾馬墩上的定位，此處根據(jù)車(chē)型長(zhǎng)度不同設(shè)置不同停止位，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，設(shè)置3個(gè)行程開(kāi)關(guān)，第一個(gè)作為減速開(kāi)關(guān)，檢測(cè)到該信號(hào)后，滑板開(kāi)始減速，可編程控制器處理車(chē)型信息，確定滑板定位在停止位1或停止位2，以此實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型的轉(zhuǎn)接精定位。

3.3底盤(pán)吊具定位技術(shù)

底盤(pán)線(xiàn)主要負(fù)責(zé)車(chē)身底盤(pán)段的裝配工作，在內(nèi)飾線(xiàn)端頭由四柱升降機(jī)將車(chē)身提升到一定的高度，在轉(zhuǎn)接工位外等待的空吊具進(jìn)入轉(zhuǎn)接區(qū)，升降機(jī)下降將車(chē)身放到吊具上完成內(nèi)飾線(xiàn)至底盤(pán)線(xiàn)的轉(zhuǎn)接。此處較以往的生產(chǎn)線(xiàn)增加了左右前定位銷(xiāo)。在進(jìn)行底盤(pán)件裝配時(shí)，由于部分零部件在車(chē)體的下方，因此為了便于裝配，該底盤(pán)線(xiàn)采用摩擦驅(qū)動(dòng)，為了避免在輸送線(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)檐?chē)體相對(duì)吊具移動(dòng)而導(dǎo)致在生產(chǎn)線(xiàn)之間轉(zhuǎn)掛時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位甚至掉車(chē)(在未采用底盤(pán)吊具定位的生產(chǎn)線(xiàn)上曾經(jīng)發(fā)生過(guò)幾起由底盤(pán)線(xiàn)通過(guò)升降機(jī)轉(zhuǎn)合裝生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)車(chē)體傾斜事件，造成生產(chǎn)線(xiàn)停線(xiàn)，同時(shí)也帶來(lái)了很大的安全隱患)，在此次底盤(pán)吊具設(shè)計(jì)時(shí)增加了吊盤(pán)吊具前銷(xiāo)定位，此方法可以避免車(chē)體相對(duì)吊具出現(xiàn)移動(dòng)，保證定位的精確性。底盤(pán)吊具見(jiàn)圖6。

對(duì)于吊具的精定位，一般分兩步來(lái)實(shí)現(xiàn)，此處根據(jù)車(chē)型不同設(shè)置停止位，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，設(shè)置3個(gè)行程開(kāi)關(guān)，第一個(gè)作為減速開(kāi)關(guān)，檢測(cè)到該信號(hào)后，滑板開(kāi)始減速，可編程控制器處理車(chē)型信息，確定滑板定位在哪個(gè)停止位，以此實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型的轉(zhuǎn)接精定位。

4結(jié)論

面對(duì)日益競(jìng)爭(zhēng)的汽車(chē)市場(chǎng)，對(duì)于整車(chē)廠(chǎng)來(lái)講，將多車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)有利于大大減少生產(chǎn)成本投入，從而使產(chǎn)品在性?xún)r(jià)比方面更具有競(jìng)爭(zhēng)力。文中重點(diǎn)論述了多車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)的柔性定位與轉(zhuǎn)載，同時(shí)結(jié)合某乘用車(chē)公司某總裝車(chē)間的實(shí)際情況對(duì)柔性定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了分析。實(shí)際應(yīng)用表明：柔性精定位與轉(zhuǎn)載技術(shù)能充分滿(mǎn)足現(xiàn)代化汽車(chē)生產(chǎn)的高節(jié)拍、多品種混流和自動(dòng)化要求。

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Analysis on Flexible Positioning and Transfer Technology of Production Line

SONG Shaolei,PENG Haifeng

(Jianghuai Automobile Co.,Ltd., Hefei Anhui 230601,China)

Keywords:Flexibility;Precision positioning; Transfer

Abstract:Flexible precision as well as transfer technology of production line would be the prime problem to be solved when proceeding flexible production,which is capable to manufacture products with different models and configuration in same production line according to the customer. The design and application of united line precise positioning and transfer technology of car configuration of multiple series in one plant of some company were introduced systematically. Where in the body stores, slide positioning technology, interior production line petals Marton positioning technology and fast mobile localization chassis production line sling positioning technology to adapt to cars owned different distances, located in the leading level in domestic.

收稿日期：2016-01-04

作者簡(jiǎn)介：宋紹蕾，女，本科，研究方向?yàn)榭傃b裝配技術(shù)。E-mail：827727532@qq.com。

中圖分類(lèi)號(hào):U468.2+1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1986(2016)04-045-04