報廢汽車多車型兼容自動化工位移載裝備研究

李國威，郭大宏，張海峰

（1.清華蘇州環境創新研究院，江蘇 蘇州 215163；2.天奇自動化工程股份有限公司，江蘇 無錫 214000）

中國作為產銷量世界第一的汽車大國，未來幾年的報廢汽車數量穩步增長。報廢汽車拆解作業方式是由報廢汽車的回收利用方式決定的。我國報廢汽車拆解企業早期主要以廢金屬的回收為主要盈利點，因此，拆解作業以破壞性的切割為主；隨著汽車零部件再使用和再制造的興起，對報廢汽車拆解附加值要求的提升，拆解作業逐步精細、規范，以獲得更多質量好的可再使用零部件和可再制造的零部件坯料。在報廢汽車回收拆解技術規范、相關再制造標準和國家再制造試點補貼鼓勵政策制定出臺的多重推動下，報廢汽車零部件回用和以汽車發動機、變速箱等“五大總成”為代表的零部件再制造都取得了快速的進展。因此，報廢汽車零部件精細拆解、深度、高效拆解已經逐步成為報廢汽車拆解行業的主流。從技術角度出發，原始的拆解方式已經無法滿足報廢汽車拆解行業發展的要求，拆解企業不斷采用“機械化加自動化加手工拆解”的作業方式。為快速實現高效拆解，流水線拆解應運而生。天奇股份、力帝集團、格林美、江蘇華宏等多家企業都設計推出了不同形式的報廢汽車拆解生產線，通過自動化輸送線與拆解機器人等專用工具輔助人工拆解，實現流水化生產。本文提供的報廢汽車多車型兼容自動化工位移載技術屬于報廢汽車綠色深度拆解的關鍵技術，它的應用將有效提升報廢汽車拆解線開機率，提高拆解效率，降低工人勞動強度。

1 報廢汽車移載

在不同企業的拆解工藝的設計中，為了實現待拆解車身在空中線和地面線、地面線和地面線、空中線和空中線的轉載，需要兼容多車型的工位移載機應對各類車型拆解過程中的快速工位精準轉移，以實現拆解線整體工作節拍不間斷的穩定運行。移載機主要在幾個工藝段工位發揮其功能，一是在廢液抽取工位前后，將在地面線拆解線的報廢汽車車身從載體提起來，提升到一定高度后將車身置于廢油液抽取工位平臺，各種廢油、廢液抽取排空操作完成后再將車身轉運至下一條線；二是在底盤拆解空中線的兩端，將車身從地面線抓起后移載到空中拆解線，在空中拆解線內完成各拆解工序后，再向下吊運至地面的拆解完成線；三是在設計的工藝緩沖線的兩端，將車身移出、移入拆解線，一方面，應對在拆解線上由于各種原因未完成拆解任務的報廢汽車拆解，另一方面，對突發特殊狀況，實現各工藝段線體之間的拆解緩存區，保障整個拆車系統運行不會因為個體問題而全線停運。報廢汽車有三種基本移載方式：（1）水平面移載。報廢汽

車在高度相同但水平位置不同的工藝線間進行與前進方向交叉的左右移載。（2）垂直面移載。報廢汽車在高度不同但水平位置相同的工藝線間進行與前進方向交叉的上下移載。（3）三維立體移載。報廢汽車在水平、高度都不同工藝線間的移載，是水平面移載和垂直面移載方式的組合形式。

因此，報廢汽車移載裝置涉及多種移載機構的整合，需要按照汽車拆解線工藝和移載要求，根據報廢汽車車身尺寸和移載裝置運動的原理，綜合考慮空間、時間、動力上均可以滿足工位移載需要，完成多種尺寸型號報廢汽車的定位、抓取、轉運和放置，重量、高度、升降速度、平移速度等均滿足要求。

2 主要功能與結構

報廢汽車多車型兼容自動化工位移載裝置包括以下主要功能與結構：

2．1 報廢汽車車型識別

對不同的車型，汽車長度、寬度、高度、軸距、重心等都不同，多種車型同時進行混流生產時需要選擇不同的定位方法，選擇相應的支撐點進行定位。因此，柔性定位需要根據車型進行車型自動識別和基于車型識別的定位支點與定位方法自動選擇。車型識別要識別出要移載的具體車型，目前，主要是通過在報廢汽車回收管理時建立車型數據庫，結合車型標準參數，通過柔性拆解管理信息系統中的DT檢測模塊用外型識別技術進行識別，在綠色柔性拆解管理信息系統中提前錄入相關標準并進行比對給出結果；未來，隨著物聯網技術的發展，汽車和汽車零部件都通過RFID來存儲相關的信息，可以通過綠色柔性拆解管理信息系統接入云端數據和大數據管理進行車型自動識別。

2．2 報廢汽車柔性定位

在DT檢測模塊識別出具體車型后，根據柔性拆解管理信息系統，預先配對確定的定位方法從數據庫中自動選擇定位支點和夾緊部位，結合車型識別控制對應的機構進行定位和夾緊，實現柔性定位。對于報廢汽車載體的柔性定位，支撐設計采取了兼容性好的后部寬幅支撐和精度高的前部工藝孔支撐定位相結合，可以適用于不同的車型尺寸；在地面拆解線運行時，載體一般整體得到地面軌道支撐，不會因為報廢汽車型號不同帶來的重心不同而傾覆；但對于空中拆解線運行時，由于吊具承載報廢汽車時吊具重心和報廢汽車重心的不重合，容易導致吊具前后傾覆，因此，在吊具吊點設計上，需要采取剛性結構與彈性結構配合。在吊具支撐設計時，應設置調整機構以確保吊具重心和報廢汽車重心在支撐調節范圍內。

2．3 報廢汽車精準定位

（1）報廢汽車載體二步單點精準定位。當控制系統通過光電開關或行程開關檢測到載體進入停止區后，控制系統發出指令，驅動電機暫停，進行初步定位；接下來，定位裝置通過汽缸推動載體向前，直至與定位塊接觸，接觸開關反饋信號后汽缸停止運用，使載體準確地停止于預定的位置處。

（2）報廢汽車吊具四步三點精準定位。對于報廢汽車吊具的精確定位，由于車身及附屬裝置在空中時會有前后左右搖擺，一般采用三點定位法實現，分四步實現粗、精定位有效結合：①采用前述二步單點定位法對吊具在前進方向進行準確定位，限定工藝線方向并進行鎖緊；②吊具停止移動后，由于報廢汽車吊具搖晃擺動和承載后變形等，需要限定工藝線水平交叉方向的位置，鎖緊吊具并抱緊。③在吊具并抱緊后，移載機構通過定位銷插入固定在吊具上的定位裝置，圓錐銷向上運動與圓柱孔松配合，使吊具與報廢汽車精確對接，限定工藝線水平交叉方向進行精確定位。④報廢汽車下降，使定位圓錐下端的圓柱部分插入報廢汽車的定位孔中，實現報廢汽車吊具在三維空間上精確定位。

2．4 報廢汽車移載

在報廢汽車拆解過程中，需要把報廢汽車車身從原定位置精確地移載到預定位置，一般要通過以下四個步驟實現：（1）報廢汽車車身的載體（或吊具）運行到所在工藝線上原定位置并準確地停止。（2）待移載的報廢汽車車身載體（或吊具）通過定位裝置夾緊并準確定位。（3）后續工藝線上的報廢汽車車身吊具（或載體）運行到位并準確地停在預定位置。（4）報廢汽車移載機精確定位到初始工藝線的報廢汽車上，并精確移載到目標工藝線的報廢汽車吊具（或載體）上。由于報廢汽車拆解線在自動化高速節拍進行拆解作業的同時，要應對不同的車型，對多車型混流輸送的移載要求，不同的車身尺寸造成了不同支撐定位點以及定位尺寸，移載機構要分階段、分層次、多點定位，移載機構定位夾緊部件設計成柔性裝置可以兼容多種車型，重點要綜合應用自動檢測和自動控制等技術配合機械設計進行精確定位，保證在移載過程中定位精準、抓取精準、抓取牢固、移動安全。

以乘用車為例，轉載裝置夾具采用一組可張開角度的吊臂，方便車身上線和下線；吊臂與車身配合部分采用帶有凹槽的摩擦塊，提高摩擦力和對不同車型的兼容性；整個裝置采用電機驅動控制，控制系統包含電機驅動模塊、限位控制模塊、信息交互模塊、運動傳感器和位置傳感器模塊等。為了滿足盡可能多的車型，轉載平臺的設計考慮相關尺寸的上限和下限值，其中包含吊臂下端固定塊距離地面最小值、同側吊臂兩個固定塊之間距離應、吊臂最大張開和閉合角時底部最小距離等。

3 結語

報廢汽車多車型兼容自動化工位移載實現拆解搬運自動化，提高了生產效率，促進了安全生產，降低了拆解成本，并保證了整體系統達到較高實際運行率。