一種Pickup小車平穩(wěn)運行結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

魏斌、肖勇、黃鴻燕

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 545002）

0 引言

多層剪刀架式Pickup 小車實現(xiàn)白車身生產(chǎn)過程中分總成零部件自動運輸?shù)街骶€的功能。

多層剪刀架結(jié)構(gòu)用于輔助小車升降及行走運動過程中的定位及平衡，其極易受加工誤差累積導(dǎo)致應(yīng)力集中，剪刀架橫梁中間銷孔及連接桿階梯軸處為頻繁斷裂點，且往往呈現(xiàn)首次斷裂后整套結(jié)構(gòu)各處會加速頻繁斷裂[1]。

Pickup 小車實現(xiàn)白車身生產(chǎn)過程中分總成零部件自動運輸?shù)街骶€的功能，一個動作循環(huán)包括在取件位停止——下降到位——勾取零件——上升到位——平移到放件位上空——下降到位——放料——上升到位——平移到取件位。

1 單鏈葫蘆升降、多層剪刀架輔助升降和平移式的Pickup 小車結(jié)構(gòu)存在的缺陷

（1）Pickup 小車在自動吊運零件時需要反復(fù)執(zhí)行升降和平移運動，多層剪刀架結(jié)構(gòu)用于輔助兩個自由度一定精度運動的平衡時極易受加工誤差累積導(dǎo)致應(yīng)力集中，剪刀架橫梁中間銷孔及連接桿階梯軸處為頻繁斷裂點，且往往呈現(xiàn)首次斷裂后整套結(jié)構(gòu)各處會加速頻繁斷裂，故障率高、維護耗時及維護成本高[2]。

（2）車身車間Pickup 小車受限于使用空間和自重限制，剪刀架橫梁采用矩形鋼管制作，壁厚較薄，反復(fù)升降和平移運動造成的沖擊易導(dǎo)致橫梁在長期使用過程中變形（特別是啟停沖擊），易導(dǎo)致取放和搬運零件時精度不夠，造成停線和零件報廢。

（3）受限于剪刀架質(zhì)量較大和易應(yīng)力集中等弊端，Pickup小車的生產(chǎn)節(jié)拍存在一定的限制（高速啟停極易破壞結(jié)構(gòu)）。

（4）單鏈葫蘆升降起吊時，起吊力只作用于剪刀架底部框架的中心點，剪刀架受力不平衡，易加劇剪刀架結(jié)構(gòu)的斷裂和變形。

2 四向皮帶升降、多層剪刀架輔助升降和平移式的Pickup 小車結(jié)構(gòu)存在的缺陷

（1）多層剪刀架結(jié)構(gòu)缺陷與前一種結(jié)構(gòu)的1 ～3 點相同。

圖1現(xiàn)有單鏈葫蘆升降、多層剪刀架輔助升降和平移式的Pickup 小車結(jié)構(gòu)

（2）四向皮帶結(jié)構(gòu)在升降精確到位檢測上，利用剪刀架垂直伸縮產(chǎn)生的活動端水平位移變化來觸發(fā)機械式形程開關(guān)，因垂直運動距離與其產(chǎn)生的水平位移距離比率較大，通過調(diào)整開關(guān)位置來控制垂直精確定位點，其調(diào)整存在一定的難度，且耗時長，另剪刀架結(jié)構(gòu)變形會導(dǎo)致垂直定位點漂移，引發(fā)取件故障。

（3）與第一種結(jié)構(gòu)相比，皮帶固定于剪刀架底部四邊形框架的四個角，升降穩(wěn)定性有一定提升，起吊時能夠減少對剪刀架的沖擊，但皮帶自身較軟的特性導(dǎo)致升降和平移運行時對剪刀架的沖擊仍然存在。

3 改進

3.1 新技術(shù)所要解決的技術(shù)問題

（1）消除多層剪刀架結(jié)構(gòu)易應(yīng)力集中而頻繁斷裂的問題。

（2）提升X/Y/Z 三向定位精度，消除剪刀架結(jié)構(gòu)輔助升降定位精度低下的弊端。

（3）解決Pickup 小車運動穩(wěn)定性差、維護便利性差、生產(chǎn)效率低、維護成本高、節(jié)拍一定程度上受限的問題。

圖2 現(xiàn)有四向皮帶升降、多層剪刀架輔助升降和平移式的Pickup 小車結(jié)構(gòu)

3.2 新技術(shù)解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案

取消多層剪刀架結(jié)構(gòu)，在取料位、放料位旁以及小車本體上增加精確定位導(dǎo)向銷及喇叭口導(dǎo)向柱結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)升降和平移過程中保持平衡和精確定位的功能。

采用拉繩式編碼器進行升降位置的精確定位，替代機械式行程開關(guān)。

3.3 新技術(shù)帶來的有益效果

（1）結(jié)構(gòu)消除多層剪刀架結(jié)構(gòu)易應(yīng)力集中、單個部件易變形、精確定位點調(diào)整難且易漂移、節(jié)拍受限的弊端。

（2）結(jié)構(gòu)采用精確定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，100%保證小車取放件精確到位，提升小車運動穩(wěn)定性，大幅提升設(shè)備的運行穩(wěn)定性，月均停機故障率由195 min 降低至45 min，同時提升維護便利性，降低維護成本和設(shè)備制造成本。

（3）結(jié)構(gòu)采用拉繩式編碼器替代機械式行程開關(guān)，確保板件縱向定位精準，同時提升調(diào)整便利性和定位檢測精確度（精度由1.00 mm 提升至0.05 mm）。

（4）大幅減少Pickup 小車本體負載，提升單體設(shè)備生產(chǎn)節(jié)拍0.5 J/h。

3.4 技術(shù)創(chuàng)新點

（1）首次采用精確定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，取代傳統(tǒng)的升降用剪刀架機械結(jié)構(gòu)的方式，從根本上解決多層剪刀架結(jié)構(gòu)易應(yīng)力集中而頻繁斷裂的問題。

（2）精確定位導(dǎo)向裝置包括地面導(dǎo)向銷及固定導(dǎo)向柱、高位導(dǎo)向兩大部分，地面導(dǎo)向銷及固定導(dǎo)向柱用于小車取放件時的X/Y/Z 三向高精度定位，導(dǎo)向銷與導(dǎo)向套配合偏差≤0.15 mm，確保百分之百精確入銷；高位導(dǎo)向用于小車在高位水平行走時的X/Y 向穩(wěn)定及平衡。結(jié)構(gòu)簡單，可維護性強，大幅提升Pickup 小車的運動穩(wěn)定性。

圖3 新型Pickup 小車升降結(jié)構(gòu)（取消剪刀架）

實際生產(chǎn)證明：相比于剪刀架輔助結(jié)構(gòu)，增加線旁及小車本體的精確定位導(dǎo)向，可保證Pickup 小車在取件、放件過程中的精確定位，確保板件的位置一致性精度；同時中間部位增加升降拉繩式編碼器，提升定位精度，確保取放件時穩(wěn)定運行。

該應(yīng)用完全考慮Pickup 小車的輕量化設(shè)計，降低負載及提升穩(wěn)定性，同時將結(jié)構(gòu)簡易化，以及維護便利性等充分考慮在內(nèi)，基于以上內(nèi)容完成此次優(yōu)化。

4 結(jié)束語

本文基于Pickup 小車自動輸送系統(tǒng)，介紹了一種使小車平穩(wěn)運行的結(jié)構(gòu)，其技術(shù)與目前相關(guān)技術(shù)相比，可大幅提升設(shè)備的運行穩(wěn)定性，提升維護便利性，提升生產(chǎn)效率，降低維護成本和設(shè)備制造成本，具有廣泛地推廣應(yīng)用價值，而且該系統(tǒng)已全面推廣到其他區(qū)域。