一種多工位十字滑臺(tái)的設(shè)計(jì)與分析

楊春旺，韓有泉，閆嘵陽，關(guān)玉明

（1.天津市福臻機(jī)電工程有限公司，天津 300350；2.河北工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300130）

0 引言

對(duì)于大批量自動(dòng)化汽車生產(chǎn)線，在汽車白車身焊接過程中，往往采用大量的機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化運(yùn)行。為了提高效率，就要提高機(jī)器人的利用率，保證生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行。為了提高機(jī)器人的利用率，就要使機(jī)器人盡可能多工作，減少?gòu)囊粋€(gè)工件到另一個(gè)工件的切換時(shí)間，使機(jī)器人對(duì)上一個(gè)工件完成加工后能快速對(duì)下一個(gè)工件進(jìn)行加工。

1 設(shè)計(jì)思路

針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)了一種多工位十字滑臺(tái)，能夠使工件在加工工位被機(jī)器人焊接等操作時(shí)，其他的工位完成上料、運(yùn)輸?shù)葎?dòng)作，再把下一個(gè)工件運(yùn)輸?shù)酱庸すの?。并且上料、運(yùn)輸?shù)葎?dòng)作比加工工位的焊接動(dòng)作耗時(shí)短，先于加工工位的焊接動(dòng)作完成。這樣當(dāng)加工工位焊接完成后，通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)把待加工工件傳送到加工工位，機(jī)器人可繼續(xù)焊接。

為了實(shí)現(xiàn)工件在各工位之間轉(zhuǎn)移時(shí)位置準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)了能夠夾持工件的夾具，讓工件和夾具一起移動(dòng)。在電機(jī)和各工位上設(shè)計(jì)鎖緊裝置，鎖緊裝置可以夾緊和釋放夾具，保證夾具移動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性和位置的精確性。

考慮到整個(gè)生產(chǎn)線要進(jìn)行不同車型的白車身焊接，不同的車型所要加工的工件不同，為此設(shè)置不同類型的夾具。當(dāng)進(jìn)行不同車型白車身焊接時(shí)，只需要用另一套不同的夾具，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)新車型白車身焊接時(shí)所需工件的傳送。不需要對(duì)這些工位進(jìn)行調(diào)整，從而增加了生產(chǎn)線的可適應(yīng)性。

2 十字滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)

該十字滑臺(tái)采用6 個(gè)工位、4 套夾具、3 個(gè)電機(jī)，通過電機(jī)和夾具的依次動(dòng)作可以完成工件從上料位到加工工位的運(yùn)轉(zhuǎn)。十字滑臺(tái)示意圖如圖1 所示。

其中A 工位是加工工位，對(duì)被加工件在A 工位處進(jìn)行焊接等操作；B 工位是待加工工位，工件通過上料和運(yùn)送到達(dá)B 工位等待加工；夾具1 和夾具2 處在一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，可以通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)把待加工工件從B 工位運(yùn)送到A 工位；C 工位是一個(gè)緩存工位，安裝有旋轉(zhuǎn)軌道，可以通過旋轉(zhuǎn)改變夾具的方向；D 工位是上料工位，當(dāng)夾具到達(dá)D 工位時(shí)，人工上料；E 工位和F 工位處存放的夾具是不同的，通過E 工位和F 工位的切換，可以實(shí)現(xiàn)不同車型所需不同零件的運(yùn)轉(zhuǎn)。每個(gè)工位都有鎖緊裝置，可以通過不同的動(dòng)作夾緊或釋放夾具。

該十字滑臺(tái)所采用的3 個(gè)電機(jī)也連接有鎖緊裝置，可通過不同的動(dòng)作夾緊或釋放夾具，保證夾具在移動(dòng)的過程中穩(wěn)定可靠，能夠到達(dá)準(zhǔn)確的位置。電機(jī)與拖纜連接，可以隨著夾具移動(dòng)。夾緊裝置采用快插頭，當(dāng)夾具移動(dòng)時(shí)快插頭拔出；當(dāng)夾具移動(dòng)到位時(shí)，快插頭插入，夾緊裝置完成相應(yīng)的動(dòng)作。

圖1 十字滑臺(tái)示意圖

4 具體實(shí)施方式

工作時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位，夾具1 到A 工位，A工位機(jī)器人上件、焊接等作業(yè)。然后E 工位鎖緊定位銷打開，電機(jī)1 鎖緊裝置鎖緊夾具3，電機(jī)1 帶動(dòng)夾具3 由E工位運(yùn)動(dòng)到C 工位。C 工位定位銷鎖緊夾具3，電機(jī)1 鎖緊裝置釋放夾具3。C 工位旋轉(zhuǎn)軌道旋轉(zhuǎn)，C 工位定位銷鎖緊釋放夾具3，電機(jī)3 鎖緊裝置鎖緊夾具3，電機(jī)3 帶動(dòng)夾具3 由C 工位到D 工位。D 工位定位銷鎖緊夾具3，電機(jī)3 鎖緊裝置釋放夾具3。夾具3 在D 工位人工裝件，電機(jī)3 由D 工位空載運(yùn)動(dòng)到B 工位。B 工位定位銷鎖緊釋放夾具2，電機(jī)3 鎖緊裝置鎖緊夾具2，電氣快插動(dòng)作，電機(jī)3 帶動(dòng)夾具2 由B 工位到C 工位。C 工位定位銷鎖緊夾具2，電機(jī)3 鎖緊裝置釋放夾具2。C 工位旋轉(zhuǎn)軌道旋轉(zhuǎn)，C 工位定位銷釋放夾具2，電機(jī)1 鎖緊裝置鎖緊夾具2。電機(jī)1 帶動(dòng)夾具2 由C 工位運(yùn)動(dòng)到E 工位，電機(jī)3由C 工位空載運(yùn)動(dòng)到D 工位。D 工位定位鎖緊釋放夾具3，電機(jī)3 鎖緊裝置鎖緊夾具3，電氣快插動(dòng)作。C 工位旋轉(zhuǎn)軌道旋轉(zhuǎn)，電機(jī)3 帶動(dòng)夾具3 由D 工位到B 工位。B 工位定位銷鎖緊夾具3，電機(jī)3 鎖緊裝置釋放夾具3，電氣快插動(dòng)作。

上述實(shí)施方式中，電機(jī)2 和夾具4 并沒有參與動(dòng)作。夾具4 是夾持與夾具3 所夾持工件不同車型所需的工件，當(dāng)整條生產(chǎn)線改變所生產(chǎn)的車型時(shí)，就不需要更換夾具，只需要讓夾具4 參與動(dòng)作，讓夾具3 停止動(dòng)作，就可以實(shí)現(xiàn)改變生產(chǎn)的車型。并且當(dāng)十字滑臺(tái)放在生產(chǎn)線的不同位置時(shí)，改變夾具類型，也可以實(shí)現(xiàn)同種車型不同工件的運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

本文介紹的多工位十字滑臺(tái)，空間結(jié)構(gòu)緊湊，能夠合理有效地利用時(shí)間，使效率得到大幅度提高，并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)改變夾具的種類時(shí)，能夠滿足不同車型、不同零件的運(yùn)送。在實(shí)際生產(chǎn)過程中已得到廣泛使用，其中旋轉(zhuǎn)動(dòng)作耗時(shí)6 s，使加工動(dòng)作耗時(shí)45 s，總耗時(shí)51 s，機(jī)器人的利用率達(dá)到接近90%，效果顯著。

［1］劉淑艷，李勁，李二鐵.白車身焊接夾具的發(fā)展動(dòng)向［J］.汽車工藝與材料，2010（8）：49-52.

［2］劉海江，范幸華.專家系統(tǒng)在白車身側(cè)圍焊接機(jī)器人工位規(guī)劃中的應(yīng)用［J］.機(jī)電一體化，2006（2）：33-34.

［3］姜亞非，楊亞峰.淺談汽車車身焊接車間的輸送［J］.汽車實(shí)用技術(shù)，2010（6）：59-62.