专有化与柔性化焊装线输送方式比较

emtek

本文通过对主焊线上常见的几种输送方式及上件方式的介绍，对专有化与柔性化焊装线进行了比较，指出柔性化焊装线的应用将日趋广泛。
        面对瞬息万变的市场需求，汽车企业的生产能力能否弹性地适应市场波动进行快速调节显得至关重要。在生产车间，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，为适应市场需求，柔性化焊装线成为近年来汽车企业追求的目标，且随着多品种车型的混线柔性生产装备及技术运用的娴熟，焊装线的输送系统也发生了较大变化。本文对主焊装线上常见的输送方式及上件方式进行了对比。
        相关概念
        1. 专有化焊装线
        专有化焊装线，也称为单一化焊装生产线，只能为单一车型提供生产。若开发新车型，须新建焊装线，令厂房、设备和公用动力设施等重复投资。

       

专有化与柔性化焊装线输送方式比较

        图1  往复杆输送

        2. 柔性化焊装线
        柔性化焊装线是指一条生产线上可以同时满足多个车种的生产，其通用设备和公用动力设施可一次性投资，永久性使用。新车型生产时只需增添部分专用设备，改造预先设置的通用设备，调试各种共用化程序。
        3. 焊装线输送系统
        在焊装车间，输送系统是用于车身、焊装生产线工序间、生产线间、装配线及车身各总成件的搬运、存储的集成系统。输送方式是生产线工艺水平及自动化水平的重要衡量因素。

       

专有化与柔性化焊装线输送方式比较

        图2  夹具台车系统

        主焊线输送方式
        1. 往复杆输送
        如图1所示，往复杆输送是焊装生产线常用的一种输送设备，适用于车身各总成线的序间输送。往复杆式输送机一般安装在夹具平台上，与夹具一起构成焊装生产线。往复杆一般由升降机构、同步机构、运行机构、往复杆、平衡助力机构、定位机构、安全机构和电控系统等组成。往复杆输送机的特点是：机械化程度高，输送定位精度高，一般能够达到0～3mm，但柔性差，设备投资大，结构形式较为复杂。一般在传统车型生产时，载重汽车应用较多。
        2. 滑橇输送系统
        滑橇输送机是焊装车间应用范围最广泛的输送设备之一，可用于车身总成线工序间输送、调整线输送以及焊装车间空中储运线车身储存输送。其特点是：自动化程度高，适用于各种批量的生产线输送；可以在一条生产线上实现间歇、连续输送，易实现生产线联线输送；可以将下车身总成线、车身总成焊装线、调整线和车身储运线联系成一个整体，易实现一个车间多车型生产线联线；可以将各种车型的下车身总成线、车身主线独立布置，共同建立补焊线、调整线，易于实现生产线分期投入；输送速度快、定位精度高；与夹具关系密切，需进行非标设计，投资较大。一般在传统车型生产时，轿车应用较多。
        滑橇输送机系统主要由滑橇、普通输送辊床、升降输送辊床、变速辊床、旋转辊床、移行机、垂直升降机和电控系统等组成。
        3. 夹具台车滑行系统
        所谓夹具台车滑行系统（见图2），就是把不同车型的专用夹具置于台车上，台车安装在滑行轨道上，使用时台车滑行至生产工位，安装在转台上。夹具台车可根据生产纲领、生产线布置等情况选用双面转台模式，即上件与焊接同时进行。各车型的夹具独立设计制造，可同时混线生产4种平台的车型。另外，利用电动机驱动可旋转的夹具台车切换装置，在台车滑出转台后，可以进行车型切换，切换后的台车被输送到夹具存储区域存储。
        一般各工位间可选用机器人抓件或空中积放式输送设备等。

       

专有化与柔性化焊装线输送方式比较

        图3  高速辊床输送

        4. “高速辊床+台车”输送系统
        “高速辊床+台车”输送系统是在辊床简易滑撬输送系统上进行升级换代的产物，其输送速度更快，承载能力更强。该系统主要由高速辊床和随行夹具（置于台车上）两部分组成。其中高速辊床根据用途不同分为升降高速辊床和固定高速辊床，一般升降高速辊床用于定位精度要求高的上件点定工位，固定高速辊床主要用于精度要求相对较低的补焊或过渡工位。
        固定高速辊床主要由固定支架、槽钢框架、辊轮、同步带、水平驱动电动机、Y向定位滚轮和读码器等组成。固定高速辊床主体采用槽钢框架结构，具有良好的刚性，能够在较高速度下承受较高载荷，其所能承受的最大载荷为2000kg。因其定位精度相对较低，不能满足上件点定精度要求，因此在焊装线的输送系统中将其用于补焊工位或过渡工位。
        升降高速辊床包含固定部分和升降部分，固定部分主要包括辊床基座、对随行夹具进行定位的精定位系统、辊床升降部分的升降导向以及包括升降驱动电动机在内的升降机构。升降辊床的升降部分与固定高速辊床结构相似，主要为槽钢框架、辊轮、同步带、水平驱动电动机、Y向定位滚轮和读码器等。

       

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        图4  气动葫芦上件

        升降高速辊床相对于固定高速辊床的优势在于其对随行夹具的定位系统，其对随行夹具的重复定位精度可达±0.1mm。由于升降高速辊床定位精度较高，故其主要应用于上件点定工位，保证车身精度。
        高速辊床系统（见图3）的特点是输送速度快，可以极大地缩短输送时间，所以主焊装线只有选用节拍较高的机器人焊接方式才能与之相匹配，若采用人工点焊方式进行焊接，高速辊床系统的采用将没有任何意义。另外，高速辊床的柔性化理念势必会影响焊装夹具的设计，采用常见的焊装主线夹具将无法实现4个平台多种车型的共线生产，因此与高速辊床系统匹配的焊装线应采用具有快速切换功能的精定位抓具。同时，高速辊床输送系统在实际应用过程中需要大量随行夹具作为车身输送的载体，随行夹具的数量与整个主线长度、工位数和节拍等联系紧密，因此选用高速辊床系统时一次性投资大。
        主焊线上件方式
        1. 传统焊装线上件方式
        传统焊装线的上件方式可以是人工上件、葫芦上件或助力机械手上件等，其中葫芦应用较为广泛。
        葫芦为间歇式输送设备，具有输送和起重功能，是广泛应用在焊装生产线输送的一种标准设备。葫芦上件可分为电动葫芦上件与气动葫芦上件，其中电动葫芦动力性较强但操作时运输平稳性较差，气动葫芦运输时起动与停止平稳。
        电动葫芦主要由电动葫芦本体、行走电动机、电控柜、手柄、控制器、滑触线及连接件组成。葫芦与简易吊具组合成为简易搬运装置，主要用于批量较小的焊接线工序间输送、批量较小的焊接线间的输送及作为搬运机用于车身各总成件的上件、返修和下线，也可作为自动搬运机的起升机构。图4为某气动葫芦在总成件上件时的应用。

       

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        图5  抓件机器人上件

        2. 柔性化焊装线上件方式
        为适应生产车型较多的生产线要求，自动化率高、生产纲领大和节拍高，柔性化焊装线一般采用机器人抓件方式上件。抓件机器人主要由机器人、快换机构、抓具、抓具支架和电控系统等组成。机器人抓件方式上件的特点是：机械化程度高、输送定位精度高且速度快，柔性好，单设备投资成本较高。
        抓件机器人一般配合精定位物料架、上件滑台等同时使用，如图5所示。对于柔性化焊装线来说，大量运用机器人来实现上件、焊接等对于自动化的实现显得至关重要。
        结语
        往复杆输送和滑橇输送系统是传统焊装线常用的主焊线输送方式，其自动化率及输送精度较高，但只能适用与一种车型生产，多车型通用化较差。夹具台车滑行系统和“高速辊床+台车”输送系统是柔性化焊装线常用的主焊线输送方式，其多车型通用化较强，但结构更为复杂，投资较高，且对相应的配套设备要求较高。
        随着汽车市场竞争的日趋激烈，车型更新换代节奏变快，柔性化共线生产的方式必将成为汽车行业的首选。所以不断吸收和引进先进技术，提高国产汽车柔性化焊装线的设计、运用水平将成为我们持续努力的方向。与此同时，匹配柔性化焊装线的输送系统也将不断追求技术进步，焕发新的活力。