一種多工位十字滑臺的設計與分析

楊春旺，韓有泉，閆嘵陽，關玉明

（1.天津市福臻機電工程有限公司，天津 300350；2.河北工業大學 機械工程學院，天津 300130）

0 引言

對于大批量自動化汽車生產線，在汽車白車身焊接過程中，往往采用大量的機器人和自動化設備來實現整個生產線的自動化運行。為了提高效率，就要提高機器人的利用率，保證生產線的連續運行。為了提高機器人的利用率，就要使機器人盡可能多工作，減少從一個工件到另一個工件的切換時間，使機器人對上一個工件完成加工后能快速對下一個工件進行加工。

1 設計思路

針對上述問題，設計了一種多工位十字滑臺，能夠使工件在加工工位被機器人焊接等操作時，其他的工位完成上料、運輸等動作，再把下一個工件運輸到待加工工位。并且上料、運輸等動作比加工工位的焊接動作耗時短，先于加工工位的焊接動作完成。這樣當加工工位焊接完成后，通過一個旋轉臺的轉動把待加工工件傳送到加工工位，機器人可繼續焊接。

為了實現工件在各工位之間轉移時位置準確，設計了能夠夾持工件的夾具，讓工件和夾具一起移動。在電機和各工位上設計鎖緊裝置，鎖緊裝置可以夾緊和釋放夾具，保證夾具移動時的平穩性和位置的精確性。

考慮到整個生產線要進行不同車型的白車身焊接，不同的車型所要加工的工件不同，為此設置不同類型的夾具。當進行不同車型白車身焊接時，只需要用另一套不同的夾具，就可以實現對新車型白車身焊接時所需工件的傳送。不需要對這些工位進行調整，從而增加了生產線的可適應性。

2 十字滑臺的結構

該十字滑臺采用6 個工位、4 套夾具、3 個電機，通過電機和夾具的依次動作可以完成工件從上料位到加工工位的運轉。十字滑臺示意圖如圖1 所示。

其中A 工位是加工工位，對被加工件在A 工位處進行焊接等操作；B 工位是待加工工位，工件通過上料和運送到達B 工位等待加工；夾具1 和夾具2 處在一個旋轉臺上，可以通過旋轉臺的旋轉把待加工工件從B 工位運送到A 工位；C 工位是一個緩存工位，安裝有旋轉軌道，可以通過旋轉改變夾具的方向；D 工位是上料工位，當夾具到達D 工位時，人工上料；E 工位和F 工位處存放的夾具是不同的，通過E 工位和F 工位的切換，可以實現不同車型所需不同零件的運轉。每個工位都有鎖緊裝置，可以通過不同的動作夾緊或釋放夾具。

該十字滑臺所采用的3 個電機也連接有鎖緊裝置，可通過不同的動作夾緊或釋放夾具，保證夾具在移動的過程中穩定可靠，能夠到達準確的位置。電機與拖纜連接，可以隨著夾具移動。夾緊裝置采用快插頭，當夾具移動時快插頭拔出；當夾具移動到位時，快插頭插入，夾緊裝置完成相應的動作。

圖1 十字滑臺示意圖

4 具體實施方式

工作時，首先旋轉臺旋轉到位，夾具1 到A 工位，A工位機器人上件、焊接等作業。然后E 工位鎖緊定位銷打開，電機1 鎖緊裝置鎖緊夾具3，電機1 帶動夾具3 由E工位運動到C 工位。C 工位定位銷鎖緊夾具3，電機1 鎖緊裝置釋放夾具3。C 工位旋轉軌道旋轉，C 工位定位銷鎖緊釋放夾具3，電機3 鎖緊裝置鎖緊夾具3，電機3 帶動夾具3 由C 工位到D 工位。D 工位定位銷鎖緊夾具3，電機3 鎖緊裝置釋放夾具3。夾具3 在D 工位人工裝件，電機3 由D 工位空載運動到B 工位。B 工位定位銷鎖緊釋放夾具2，電機3 鎖緊裝置鎖緊夾具2，電氣快插動作，電機3 帶動夾具2 由B 工位到C 工位。C 工位定位銷鎖緊夾具2，電機3 鎖緊裝置釋放夾具2。C 工位旋轉軌道旋轉，C 工位定位銷釋放夾具2，電機1 鎖緊裝置鎖緊夾具2。電機1 帶動夾具2 由C 工位運動到E 工位，電機3由C 工位空載運動到D 工位。D 工位定位鎖緊釋放夾具3，電機3 鎖緊裝置鎖緊夾具3，電氣快插動作。C 工位旋轉軌道旋轉，電機3 帶動夾具3 由D 工位到B 工位。B 工位定位銷鎖緊夾具3，電機3 鎖緊裝置釋放夾具3，電氣快插動作。

上述實施方式中，電機2 和夾具4 并沒有參與動作。夾具4 是夾持與夾具3 所夾持工件不同車型所需的工件，當整條生產線改變所生產的車型時，就不需要更換夾具，只需要讓夾具4 參與動作，讓夾具3 停止動作，就可以實現改變生產的車型。并且當十字滑臺放在生產線的不同位置時，改變夾具類型，也可以實現同種車型不同工件的運轉。

4 結語

本文介紹的多工位十字滑臺，空間結構緊湊，能夠合理有效地利用時間，使效率得到大幅度提高，并且易于實現自動化。當改變夾具的種類時，能夠滿足不同車型、不同零件的運送。在實際生產過程中已得到廣泛使用，其中旋轉動作耗時6 s，使加工動作耗時45 s，總耗時51 s，機器人的利用率達到接近90%，效果顯著。

［1］劉淑艷，李勁，李二鐵.白車身焊接夾具的發展動向［J］.汽車工藝與材料，2010（8）：49-52.

［2］劉海江，范幸華.專家系統在白車身側圍焊接機器人工位規劃中的應用［J］.機電一體化，2006（2）：33-34.

［3］姜亞非，楊亞峰.淺談汽車車身焊接車間的輸送［J］.汽車實用技術，2010（6）：59-62.