底盤自動翻轉(zhuǎn)裝置可靠性研究

李洪濤，吳傳勇，牛立輝，鄒志遠(yuǎn)

(長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000)

底盤自動翻轉(zhuǎn)裝置可靠性研究

李洪濤，吳傳勇，牛立輝，鄒志遠(yuǎn)

(長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000)

介紹一種新型底盤自動翻轉(zhuǎn)裝置，闡述其機械結(jié)構(gòu)、工作原理及控制思路，并對其使用過程中發(fā)生的問題進行歸納解析。

底盤自動翻轉(zhuǎn)裝置；機械結(jié)構(gòu)；工作原理；控制思路；可靠性

0 引言

目前，底盤反置裝配模式已經(jīng)成為非承載式汽車制造領(lǐng)域中最為成熟的一種工藝模式。即底盤反置將前、后橋等主要零部件安裝完成后，底盤分裝總成需翻轉(zhuǎn)180°到正常裝車狀態(tài)的過程。汽車底盤的翻轉(zhuǎn)已經(jīng)成為非承載車的必要工序之一。底盤翻轉(zhuǎn)裝置作為汽車生產(chǎn)中的一種重要設(shè)備，在非承載車特別是大型SUV的生產(chǎn)過程中起著不可或缺的作用。

傳統(tǒng)的底盤翻轉(zhuǎn)設(shè)備大多屬于柔性翻轉(zhuǎn)機，包括滾筒皮帶式、鏈條皮帶式、環(huán)鏈葫蘆式等，都是用柔性吊具吊掛底盤進行翻轉(zhuǎn)、升降，操作時工件晃動量大，尤其是在翻轉(zhuǎn)到90°前后時，會產(chǎn)生很大的慣性負(fù)載，對設(shè)備和人身安全都有較大威脅，降落時還需人工扶正，員工工作量很大。因此，為消除安全隱患、降低人員勞動強度，某公司創(chuàng)新工藝、設(shè)備開發(fā)模式，自主研發(fā)了一種新型的底盤全自動翻轉(zhuǎn)裝置。

1 機械機構(gòu)介紹

底盤全自動翻轉(zhuǎn)機主要由龍門架、前(后)夾具裝置、隨行小車、隨行控制裝置、控制系統(tǒng)以及圍欄、爬梯等附屬裝置組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 龍門架

1.2 前(后)夾具裝置

前(后)夾具裝置由夾緊工裝、直線導(dǎo)軌、升降臂、滾珠絲杠、升降伺服電機、開合伺服電機及旋轉(zhuǎn)伺服電機等部件組成。升降伺服電機動作，通過滾珠絲杠帶動升降臂升降，此過程中直線導(dǎo)軌進行導(dǎo)向，防止升降臂抖動和偏離；開合伺服電機動作，使夾緊工裝夾緊或放開底盤；上升到位后，旋轉(zhuǎn)伺服電機動作，使底盤進行180°翻轉(zhuǎn)動作。后夾具裝置的具體結(jié)構(gòu)見圖2。

1.3 隨行控制裝置

隨行控制裝置由測速輪、碳刷、齒輪箱、編碼器、支架及氣缸組成。氣缸將測速輪下壓與板鏈進行貼合，測速輪隨板鏈運行進行旋轉(zhuǎn)滾動，編碼器通過齒輪箱記錄測速輪旋轉(zhuǎn)長度并反饋到控制系統(tǒng)進行隨行位置控制，碳刷用于清掃板鏈上的異物防止測速輪打滑。隨行控制裝置的具體結(jié)構(gòu)見圖3。

1.4 隨行小車

隨行小車由車架、連接架、隨行伺服電機及齒槽軌道組成。隨行伺服電機通過齒輪在齒槽軌道內(nèi)動作，帶動隨行小車與板鏈同步運行，方便翻轉(zhuǎn)裝置在隨行過程中實現(xiàn)升降、翻轉(zhuǎn)、卡裝等動作(見圖4)。

2 工作原理及伺服電機控制思路

2.1 工作原理

華發(fā)霜，需張狂，悠悠江湖幾多長。兒女癡，為情殤，一壺濁酒對月光。刀光亮，劍影揚，拱手山河為君忘。一回望，一斷腸，渾然已覺滿身傷。（135****1025）

底盤通過板鏈進行輸送，自動翻轉(zhuǎn)裝置檢測到底盤后做隨行運動至與板鏈運行速度保持一致，然后前后夾具裝置同步下降，到達指定位置后夾緊工裝將底盤夾緊，升降臂上升將底盤提升到一定高度后翻轉(zhuǎn)180°，升降臂下降將底盤放至板鏈支腿上，打開夾緊工裝后升降臂上升到位后反向旋轉(zhuǎn)，然后隨行小車返回原點等待下一個底盤，工藝過程完成。整個循環(huán)過程中無人操作，全自動運行。

2.2 控制思路

考慮到控制精度及快速啟動、同步運行等情況，此裝置驅(qū)動選用伺服電機，伺服電機本身的特點保證了工裝能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位、快速啟停等功能，滿足工藝對裝置的要求。

(1)隨行伺服電機。帶動整個裝置實現(xiàn)與下部板鏈的同步運行，方便裝置在隨行過程中實現(xiàn)升降、翻轉(zhuǎn)、卡裝等動作；

(2)升降伺服電機。帶動前后兩升降臂實現(xiàn)同步升降把翻轉(zhuǎn)裝置提升到指定位置；

(3)開合伺服電機。到達指定位置后開合使夾具前后動作將底盤夾緊、放開；

(4)旋轉(zhuǎn)伺服電機。前后旋轉(zhuǎn)裝置將夾緊的底盤旋轉(zhuǎn)180°。

3 設(shè)備問題解析

作為一種新型底盤翻轉(zhuǎn)裝置，調(diào)試使用過程中發(fā)生各種各樣的問題是不可避免的。通過對自動翻轉(zhuǎn)裝置發(fā)生過的問題進行匯總梳理，可將發(fā)生的問題歸納為以下幾個方面：

3.1 低級失誤問題

此類問題主要是由于人員疏忽、管理不到位造成的，包括人員違規(guī)操作、程序低級錯誤、人員在龍門架內(nèi)穿行、自動開啟位置錯誤以及聯(lián)鎖信號被屏蔽等。針對此類問題的解決方案：(1)加強人員管控，對員工行為進行規(guī)范；(2)編制設(shè)備使用指導(dǎo)書，并培訓(xùn)專業(yè)人員進行設(shè)備操作、維修及保養(yǎng)工作。

3.2 與關(guān)聯(lián)件配合問題

裝置初期設(shè)計階段只是依據(jù)理論數(shù)據(jù)對配合間隙進行預(yù)留，對實際生產(chǎn)中底盤放置位置歪斜、底盤部件制作精度差以及板鏈運行異常等各種因素識別不充分，造成裝置與關(guān)聯(lián)件配合時問題頻發(fā)。例如：底盤前端螺栓與拖鏈干涉(見圖5)、底盤放偏翻轉(zhuǎn)后無法放入支撐中、底盤將氣缸管路接頭撞壞(見圖6)、板鏈爬行造成隨行位置不準(zhǔn)以及底盤拖車鉤尺寸錯誤造成裝置夾具損壞等。針對此類問題，需現(xiàn)場對設(shè)備或關(guān)聯(lián)件進行相應(yīng)的修改，調(diào)整配合間隙，以保證裝置能夠正常運轉(zhuǎn)，不影響線體生產(chǎn)。

3.3 程序控制問題

此類問題主要發(fā)生在設(shè)備調(diào)試及試運行階段，包括夾具裝置位置參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確、底盤檢測信號丟失、隨行起始位置信號錯誤、控制程序復(fù)雜不好操作、與板鏈聯(lián)鎖信號不穩(wěn)定以及編碼器線路虛接應(yīng)用數(shù)據(jù)收集等。由于前期缺少相關(guān)經(jīng)驗借鑒，這些問題前期無法進行規(guī)避，只有在調(diào)試階段通過不斷地優(yōu)化程序、解決問題來積累經(jīng)驗。目前，裝置控制程序已趨于穩(wěn)定，此類問題發(fā)生率也大大減小。

3.4 機械結(jié)構(gòu)問題

此類問題主要是由于安裝精度較差以及零部件設(shè)計選材錯誤造成的，包括測速輪異響、翻轉(zhuǎn)過程中底盤位置下滑、夾具支撐塊磨損嚴(yán)重(見圖7)、滾珠絲杠升降時存在異響以及升降臂換向器連接軸斷裂(見圖8)等。

針對此類問題，對裝置部件裝配精度進行校正，依據(jù)現(xiàn)場零部件磨損情況更換其他材質(zhì)進行驗證，并對設(shè)備進行定期維護、檢修。

4 結(jié)束語

該底盤自動翻轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)了底盤的剛性卡裝、翻轉(zhuǎn)，全程與板鏈自動隨行且無人操作，提高了底盤翻轉(zhuǎn)的可靠性與和安全性，具有很強的實用性。雖然在使用過程中產(chǎn)生了很多問題，但在汽車產(chǎn)品生產(chǎn)制造自動化、柔性化和智能化的大趨勢下，底盤自動翻轉(zhuǎn)裝置必然會更多地應(yīng)用到非承載車底盤裝配中，具有很廣闊的應(yīng)用前景。

【1】高永昌.汽車總裝配生產(chǎn)線底盤翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計[J].陜西汽車,1994(2):24-29.

【2】馬汝忠.新型車架翻轉(zhuǎn)升降轉(zhuǎn)運機的研究[J].Automobile Technology & Material,2013(4):57-60.

反應(yīng)太快致追尾 自動駕駛讓事故增一倍

據(jù)彭博社報道，自動駕駛車作為以安全駕駛為目的的產(chǎn)物，卻帶來了一個相反的后果：它使得人為駕駛狀態(tài)的碰撞事故發(fā)生率增加了一倍。近期美國加州對于自動駕駛車作出了進一步的約束，要求自動行駛狀況下也必須有人坐在方向盤后面，隨時準(zhǔn)備接管汽車，另外正在研發(fā)中的車企也必須上交月度報告。谷歌表示對這一限制“非常失望”，因為該公司正在打造的自動駕駛車沒有方向盤也沒有油門踏板。

反應(yīng)太快致追尾

美國密歇根大學(xué)運輸研究學(xué)院的研究顯示，自動駕駛車的事故率是常規(guī)車輛的兩倍。不過在事故中，自動駕駛車從來都不是過錯方，多半是在低速行駛狀況下被后車追尾。隨著事故率的提高——多半為輕微剮蹭，谷歌公司以及卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的程序員對此的爭論也逐漸升溫，爭論的焦點為“是否應(yīng)該允許自動駕駛車適當(dāng)違反規(guī)定以規(guī)避麻煩？”通用汽車-卡內(nèi)基梅隆自動駕駛合作研究實驗室主任Raj Rajkumar表示，“這是我們內(nèi)部一直在爭論的問題，我們?nèi)匀粵Q定設(shè)置速度限制。不過如果你以恒定限速在高速公路上行駛，其他車輛會從你身邊飛逝而去，而我也會是其中之一。”

無法完全模擬人類行為

自動駕駛車在任何情況下都會遵照法律的要求行駛，沒有例外，但是當(dāng)進入復(fù)雜交通狀況時，自動駕駛車并不會適當(dāng)超速去解決困局。2014年，Raj Rajkumar用一輛自動駕駛凱迪拉克SRX向美國國會成員進行了展示，該車表現(xiàn)完美，但在開往五角大樓的一段約137 m的擁堵路段中，車上的攝像頭以及雷達傳感器雖然對周圍環(huán)境進行了360°監(jiān)測，但是在不間斷的車流中卻無從判斷其他車輛是否會讓出空位讓其通過，最后不得不人工接管。

目前谷歌正在研究如何使自動駕駛車更像人類，能夠“自然地進入車流中，其他駕駛員能夠理解我們(自動駕駛車)在做什么，以及為什么這么做?！钡亲詣玉{駛車極為保守的駕駛行為以及極為迅速的反應(yīng)依然讓道路上的人為駕駛車輛難以習(xí)慣。

(來源：蓋世汽車)

Research on the Reliability of the Frame Automatic Turnover Device

LI Hongtao, WU Chuanyong, NIU Lihui,ZOU Zhiyuan

(Technical Center of Great Wall Motor Co., Ltd., Automotive Engineering TechnologyResearch Center, Baoding Hebei 071000, China)

A new type of frame automatic turnover device was introduced. Its mechanical structure, working principle and control method were described. The problems in its use process were summed up and analyzed.

Frame automatic turnover device；Mechanical structure; Working principle；Control method；Reliability

2015-07-08

李洪濤(1985—)，男，本科，目前主要從事汽車總裝車間生產(chǎn)設(shè)備選型安裝工作。E-mail：420751563@qq.com。