孫雷 曲躍峰 陳天才 韋侯念

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007）

1 前言

門蓋生產(chǎn)線使用的桌式包邊機(jī)具有成本低、節(jié)拍高的優(yōu)勢，但是桌式包邊機(jī)屬于專機(jī)專用，一臺桌式包邊機(jī)只能生產(chǎn)一個車型的一種零件，當(dāng)有新車型出現(xiàn)時，就需要重新開發(fā)包邊機(jī)，重新規(guī)劃場地。考慮到整車廠車型的更新?lián)Q代速度加劇，低成本、高節(jié)拍、高柔性的生產(chǎn)線將倍受青睞。鑒于此，在保留成本低、節(jié)拍高的桌式包邊機(jī)的前提下，結(jié)合可移動單元技術(shù)，提出了柔性桌式包邊方法。

2 傳統(tǒng)桌式包邊方法

傳統(tǒng)桌式包邊方法由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、桌式包邊機(jī)、出料機(jī)構(gòu)、窗框滾邊設(shè)備、窗框滾邊機(jī)器人、下料臺等組成，其中進(jìn)料機(jī)構(gòu)與出料機(jī)構(gòu)對稱，分別位于桌式包邊機(jī)的兩側(cè)，負(fù)責(zé)門蓋內(nèi)外板總成扣合件的輸入與輸出。具體工作過程為門蓋內(nèi)外板總成扣合件輸入進(jìn)料機(jī)構(gòu)后，進(jìn)料機(jī)構(gòu)上升將零件輸送到桌式包邊機(jī)進(jìn)行外輪廓包邊[1]，包邊完成后輸送到出料機(jī)構(gòu)，出料機(jī)構(gòu)下降將門蓋輸送到窗框滾邊設(shè)備進(jìn)行機(jī)器人內(nèi)窗框滾邊，滾邊完成后將門蓋輸送到下料臺，再由下料臺輸送到下一工位，完成一個循環(huán)的包邊作業(yè)，整個過程件通過電機(jī)帶動皮帶轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)輸送。傳統(tǒng)桌式包邊方法布局如圖1所示。

3 可移動單元式柔性桌式包邊方法

3.1 地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法

3.1.1 地面單軌道式柔性桌式包邊方法組成及傳輸方向

地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法包括3 套傳統(tǒng)桌式包邊機(jī)[2]+單軌道可移動輸送單元[3]+可切換窗框滾邊設(shè)備，具體由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、地面軌道、出料機(jī)構(gòu)、桌式包邊機(jī)（車型A、B、C）、窗框滾邊設(shè)備、窗框滾邊機(jī)器人、下料臺、換模軌道、換模小車等組成。其中進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)分別安裝在2個滑移小車上，與出料機(jī)構(gòu)配合的滑移小車包含旋轉(zhuǎn)功能。主傳輸方向與門蓋線傳輸方向一致，為水平方向，包邊內(nèi)部，進(jìn)/出料機(jī)構(gòu)與桌式包邊機(jī)之間傳輸方向與主傳輸方向垂直，為豎直方向。出料機(jī)構(gòu)在下料位置需要旋轉(zhuǎn)90°，以便將輸送皮帶由豎直方向變?yōu)樗椒较?，將門蓋傳輸?shù)酱翱驖L邊設(shè)備。地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法布局如圖2 所示。

圖1 傳統(tǒng)桌式包邊方法布局

圖2 地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法布局

3.1.2 地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法機(jī)構(gòu)說明及工作過程

地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法中，進(jìn)料機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)、下料臺均包含由氣缸驅(qū)動的升降功能，由2 個伺服電機(jī)驅(qū)動輸送部分及導(dǎo)向部分調(diào)整的柔性功能，除此之外，下料機(jī)構(gòu)也包含由氣缸驅(qū)動，機(jī)構(gòu)繞回轉(zhuǎn)支撐轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)功能（90°）?；菩≤囉伤欧姍C(jī)、減速機(jī)驅(qū)動齒輪與裝在軌道上的齒條嚙合運動。另外，滑移小車由分別位于小車框架4個角部的4個支撐滾輪、4個限位滾輪、4個防傾覆滾輪實現(xiàn)支撐與限位。每種車型對應(yīng)一個換模小車，當(dāng)需要切換車型生產(chǎn)時，就需要將窗框滾邊設(shè)備通過換模軌道推送到換模小車，將其推出，然后推送另一個車型的換模小車過來對接，將該車型窗框滾邊設(shè)備推送至窗框滾邊工位即可(下文中換模小車、換模軌道作用與之相同)。除此之外，進(jìn)料機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)可以換成兩臺六軸機(jī)器人，軌道換成機(jī)器人七軸來代替，即機(jī)器人通過換槍盤帶著抓手在七軸上往復(fù)運動來實現(xiàn)零件的傳輸。

地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法中放有3 套桌式包邊機(jī)，可以生產(chǎn)3 種車型，如果需要生產(chǎn)第4 種車型時，需要把布局中不生產(chǎn)或者量少的一套包邊機(jī)搬運出去，然后導(dǎo)入第4 種車型的桌式包邊機(jī)，經(jīng)過調(diào)試后滿足生產(chǎn)要求。為了縮短對其他車型生產(chǎn)影響，桌式包邊機(jī)進(jìn)行模塊化設(shè)計，電、氣、控制等均集成在桌式包邊機(jī)底板上，將包邊機(jī)在外圍調(diào)試區(qū)域完成調(diào)試及質(zhì)量提升、節(jié)拍提升后，再導(dǎo)入進(jìn)生產(chǎn)線，進(jìn)行簡單的機(jī)械定位、接電、接氣及主程序?qū)牒?，試運行后即可交付生產(chǎn)（需要停線時間一到兩天，下文方法與此相同），而窗框滾邊設(shè)備需要通過換模小車、換模軌道切換成在產(chǎn)車型即可。

由于進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)共用同一條軌道，因此進(jìn)出料機(jī)構(gòu)存在相互影響，必須一個機(jī)構(gòu)離開某個位置，另一個機(jī)構(gòu)才能進(jìn)入該位置，以車型A 為例進(jìn)行闡述其整個工藝過程。

a.進(jìn)料機(jī)構(gòu)運動到上料位置接收內(nèi)外板總成；

b.進(jìn)料機(jī)構(gòu)運動到車型A 位置，通過皮帶將內(nèi)外板總成送進(jìn)車型A 桌式包邊機(jī)；

c.進(jìn)料機(jī)構(gòu)返回上料位置，繼續(xù)接收內(nèi)外板總成；

d.車型A 桌式包邊機(jī)進(jìn)行外輪廓包邊；

e.出料機(jī)構(gòu)運動到車型A 位置；

f.門總成從桌式包邊機(jī)通過皮帶輸送到出料機(jī)構(gòu)；

g.出料機(jī)構(gòu)運動到下料位置；

h.出料機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90°，將皮帶傳輸方向由豎直方向改為水平方向；

i.出料機(jī)構(gòu)將門總成輸送到窗框滾邊設(shè)備；

j.滾邊機(jī)器人對門總成內(nèi)窗框進(jìn)行滾邊；

k.門總成通過皮帶傳輸?shù)较铝吓_；

l.下料臺將門總成輸送到下一工位，包邊完成。

3.2 地面雙軌道式柔性桌式包邊方法

3.2.1 地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法組成及傳輸方向

地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法相對于地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法，增加了一組地面軌道，兩條軌道分別位于桌式包邊機(jī)的兩側(cè)，進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)分別置于兩條軌道上方。窗框滾邊部分位于出料機(jī)構(gòu)的下側(cè)，零件主傳輸方向及內(nèi)部包邊傳輸方向均為從上到下。地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法包括3 套傳統(tǒng)桌式包邊機(jī)+雙軌道可移動輸送單元+可切換窗框滾邊設(shè)備，具體由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、地面進(jìn)料軌道、出料機(jī)構(gòu)、地面出料軌道、桌式包邊機(jī)（車型A、B、C）、窗框滾邊設(shè)備、窗框滾邊機(jī)器人、下料臺、換模軌道、換模小車等組成。其中進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)分別安裝在兩個滑移小車上，滑移小車不存在旋轉(zhuǎn)功能。地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法布局如圖3 所示。

3.2.2 地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法機(jī)構(gòu)說明及工作過程

地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法相對于地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法，除了出料機(jī)構(gòu)不需要旋轉(zhuǎn)外，其他機(jī)構(gòu)功能一致。除此之外，進(jìn)料機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)可以換成兩臺六軸機(jī)器人，地面進(jìn)料、出料軌道換成2 組機(jī)器人七軸來代替，即機(jī)器人通過換槍盤帶著抓手在七軸上往復(fù)運動來實現(xiàn)零件的傳輸。

地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法可以滿足3 種車型的生產(chǎn)，當(dāng)需要生產(chǎn)第4 種車型時，切換方式與方法A 一致。由于地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)分離，所以進(jìn)料機(jī)構(gòu)與出料機(jī)構(gòu)不存在相互影響，以車型A 為例進(jìn)行闡述其整個工藝過程。

a.進(jìn)料機(jī)構(gòu)運動到上料位置接收內(nèi)外板總成；

b.進(jìn)料機(jī)構(gòu)運動到車型A 位置，通過皮帶將內(nèi)外板總成送進(jìn)車型A 桌式包邊機(jī)；

c.車型A 桌式包邊機(jī)進(jìn)行外輪廓包邊；

d.門總成從桌式包邊機(jī)通過皮帶輸送到出料機(jī)構(gòu)；

e.出料機(jī)構(gòu)運動到下料位置；

f.出料機(jī)構(gòu)將門總成輸送到窗框滾邊設(shè)備；

g.滾邊機(jī)器人對門總成內(nèi)窗框進(jìn)行滾邊；

h.門總成通過皮帶傳輸?shù)较铝吓_；

i.下料臺將門總成輸送到下一工位，包邊完成。

圖3 地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法布局

3.3 空中軌道式柔性桌式包邊方法

3.3.1 空中軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法組成及傳輸方向

空中軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法包括三套傳統(tǒng)桌式包邊機(jī)+空中軌道可移動輸送單元+可切換窗框滾邊設(shè)備，具體由空中軌道、上料抓手、下料抓手、下料臺、窗框滾邊部分（與方法A 窗框滾邊部分一致，包括窗框滾邊設(shè)備、窗框滾邊機(jī)器人、換模軌道、換模小車）、桌式包邊機(jī)（車型A、B、C）、上料臺等組成。其中上、下料抓手可以是電機(jī)驅(qū)動水平運動，氣缸驅(qū)動上下運動的抓手，也可以是機(jī)械臂（7 軸機(jī)器人）驅(qū)動的抓手?？罩熊壍揽梢苿虞斔蛦卧嵝宰朗桨叿椒ú季秩鐖D4 所示。

圖4 空中軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法布局

3.3.2 空中軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法機(jī)構(gòu)說明及工作過程

空中軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法中，每個車型配2 個抓手，即上料抓手、下料抓手，且上、下料抓手含有換槍盤，生產(chǎn)某車型，即通過換槍盤抓取某車型抓手，不生產(chǎn)的車型抓手放置在對應(yīng)的桌式包邊機(jī)或抓手放置架上。下料臺包含柔性功能，可根據(jù)不同車型寬度通過電機(jī)來調(diào)節(jié)皮帶及導(dǎo)向板位置，上料臺也包含柔性功能，可通過氣缸伸縮切換相應(yīng)的生產(chǎn)車型。

空中軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法可以滿足3 種車型的生產(chǎn)，當(dāng)需要生產(chǎn)第4 種車型時，切換方式與地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法一致。由于空中軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法上、下料抓手共用同一條空中軌道，因此上下料抓手存在相互影響，必須一個抓手離開某個位置，另一個抓手才能進(jìn)入該位置，以車型A 為例進(jìn)行闡述其整個工藝過程。

a.上料抓手運動到上料位置抓取內(nèi)外板總成；

b.上料抓手運動到車型A 位置，將內(nèi)外板總成放入車型A 桌式包邊機(jī)；

c.上料抓手返回到上料位置，繼續(xù)抓取內(nèi)外板總成；

d.車型A 桌式包邊機(jī)進(jìn)行外輪廓包邊；

e.下料抓手運動到車型A 位置，抓取包邊后的門總成；

f.下料抓手運動到窗框滾邊位置，將門總成放入窗框滾邊胎膜；

g.滾邊機(jī)器人對門總成內(nèi)窗框進(jìn)行滾邊；

h.門總成通過皮帶傳輸?shù)较铝吓_；

i.下料臺將門總成輸送到下一工位，包邊完成。

3.4 可移動包邊單元式柔性桌式包邊方法

3.4.1 地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法組成及傳輸方向

地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法包括3 套可移動傳統(tǒng)桌式包邊單元+柔性進(jìn)出料機(jī)構(gòu)+可切換窗框滾邊設(shè)備，具體由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)、包邊單元切換軌道、桌式包邊機(jī)（車型A、B、C）、窗框滾邊設(shè)備、窗框滾邊機(jī)器人、下料臺、換模軌道、換模小車等組成。其中3 套桌式包邊機(jī)底板下方安裝滾輪，可沿軌道往復(fù)運動（動力為電機(jī)驅(qū)動或人工手推），到包邊位置機(jī)械限位后，再通過銷定位。零件主傳輸方向及在包邊機(jī)內(nèi)的傳輸方向均為從上往下。地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法布局如圖4所示。

圖4 地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法布局

3.4.2 地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法機(jī)構(gòu)說明及工作過程

地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法中，桌式包邊機(jī)在軌道上預(yù)留5個位置，中間位置為包邊工作位，生產(chǎn)某個車型時，就將該車型包邊機(jī)通過電機(jī)或人工推到中間包邊工作位。進(jìn)料機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)、下料臺均包含柔性功能，可根據(jù)不同車型寬度通過電機(jī)來調(diào)節(jié)皮帶及導(dǎo)向板位置。

地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法中可以滿足3 種車型的生產(chǎn)，當(dāng)需要生產(chǎn)第4種車型時，則將不生產(chǎn)的車型包邊機(jī)推出軌道，將第4 種車型包邊機(jī)推入軌道，窗框滾邊設(shè)備則通過換模小車進(jìn)行切換。以車型A 為例進(jìn)行闡述其整個工藝過程。

a.通過抓件機(jī)器人或皮帶傳輸將內(nèi)外板總成放入進(jìn)料機(jī)構(gòu)；

b.進(jìn)料機(jī)構(gòu)通過皮帶將內(nèi)外板總成送入車型A 桌式包邊機(jī)；

c.車型A 桌式包邊機(jī)進(jìn)行外輪廓包邊；

d.門總成從桌式包邊機(jī)通過皮帶輸送到出料機(jī)構(gòu)；

e.出料機(jī)構(gòu)將門總成輸送到窗框滾邊設(shè)備；

f.滾邊機(jī)器人對門總成內(nèi)窗框進(jìn)行滾邊；

g.門總成通過皮帶傳輸?shù)较铝吓_；

h.下料臺將門總成輸送到下一工位，包邊完成。

4 可移動單元式柔性桌式包邊方法對比

以3 個車型（1 個新建、2 個導(dǎo)入）的生產(chǎn)為例，上文4種基于可移動單元技術(shù)的柔性桌式包邊方法對比如表1（表中數(shù)據(jù)僅供參考）所示。占地面積方面空中軌道式最少，地面單軌道式其次，成本方面地面單軌道式最低，地面軌道可移動桌式包邊單元式其次，節(jié)拍方面地面雙軌道式和地面軌道可移動桌式包邊單元式最高。如果可移動單元部分選擇使用七軸機(jī)器人的話，成本需要相應(yīng)增加。

表1 可移動桌式包邊方法對比

由于上述方法門蓋包邊均是采用桌式包邊+窗框滾邊工藝，故門蓋包邊質(zhì)量、調(diào)試周期差別不大。

地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法由于進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)共用同一條軌道，因此進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)存在相互影響，必須一個機(jī)構(gòu)離開某個位置，另一個機(jī)構(gòu)才能進(jìn)入該位置，所以節(jié)拍較低，但是成本低，由于桌式包邊機(jī)只有一側(cè)有軌道，因此后期導(dǎo)入車型時，可以拆除圍欄，從無軌道一側(cè)進(jìn)入。地面雙軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法由于兩側(cè)都有軌道，避免了進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)相互影響，節(jié)拍較高，但是成本高，后期導(dǎo)入車型時，桌式包邊機(jī)要么拆軌道后進(jìn)入，要么從軌道平行方向進(jìn)入（有可能需要先移出原有包邊機(jī)）?？罩熊壍揽梢苿虞斔蛦卧嵝宰朗桨叿椒ㄖ猩?、下料抓手共用同一條空中軌道，因此上下料抓手存在相互影響，必須一個抓手離開某個位置，另一個抓手才能進(jìn)入該位置，因此節(jié)拍較低，由于需要使用換槍盤、空中建軌道，因此成本高，但包邊機(jī)導(dǎo)入時兩側(cè)均可以進(jìn)入。地面軌道可移動桌式包邊單元柔性桌式包邊方法由于進(jìn)、出料位于包邊機(jī)兩側(cè)，因此節(jié)拍較高，由于只使用一條承重定位用軌道（需要地面挖槽），因此成本一般，但生產(chǎn)中切換車型時，相對前面三種方法，切換時間長，當(dāng)新車型導(dǎo)入時，調(diào)試時間較長。

5 可移動單元式柔性桌式包邊方法的實際應(yīng)用

綜合考慮占地面積、新建成本、導(dǎo)入成本、節(jié)拍，以及門蓋線整體布局、實際場地情況、切換復(fù)雜程度等，某公司某車型選擇了地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法。該方法經(jīng)過數(shù)個月的設(shè)計、仿真、加工、裝配、安裝調(diào)試等工作，最終在某生產(chǎn)基地交付使用，通過6 個月的生產(chǎn)驗證，該方法生產(chǎn)線布局緊湊，現(xiàn)場噪音小，各機(jī)構(gòu)運動順暢，包邊質(zhì)量良好、穩(wěn)定，生產(chǎn)節(jié)拍達(dá)到50 JPH。結(jié)合該項目現(xiàn)場調(diào)試情況，該方法有一些細(xì)節(jié)需要重點注意：

a.滑移小車下部的支撐滾輪須鋼輪與包膠輪混合使用，以便保證強度、降低噪音；

b.2 組滑移小車（進(jìn)料、出料）的內(nèi)側(cè)分別加裝防撞裝置；

c.所有運動件，包括滑移、旋轉(zhuǎn)、舉升等，都要加裝安全插銷，并做好標(biāo)記，以保證現(xiàn)場調(diào)試、維修時各機(jī)構(gòu)的機(jī)械鎖定；

d.各機(jī)構(gòu)輸送部分對接時，以桌式包邊機(jī)輸送部分為基礎(chǔ)，來調(diào)節(jié)其他各機(jī)構(gòu)輸送部分，同時，輸出方皮帶可以稍微高點，接收方皮帶可以低點；

e.帶旋轉(zhuǎn)功能的滑移小車，旋轉(zhuǎn)氣缸的節(jié)流閥調(diào)小點，防止上部機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)過快；

f.帶有升降功能的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)一定要等到機(jī)構(gòu)處于下降狀態(tài)時再滑移運動；

g.由于全部對接機(jī)構(gòu)均為皮帶對接，滑移小車由伺服電機(jī)提供動力帶動齒輪與齒條嚙合，需保證機(jī)構(gòu)重復(fù)定位精度±2 mm。

6 結(jié)束語

通過借鑒傳統(tǒng)桌式包邊工藝，探討了基于可移動單元技術(shù)的柔性桌式包邊方法，并在占地面積、成本、節(jié)拍等方面做了對比，再結(jié)合現(xiàn)場實際情況，某車型選擇了地面單軌道可移動輸送單元柔性桌式包邊方法，并對該方法進(jìn)行了驗證。本研究中各種基于可移動單元技術(shù)的柔性桌式包邊方法都含有低成本、高節(jié)拍、柔性高的優(yōu)勢，符合當(dāng)前整車廠生產(chǎn)線的建設(shè)要求，以期對其他項目的包邊選擇有幫助。