報(bào)廢汽車多車型兼容自動(dòng)化工位移載裝備研究

李國(guó)威，郭大宏，張海峰

（1.清華蘇州環(huán)境創(chuàng)新研究院，江蘇 蘇州 215163；2.天奇自動(dòng)化工程股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

中國(guó)作為產(chǎn)銷量世界第一的汽車大國(guó)，未來(lái)幾年的報(bào)廢汽車數(shù)量穩(wěn)步增長(zhǎng)。報(bào)廢汽車拆解作業(yè)方式是由報(bào)廢汽車的回收利用方式?jīng)Q定的。我國(guó)報(bào)廢汽車拆解企業(yè)早期主要以廢金屬的回收為主要盈利點(diǎn)，因此，拆解作業(yè)以破壞性的切割為主；隨著汽車零部件再使用和再制造的興起，對(duì)報(bào)廢汽車拆解附加值要求的提升，拆解作業(yè)逐步精細(xì)、規(guī)范，以獲得更多質(zhì)量好的可再使用零部件和可再制造的零部件坯料。在報(bào)廢汽車回收拆解技術(shù)規(guī)范、相關(guān)再制造標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家再制造試點(diǎn)補(bǔ)貼鼓勵(lì)政策制定出臺(tái)的多重推動(dòng)下，報(bào)廢汽車零部件回用和以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等“五大總成”為代表的零部件再制造都取得了快速的進(jìn)展。因此，報(bào)廢汽車零部件精細(xì)拆解、深度、高效拆解已經(jīng)逐步成為報(bào)廢汽車拆解行業(yè)的主流。從技術(shù)角度出發(fā)，原始的拆解方式已經(jīng)無(wú)法滿足報(bào)廢汽車拆解行業(yè)發(fā)展的要求，拆解企業(yè)不斷采用“機(jī)械化加自動(dòng)化加手工拆解”的作業(yè)方式。為快速實(shí)現(xiàn)高效拆解，流水線拆解應(yīng)運(yùn)而生。天奇股份、力帝集團(tuán)、格林美、江蘇華宏等多家企業(yè)都設(shè)計(jì)推出了不同形式的報(bào)廢汽車拆解生產(chǎn)線，通過(guò)自動(dòng)化輸送線與拆解機(jī)器人等專用工具輔助人工拆解，實(shí)現(xiàn)流水化生產(chǎn)。本文提供的報(bào)廢汽車多車型兼容自動(dòng)化工位移載技術(shù)屬于報(bào)廢汽車綠色深度拆解的關(guān)鍵技術(shù)，它的應(yīng)用將有效提升報(bào)廢汽車拆解線開(kāi)機(jī)率，提高拆解效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 報(bào)廢汽車移載

在不同企業(yè)的拆解工藝的設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)待拆解車身在空中線和地面線、地面線和地面線、空中線和空中線的轉(zhuǎn)載，需要兼容多車型的工位移載機(jī)應(yīng)對(duì)各類車型拆解過(guò)程中的快速工位精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移，以實(shí)現(xiàn)拆解線整體工作節(jié)拍不間斷的穩(wěn)定運(yùn)行。移載機(jī)主要在幾個(gè)工藝段工位發(fā)揮其功能，一是在廢液抽取工位前后，將在地面線拆解線的報(bào)廢汽車車身從載體提起來(lái)，提升到一定高度后將車身置于廢油液抽取工位平臺(tái)，各種廢油、廢液抽取排空操作完成后再將車身轉(zhuǎn)運(yùn)至下一條線；二是在底盤拆解空中線的兩端，將車身從地面線抓起后移載到空中拆解線，在空中拆解線內(nèi)完成各拆解工序后，再向下吊運(yùn)至地面的拆解完成線；三是在設(shè)計(jì)的工藝緩沖線的兩端，將車身移出、移入拆解線，一方面，應(yīng)對(duì)在拆解線上由于各種原因未完成拆解任務(wù)的報(bào)廢汽車拆解，另一方面，對(duì)突發(fā)特殊狀況，實(shí)現(xiàn)各工藝段線體之間的拆解緩存區(qū)，保障整個(gè)拆車系統(tǒng)運(yùn)行不會(huì)因?yàn)閭€(gè)體問(wèn)題而全線停運(yùn)。報(bào)廢汽車有三種基本移載方式：（1）水平面移載。報(bào)廢汽

車在高度相同但水平位置不同的工藝線間進(jìn)行與前進(jìn)方向交叉的左右移載。（2）垂直面移載。報(bào)廢汽車在高度不同但水平位置相同的工藝線間進(jìn)行與前進(jìn)方向交叉的上下移載。（3）三維立體移載。報(bào)廢汽車在水平、高度都不同工藝線間的移載，是水平面移載和垂直面移載方式的組合形式。

因此，報(bào)廢汽車移載裝置涉及多種移載機(jī)構(gòu)的整合，需要按照汽車拆解線工藝和移載要求，根據(jù)報(bào)廢汽車車身尺寸和移載裝置運(yùn)動(dòng)的原理，綜合考慮空間、時(shí)間、動(dòng)力上均可以滿足工位移載需要，完成多種尺寸型號(hào)報(bào)廢汽車的定位、抓取、轉(zhuǎn)運(yùn)和放置，重量、高度、升降速度、平移速度等均滿足要求。

2 主要功能與結(jié)構(gòu)

報(bào)廢汽車多車型兼容自動(dòng)化工位移載裝置包括以下主要功能與結(jié)構(gòu)：

2．1 報(bào)廢汽車車型識(shí)別

對(duì)不同的車型，汽車長(zhǎng)度、寬度、高度、軸距、重心等都不同，多種車型同時(shí)進(jìn)行混流生產(chǎn)時(shí)需要選擇不同的定位方法，選擇相應(yīng)的支撐點(diǎn)進(jìn)行定位。因此，柔性定位需要根據(jù)車型進(jìn)行車型自動(dòng)識(shí)別和基于車型識(shí)別的定位支點(diǎn)與定位方法自動(dòng)選擇。車型識(shí)別要識(shí)別出要移載的具體車型，目前，主要是通過(guò)在報(bào)廢汽車回收管理時(shí)建立車型數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合車型標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，通過(guò)柔性拆解管理信息系統(tǒng)中的DT檢測(cè)模塊用外型識(shí)別技術(shù)進(jìn)行識(shí)別，在綠色柔性拆解管理信息系統(tǒng)中提前錄入相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行比對(duì)給出結(jié)果；未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，汽車和汽車零部件都通過(guò)RFID來(lái)存儲(chǔ)相關(guān)的信息，可以通過(guò)綠色柔性拆解管理信息系統(tǒng)接入云端數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)管理進(jìn)行車型自動(dòng)識(shí)別。

2．2 報(bào)廢汽車柔性定位

在DT檢測(cè)模塊識(shí)別出具體車型后，根據(jù)柔性拆解管理信息系統(tǒng)，預(yù)先配對(duì)確定的定位方法從數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)選擇定位支點(diǎn)和夾緊部位，結(jié)合車型識(shí)別控制對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位和夾緊，實(shí)現(xiàn)柔性定位。對(duì)于報(bào)廢汽車載體的柔性定位，支撐設(shè)計(jì)采取了兼容性好的后部寬幅支撐和精度高的前部工藝孔支撐定位相結(jié)合，可以適用于不同的車型尺寸；在地面拆解線運(yùn)行時(shí)，載體一般整體得到地面軌道支撐，不會(huì)因?yàn)閳?bào)廢汽車型號(hào)不同帶來(lái)的重心不同而傾覆；但對(duì)于空中拆解線運(yùn)行時(shí)，由于吊具承載報(bào)廢汽車時(shí)吊具重心和報(bào)廢汽車重心的不重合，容易導(dǎo)致吊具前后傾覆，因此，在吊具吊點(diǎn)設(shè)計(jì)上，需要采取剛性結(jié)構(gòu)與彈性結(jié)構(gòu)配合。在吊具支撐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu)以確保吊具重心和報(bào)廢汽車重心在支撐調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

2．3 報(bào)廢汽車精準(zhǔn)定位

（1）報(bào)廢汽車載體二步單點(diǎn)精準(zhǔn)定位。當(dāng)控制系統(tǒng)通過(guò)光電開(kāi)關(guān)或行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)到載體進(jìn)入停止區(qū)后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)暫停，進(jìn)行初步定位；接下來(lái)，定位裝置通過(guò)汽缸推動(dòng)載體向前，直至與定位塊接觸，接觸開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)后汽缸停止運(yùn)用，使載體準(zhǔn)確地停止于預(yù)定的位置處。

（2）報(bào)廢汽車吊具四步三點(diǎn)精準(zhǔn)定位。對(duì)于報(bào)廢汽車吊具的精確定位，由于車身及附屬裝置在空中時(shí)會(huì)有前后左右搖擺，一般采用三點(diǎn)定位法實(shí)現(xiàn)，分四步實(shí)現(xiàn)粗、精定位有效結(jié)合：①采用前述二步單點(diǎn)定位法對(duì)吊具在前進(jìn)方向進(jìn)行準(zhǔn)確定位，限定工藝線方向并進(jìn)行鎖緊；②吊具停止移動(dòng)后，由于報(bào)廢汽車吊具搖晃擺動(dòng)和承載后變形等，需要限定工藝線水平交叉方向的位置，鎖緊吊具并抱緊。③在吊具并抱緊后，移載機(jī)構(gòu)通過(guò)定位銷插入固定在吊具上的定位裝置，圓錐銷向上運(yùn)動(dòng)與圓柱孔松配合，使吊具與報(bào)廢汽車精確對(duì)接，限定工藝線水平交叉方向進(jìn)行精確定位。④報(bào)廢汽車下降，使定位圓錐下端的圓柱部分插入報(bào)廢汽車的定位孔中，實(shí)現(xiàn)報(bào)廢汽車吊具在三維空間上精確定位。

2．4 報(bào)廢汽車移載

在報(bào)廢汽車拆解過(guò)程中，需要把報(bào)廢汽車車身從原定位置精確地移載到預(yù)定位置，一般要通過(guò)以下四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：（1）報(bào)廢汽車車身的載體（或吊具）運(yùn)行到所在工藝線上原定位置并準(zhǔn)確地停止。（2）待移載的報(bào)廢汽車車身載體（或吊具）通過(guò)定位裝置夾緊并準(zhǔn)確定位。（3）后續(xù)工藝線上的報(bào)廢汽車車身吊具（或載體）運(yùn)行到位并準(zhǔn)確地停在預(yù)定位置。（4）報(bào)廢汽車移載機(jī)精確定位到初始工藝線的報(bào)廢汽車上，并精確移載到目標(biāo)工藝線的報(bào)廢汽車吊具（或載體）上。由于報(bào)廢汽車拆解線在自動(dòng)化高速節(jié)拍進(jìn)行拆解作業(yè)的同時(shí)，要應(yīng)對(duì)不同的車型，對(duì)多車型混流輸送的移載要求，不同的車身尺寸造成了不同支撐定位點(diǎn)以及定位尺寸，移載機(jī)構(gòu)要分階段、分層次、多點(diǎn)定位，移載機(jī)構(gòu)定位夾緊部件設(shè)計(jì)成柔性裝置可以兼容多種車型，重點(diǎn)要綜合應(yīng)用自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制等技術(shù)配合機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行精確定位，保證在移載過(guò)程中定位精準(zhǔn)、抓取精準(zhǔn)、抓取牢固、移動(dòng)安全。

以乘用車為例，轉(zhuǎn)載裝置夾具采用一組可張開(kāi)角度的吊臂，方便車身上線和下線；吊臂與車身配合部分采用帶有凹槽的摩擦塊，提高摩擦力和對(duì)不同車型的兼容性；整個(gè)裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，控制系統(tǒng)包含電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、限位控制模塊、信息交互模塊、運(yùn)動(dòng)傳感器和位置傳感器模塊等。為了滿足盡可能多的車型，轉(zhuǎn)載平臺(tái)的設(shè)計(jì)考慮相關(guān)尺寸的上限和下限值，其中包含吊臂下端固定塊距離地面最小值、同側(cè)吊臂兩個(gè)固定塊之間距離應(yīng)、吊臂最大張開(kāi)和閉合角時(shí)底部最小距離等。

3 結(jié)語(yǔ)

報(bào)廢汽車多車型兼容自動(dòng)化工位移載實(shí)現(xiàn)拆解搬運(yùn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，促進(jìn)了安全生產(chǎn)，降低了拆解成本，并保證了整體系統(tǒng)達(dá)到較高實(shí)際運(yùn)行率。