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汽车涂胶线新型吊具输送设备的应用

发布时间:2020.07.06    点击数: 2641

0  引言

汽车涂装涂胶工艺是汽车生产中重要的组成部分,为保证车身的密封、防震、降噪及提高整车舒适性等性能,需对车身进行涂胶。涂胶工序包括汽车车底涂胶UBC(Under body coating)和车底密封胶UBS(Under body sealing)。在汽车生产过程中,涂胶是制造过程中必不可少的一道工序,不仅增强了汽车本身的结构,而且可以起到防锈、减震的作用。目前,汽车生产是批量、流水线式生产,因为此种生产方式的特殊性,必须提高系统的自动化程度和增加系统的智能柔性,多种先进智能的输送系统不断出现并被广泛应用。

1   涂胶密封线工艺及吊具自动化输送生产线的类型

涂胶线需要将电泳底漆后的车身升高,为方便底部密封操作方便,一般提升高度为车底距地坪2.0 m的高度。一般输送在人工操作区采用stop/go方式进行工作,在机器人工作区采用stop/go方式进行工作;高生产率的情况下则采用连续运行的方式。在进入机器人区域之前,输送设备的运行要与机器人进行连锁控制,检测车型信息;在机器人喷涂区,吊具要被夹紧定位,保证侧向的定位精度。吊具停止精度要一般保证在±1.5 mm以内,以保证机器人的喷涂要求。

车底密封输送设备采用输送方式+刚性吊具的输送方式,UBS、UBC均在吊具上进行,并且要求吊具小车平稳,无跳动。

在完成密封后将车身从吊具上转挂到地面输送设备上。在转挂过程中,吊具、车身都必须准确定位,转挂过程要设置对射检测开关,用于检测转挂是否到位、准确。如果出现故障,输送设备将会停止,进行声光报警,同时通过故障报警通知维修人员来处理,确认转挂可靠后,转挂继续运行。

因此涂胶线吊具的设计选型尤为关键,在设计吊具时必须要保证车底密封操作人员的操作方便性、安全性以及保证机器人手臂的安全运行空间,且要求运行与转接过程吊具稳定。

将电泳后的车身通过机械化输送吊具悬吊起来,需要经过涂胶机器人喷涂、人工补喷、检查等工序。目前采用的吊具形式根据输送方式有H型吊具自行小车输送机、悬挂链式积放输送机、空中滚床输送机、空中宽轨托盘式输送机。

1.1   H型吊具自行小车输送机

自行小车输送机也称电动单轨葫芦输送机(亦称微控电轨车、EMS),它是一种智能输送设备,电动单轨智能输送小车是高度体现了机械、电气于一体的现代化智能输送系统,体现了高度的智能和自动化,它具有智能控制、高度自动化、节能、操作灵活等特点,不仅在汽车生产线上被广泛应用,在其他行业也发挥着重要作用。自行小车输送机吊具结构如图1所示。

1.2   H型吊顶张开吊具悬挂链式积放输送机

悬挂链式积放输送机能够利用有限的空间扩大运输及存储能力,该机型最大特点是实现在线存储功能。实现工位或工序间的物料存储,让工序间具有一定的弹性,实现小车间密集的停靠和积存,大大缩减了输送距离。此类型输送机用于规定的空间内,沿预定的轨迹运行,结构布局较灵活且占地面积小。积放悬挂链式输送机属于智能的输送系统,通过PLC集中控制实现自动输送、存储,从而实现了快节奏、高效率的现代化大规模生产。悬挂链式积放输送机吊具结构如图3所示。

图3给出的是涂胶密封线(也称PVC线)吊具吊顶型式,自动张开式吊具,吊具支点托住车门门窗部位。吊具支腿完全避开车身底部,更加方便机器人作业。电动单轨葫芦输送系统也常用此类吊具,缺点是容易引起车身支点处变形,严重的引起车窗变形,车门关不严,此类吊具型式一定要经过车身悬吊试验,车身车窗处强度足够大方能采用。涂胶线工艺布置与图2的布局相类似。

1.3   H型吊具悬挂滚床输送机

空中悬挂滚床输送机是倒置的地面滑橇输送机,目前比较流行实用。优点是与地面滑橇输送机互换性强,空地转挂方便,工艺线路布局灵活方便。是由多种标准模块单元组成,利用地面滚床的结构原理,实线在空中完成线体间的输送,主要由旋转滚床、升降装置、空中滑橇吊具等设备组成。随着汽车工业的快速发展,此类型输送系统能满足汽车行业某种特殊需求,能够提高现代化程度,不需要对地面进行特殊处理,在空中即可完成各环节的转挂交接。此类输送系统起到其他输送机无法替代的作用,有链式和带式2种驱动方式。

应用特点:1)根据不同的工艺要求及布局,每段空中滚床都是独立单元,可以实现不同的运送间距。2)能够与其他输送设备结合实现空中立体输送,可实现多层布置。3)自动化程度高,适应性强,可完全由程序控制。4)安全可靠、噪音小、车身底部操作空间较大,灵活性强。

典型的涂胶线空中悬挂滚床输送机工艺平面布置如图4所示。 

这种输送形式两端采用移行机的方式使吊具返回,减少了前述两种输送机轨道吊具水平回转占用的面积,使得涂胶线水平长度缩短,有效节省了厂房面积。实际使用中也发现这种输送吊具的不足,因为反向滚床滚子中心距一般为800~900 mm,吊具仍然需要悬臂结构,运行中不平稳,对车身自动转挂转运以及机器人自动喷涂带来影响。

1.4   托盘式吊具空中宽轨托盘输送机

为了保证运行中地对空转挂、机器人喷涂、空对地转挂车身平稳,空中宽轨托盘输送机吊具结构为目前市场上最新型悬吊方式。该输送装置由一对中心距一般为3 m的平行轨道组成,每一侧悬臂的轨道上设置等间距的自由滚轮,宽轨托盘吊具由滚轮支撑,吊具的行走是靠双侧设置的摩擦驱动运行。通过驱动轮组对托盘吊具产生驱动力,达到传递工件的目的,整个轨道上按着小于托盘纵梁的摩擦长度布置一个驱动站,将托盘吊具从一个驱动站传递到下一个驱动站。

托盘式吊具由两侧摩擦梁、托盘架、四套旋转式支腿组成。车身嵌镶在托盘中,摩擦梁宽于车身,吊臂结构缩短,并且可以旋转。有效避开了机器人手臂的操作轨迹,运行、转挂、机器人操作工位车身平稳。

该类型最大特点除了吊具运行稳定性极高,还表现在工作区域合理紧凑,滑橇返回、涂胶工作区、托盘吊具分别位于最底层、中间层、最顶层,有效利用了有限空间,使结构布局更加合理;该种类型设备兼容性较高,能生产多种车型,增加了系统的多样化。

主要特点是智能化、灵活性较高、无油污、速度高,是目前车底密封线最较为先进的机械化智能输送设备,已在新能源汽车涂胶生产线上应用。涂胶线托盘式摩擦输送机线路布置如图5所示。

换撬的实现是以上4种吊具输送形式涂胶线布局的另一功能,都能实现车身自动地对空转挂,所以方便实现车身从底漆橇向面漆橇的转接。

车身经过电泳烘干后通过底漆橇体输送到涂胶入口升降机处等待,升降机升起后车身与底漆橇脱离,吊具接车身送入到空中输送系统,进行涂胶工作。底漆橇体沿线体返回至地面进行堆垛循环。而位于涂胶线出口的升降机、面漆滑橇在地面滚床上等待,空中返回吊具下降车身落在面漆橇上,从而实现车身从电泳底漆滑橇到面漆滑橇的自动转换。

具体实施措施:在涂胶出口升降机前对当前车型进行智能识别,将读取的信息反馈给系统,使与之对应吊具和面漆滑橇在升降机处等待。升降机下降过程中完成对吊具和面漆橇体的转换,面漆橇体承载车身进入下一工位。

2  各种吊具输送方式性能比较

各种吊具输送方式性能比较见表1所列。

涂胶线以上输送方式中前3种输送方式空吊具返回均是水平返回,需要占用厂房空间,增大了涂装车间面积需求,影响整个涂装工艺线路布局。托盘式吊具输送方式空吊具垂直返回,节省了车间空间。

在轨道上行走的电动单轨葫芦输送机和积放悬挂链式输送机,此两种类型的输送系统全部是对吊具进行悬挂输送,也就是“扁担挑”的方式,因此车身吊具运行中不平稳,易晃动。电动单轨智葫芦输送机采用葫芦升降吊具,刚性差,对吊具精确定位带来难度。链式输送机的链条需要定期维护润滑,要避免油产生的污染,并且存在有链条爬行现象,会对自动化智能作业带来一定影响,运行伴有噪音缺陷。这两种输送方式还存在速度低的缺陷。

涂胶线一般采用H型吊具,H型吊具托车身底部或裙边,较大的H型吊臂对机器人喷涂有遮挡区域,甚至对车身某些部位无法喷涂,只能采用手工补喷的方式补喷。空中悬挂滚床输送+吊具运行稳定性较前两种输送方式有较大提高,橇体宽度受滚子中心距的影响,实际使用中仍然发现运行中有晃动,而空中宽轨托盘输送的应用解决了以上几种吊具输送方式的不足,托盘宽度宽于车身,运行、转挂、操作区域稳定性大大提高,像托盘一样将车身嵌镶在托盘中,托盘支具结构较小,并且能够旋转,能够避开机器人涂胶区域,使得返回空间变小,深受用户欢迎。

3  结语

在汽车行业不断高速发展过程中,自动化生产在汽车制造过程中越来越重要。随着新厂房的建立和投入,在有限的空间内实现最高效的生产模式,可使资源充分利用,达到最优的生产效率。汽车生产线向模块化、自动化、智能化、柔性化方向发展。原有的涂胶线输送形式占用空间较大,规划复杂,成本较高。而垂直返回的空中托盘式摩擦输送机占用面积少,设备空间利用率高,运行平稳,是市场最新型的输送型式。随着科技的不断进步,新的技术不断涌现,输送设备的种类也在不断增加,所以规划时选用合理、经济的输送方式尤为重要。涂装车间对于汽车制造起着不可替代的作用,随着汽车轻量化趋势的发展,对应的各个环节都要与之匹配,所以精心设计、精细选型,同时汽车轻量化的发展也对底涂涂装技术带来新的创新。

来源: 现代涂料与涂装

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