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汽车总装线后桥发动机装配自动化解决方案

来源:首页 | 时间:2019-05-15

  汽车总装线后桥发动机装配自动化解决方案_机械/仪表_工程科技_专业资料。《装备制造技术>2013年第5期 汽车总装线后桥、发动机装配自动化解决方案 覃家仁.李桂健。陈恒强 (上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007) 摘要:阐述了一种SGMW自行开发的汽车后桥

  《装备制造技术>2013年第5期 汽车总装线后桥、发动机装配自动化解决方案 覃家仁.李桂健。陈恒强 (上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007) 摘要:阐述了一种SGMW自行开发的汽车后桥、发动机辅助装配系统。该系统以中央控制台为调配中心。利用无线通 讯系统控制多台KGV小车与人工互动完成汽车后桥、发动机的装配工作。笔者以此为切入点。探索SGMW简单自动 化应用之路。 关键字:汽车生产线;发动机装配;自动化;解决方案 中图分类号:U46&23 文献标识码:B 文章编号:1672—545X(2013)05-0161--03 公司曾经采用自动导航小车(Automated Guided Vehicle,简称AGV)作为后桥、发动机辅助装配设备, 以解决人工装配劳动强度大的问题。AGV技术先进, 但受制于设备供应商不开放核心技术,投资和维护 成本高。所以,SGMW决定自行开发一种综合成本较 低的后桥、发动机举升搬运系统,并以此为切入点, 探索SGMW简单自动化应用之路。 1 统采用WIFI技术,新方案采用无线)供电系统:负责整个系统的能源。原系统采 用电池供电,新方案采用轨道供电。 2功能设计 2.1 RGV设计 2.1.1轨道设计 功能分析 后桥、发动机搬运举升系统需要完成的功能为 “将发动机和后桥从发动机分装线终端及后桥存放 区自动搬运至流水线底盘对应的装配区,然后在装 配区与大链同步随动,通过人工操作的半自动化形 式将发动机或后桥托起,举升至车身底盘对应的位 置,辅助完成装配工作。然后,空车自动返回分装线 终端、后桥存放区等待下一次搬运工作”。 AGV能很好的满足该功能。但其采用的自动导 航技术、电池驱动技术不开放,我们无法掌握,是造 成投资高和维护成本高的原因。我们需要采用其他 技术来改造。 后桥、发动机搬运举升系统包括4个子功能系统: (1)执行机构:负责后桥、发动机搬运和举升。原 系统由AGV承担,新方案采用新设计的RGV(有轨 自行小车)承担。 (2)总控系统:实现小车与小车、小车与大链之 借鉴行车的轨道结构,采用复合式导轨,将支 承、导向及供电三种功能集成一体。 在装配区与存储区埋设内外两圈轨道:外圈轨 道偏高偏窄,起导向作用。内圈轨道偏低偏宽,可以 使小车副轮有足够的跟随性。同时,接上变压器输出 的低压电,把外圈作为电源的正极,内圈作为负极。 2.1.2举升小车设计 (1)行走机构设计 行走机构分两种正极、负极两种,兼有行走和送 电功能。 正极:作为主动轮,采用了一种结合支承、行走、 导向、送电一体化的导电走轮,通过SEW减速电机 的拖动,与系统的正极轨道产生相对运动,从而带动 整个小车沿着轨道向前或向后移动。而走轮的轮沿 可以防止小车跑偏。其优点在于:可以方便地将电源 输送至小车上,无须另装类似滑触线之类的引电装 置,导电性好,故障率低,方便易维护。绝缘件、易损 件更换成本低。 负极:作为被动轮,支架采用万向独立悬挂的形 式。走轮与支架都用钢材质来制作,兼顾支承强度及 导电性需要。行走机构的负极走轮行走在内圈负极 间的互动控制。原系统由高度集成的专用模块组建, C语言程序,新方案采用通用的PLC组建。 (3)通讯系统:承担信号发送与接收功能。原系 收稿日期:2013-02-02 作者简介t覃家仁(1967一),男,广西来宾人,高级工程师,本科,研究方向:汽车制造。 161 万方数据 Equipment Manufacturing Technology No.5。2013 扁平轨道上。如果需要,负极走轮可很方便拆卸,如 图1所示。 表1 序号 电控系统安全保护实现方法 宴现方法 主要硬件 变囊器K-Clit 三相异步电机 功艟 工进、追车 I 利用变囊器的多段建度功能.将PLC工进与迫车输出靖子引人 变援器的RM、RL端于,以此让变瓤器输出两种不同的瓤率来驱 动行走电机。 在RGV小车PLC程序输出稿子Y2一”前加人定点停1|闭输人 信号X26.在行走路径上布置光电开关来截断这十信号.使其中 断程序移动端子输出。 在停止点安装发车光电开关 利用攫反射式光电开关患应RGV小车前进方向阻挡物。PLC■ 人情号为X23、X24。 利用无拽量控装量建立起息控系境PLc、RGV小车PLc、藏水嫂 暗灯PLc之阃的联接。在各自的程序中设置专门对应的接口.从 而宴理动作互镶。如RGV小车PLc的输出X13一X16;总控PLc 的Y0-Y4。 2 定点停车 自动发车 防擅 光电开关 光电开关 光电开关 3 ‘ 5 信号联铖 无鼓遥控 6 举升、下降 采用举升筒实现。举升筒的动作由电机来驱动。同时.利甩薯性 开关做为举升位置的上下限位。为了有效对电机进行保护丑速 度控制.利用变额器来驱动电机。 三相异步电机 接近开关 蜜囊嚣 及逻辑换算后,产生了相应的输出信号,发送回RGV 正极走轮 负极走轮 小车和大链。RGV小车与大链通过识别从总控系统 返回的信息,经过自身的PLC换算来控制自身硬件 的动作,从而达到不断自我调整的目的,实现小车与 小车、小车与大链之间的互动。 2.3通讯系统 图1行走机构结构 (2)举升机构 为降低成本,举升机构直接回用原AGV的两段 式举升筒的结构。举升筒的举升与下降是利用装在 举升筒内的一段滚珠丝杠。丝杠部分与电机减速机 相连,减速机转动时丝杠也会跟着旋转,丝杠端盖就 、会顺着丝杠上升下降。丝杠的滑动端盖与外筒连接, 端盖上升多少,外筒也上升多少。内筒与外筒通过两 根链条连接。外筒上装有两个链轮。当外筒上升时, 链轮也一同上升,而由于链条是搭在轮上,如果链轮 上升高度为L,链条走过的距离为2 L。内筒上升的高 度也为2 L。于是就实现了内筒2倍于外筒行程。具 体如图2所示。 RGV小车、总控及大链之间联锁信号通讯,通过 无线遥控方式实现。利用无线代替有线来进行信号传 输可以有效地精减繁多凌乱的信号,方便设备检修保 养。无线遥控IO信号交换具体实现方式如图3所示。 一 一 r.-呻r 一Ⅱ譬|一 iJ一 一‰'』一 ~扎蕞~ 一巨醛 一k型一 一卤一 一。...一 图3无线供电系统 我们设计了一种独特的移动供电方式。这种方 式与常规的滑触线供电是不一样的,而是供电、导 向、支承一体化的形式。这样就无需在小车轨道底下 挖坑铺滑触线了。物料及施工成本可以大幅降低,易 图2举升筒示意图 (3)电控系统 电控系统起到接收各种输入指令,发出需要的动 作指令的作用。同时还可以与总控台交换指令信号。另 外,在发生电气故障时,此系统还可以切断电源输入, 以保护系统中的各个元件。人机互动通过小车两旁操 作按钮盒进行。安全保护则通过警示灯、防撞光电开 关、定位光电开关实现。具体实现方法如表I所示。 2.2总控系统设计 总控系统安置在环线中间,采用通用的PLC构 建,实时接收RGV小车与大链等设备发来的信号,通 过系统内部PLC(编程逻辑控制器)进行解码、编译 162 维护保养,故障率更低。而且柔性高,可以走直道,也 可走弯道。整个移动供电系统是由带电走轨、正极导 电走轮机构和负极独立悬挂走轮机构三部分组成。 整个供电过程为:车间电源2×380 V_+变压器降至 V_轨道_+RGv车轮_升压变压器一2× 220 V_变频器_3×220 V_+供RGV小车使用。 2×36 3应用案例 从2003年开始到2008年,SGlVlW西部总装车 间的后桥、发动机装配举升工作一直交由AGV(自动 导航小车)来完成。在这5年中,由于AGV系统的复 杂性和高昂的维修和运行成本,曾一度令设备技术 万方数据 《装备制造技术}2013年第5期 人员头痛不已。 比如AGV系统动作控制采用的C语言,对于维 护这个系统的机械和电气技术人员来说,这种高级 语言用于设备控制是不利于故障排查的直观性和便 利性的。常常是一个稍微复杂点的故障发生后,维修 技术人员是无法从程序的输入输出逻辑关系中快速 地判断出故障点的来。而他们只能通过不断地更换 硬件或反复拔插模块的尝试性手段来解决问题。还 比如,AGV所采用的无线WIFI总控技术在工业场合 应用中容易受干扰,表现出不稳定性。有时在生产中 就无故断网了,而维修技术人员对于这种问题实在 找不到什么好的对策,他们能做的也只有把系统重 启再重启,实在不行就只能更换硬件了。类似的问题 还有很多。据统计,每年AGV故障停线时间占了西 部总装车间总设备故障停线%。这些问题 严重影响了车间生产的连续性。 AGV另一个问题就是高昂的维护成本。比如说 AGV的电池,每组电池采购成本6万~7万元(当时 价格)。每隔两三年,电池的性能就会下降,就需要更 换了。而西部总装车间B、c两条线台AGV小 车总共要更换的电池成本就高达40万元。而AGV 小车上携带的控制模块也是价格高昂。每个模块少 则接近万元,多则要十几万。所以当时SGMW对 AGV维修的成本控制是非常被动的。每年都要为这 几台AGV小车消耗几十万的维护成本。 AGV还存在一个很大的问题,就是核心技术不 开放。比如控制模块就是AGV厂家的技术核心,这 些关键技术是不开放的,所以每当这些控制模块损 坏后必须从原厂购买,除此之外别无选择。而车问要 进行产能提升,需要对AGV系统进行改造升级时, 也只能寻求AGV原厂的支持。原厂报什么价格 SGMW都只能接受。在这种受制于人的局面下, SGMW还要承担AGV系统后期维护失控的风险。如 果原厂不慎倒闭或对SGMW进行技术封锁。SGMW 将买不到维修配件。AGV将无法继续运行。车间生产 任务也有可能因此而中断。 2008年后,SGMW自行开发的以RGV代替 AGV的综合成本较低的后桥、发动机举升搬运系统 陆续在新生产线上应用,受制于人的局面终于得到 了改变。以下是AGV与举升小车在技术上、应用上 的对比,如表2所示。 表2 序号 l 2 3 4 AGV与举升小车在技术上、应用上的对比 对比项 导航方式 控制语言 通迅方式 驱动硬件 供电方式 调速方式 ^CV 举升小车 轨道导航 PLC语言 无线 三相异步电机 轨道供电 变期器 15万,台 5% 备注 t导航 c语盲 WIFI 伺服电机 电池供电 伺服控捌器 45万/台 25% 5 6 7 8 9 10 单台采购成本 故摩率 包括现场施工 总设备故障率百分比 维蕾难度 年维护成本 非常难 30万 中等难度 5万 平均敦 4结束语 本文主要讲述了SGMW自行开发汽车总装线后 桥、发动机搬运举升系统的主要思路及技术方案。作 为降成本的一种方案,RGV小车的成功应用所取得 的成果是显著的,效益是立竿见影的。所以才能在 SGMW公司内持续推广开来。从最早的西部总装车 间成功代替AGV,到东部总装车间成功代替举升机, 再到5米车车间也陆续使用上RGV小车。可是,虽 然举升小车的方案是成功的,由于SGMW正在飞速 的发展,新产品、新要求层出不断,这给RGV小车技 术方案不断提出了更新更高的挑战。本文所讨论的 内容也仅是汽车生产线后桥、发动机搬运举升领域 的解决方案之一。在今后的实践中,我们还会将根据 生产新目标、新要求,持续地去研究、探索和尝试新 技术、新方案。希望本文能为汽车生产线设备研制与 开发工作起到抛砖引玉的作用。 Automobile Assembly Line Bridge and the Engine Assembly Automation Solutions QIN Jia-ren,LI Gui-jian,CHEN (SAIC Heng-qiang GM Wuhng Automobile Co.,Ltd,Liuzhou Guangxi 545007,China) Abstract:This article expound rear a kind of intelligent equipment system with conveying and lifting function for the vehicle axle and engine assembly,which is developed by SGMW.The mobilization hardware of this system is the central can control panel which mobilize many RGV which camAng the to rear axle and engine from feeding a瑚to assembly area.And then,the operators After that,the marriager will assemble the back to rear axle and area engine vehicle chassis by manual controling the marriager. to I LlS the feeding automatically wait for the next work circulation. Key words:automobile production line;the en西ne assembly;automation;solutions 163 万方数据

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