李國威，郭大宏，張海峰

（1.清華蘇州環(huán)境創(chuàng)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(chǎn)銷量世界第一的汽車大國，未來幾年的報廢汽車數(shù)量穩(wěn)步增長。報廢汽車拆解作業(yè)方式是由報廢汽車的回收利用方式?jīng)Q定的。我國報廢汽車拆解企業(yè)早期主要以廢金屬的回收為主要盈利點，因此，拆解作業(yè)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(yè)逐步精細(xì)、規(guī)范，以獲得更多質(zhì)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(shù)規(guī)范、相關(guān)再制造標(biāo)準(zhǔn)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(fā)動機(jī)、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(jìn)展。因此，報廢汽車零部件精細(xì)拆解、深度、高效拆解已經(jīng)逐步成為報廢汽車拆解行業(yè)的主流。從技術(shù)角度出發(fā)，原始的拆解方式已經(jīng)無法滿足報廢汽車拆解行業(yè)發(fā)展的要求，拆解企業(yè)不斷采用“機(jī)械化加自動化加手工拆解”的作業(yè)方式。為快速實現(xiàn)高效拆解，流水線拆解應(yīng)運而生。天奇股份、力帝集團(tuán)、格林美、江蘇華宏等多家企業(yè)都設(shè)計推出了不同形式的報廢汽車拆解生產(chǎn)線，通過自動化輸送線與拆解機(jī)器人等專用工具輔助人工拆解，實現(xiàn)流水化生產(chǎn)。本文提供的報廢汽車多車型兼容自動化工位移載技術(shù)屬于報廢汽車綠色深度拆解的關(guān)鍵技術(shù)，它的應(yīng)用將有效提升報廢汽車拆解線開機(jī)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(yè)的拆解工藝的設(shè)計中，為了實現(xiàn)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(zhuǎn)載，需要兼容多車型的工位移載機(jī)應(yīng)對各類車型拆解過程中的快速工位精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移，以實現(xiàn)拆解線整體工作節(jié)拍不間斷的穩(wěn)定運行。移載機(jī)主要在幾個工藝段工位發(fā)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(zhuǎn)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(nèi)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(shè)計的工藝緩沖線的兩端，將車身移出、移入拆解線，一方面，應(yīng)對在拆解線上由于各種原因未完成拆解任務(wù)的報廢汽車拆解，另一方面，對突發(fā)特殊狀況，實現(xiàn)各工藝段線體之間的拆解緩存區(qū)，保障整個拆車系統(tǒng)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(jìn)行與前進(jìn)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(jìn)行與前進(jìn)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(jī)構(gòu)的整合，需要按照汽車拆解線工藝和移載要求，根據(jù)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)：

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(jìn)行混流生產(chǎn)時需要選擇不同的定位方法，選擇相應(yīng)的支撐點進(jìn)行定位。因此，柔性定位需要根據(jù)車型進(jìn)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(shù)據(jù)庫，結(jié)合車型標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，通過柔性拆解管理信息系統(tǒng)中的DT檢測模塊用外型識別技術(shù)進(jìn)行識別，在綠色柔性拆解管理信息系統(tǒng)中提前錄入相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行比對給出結(jié)果；未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，汽車和汽車零部件都通過RFID來存儲相關(guān)的信息，可以通過綠色柔性拆解管理信息系統(tǒng)接入云端數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)管理進(jìn)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(jù)柔性拆解管理信息系統(tǒng)，預(yù)先配對確定的定位方法從數(shù)據(jù)庫中自動選擇定位支點和夾緊部位，結(jié)合車型識別控制對應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位和夾緊，實現(xiàn)柔性定位。對于報廢汽車載體的柔性定位，支撐設(shè)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(jié)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(dǎo)致吊具前后傾覆，因此，在吊具吊點設(shè)計上，需要采取剛性結(jié)構(gòu)與彈性結(jié)構(gòu)配合。在吊具支撐設(shè)計時，應(yīng)設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu)以確保吊具重心和報廢汽車重心在支撐調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

2．3 報廢汽車精準(zhǔn)定位

（1）報廢汽車載體二步單點精準(zhǔn)定位。當(dāng)控制系統(tǒng)通過光電開關(guān)或行程開關(guān)檢測到載體進(jìn)入停止區(qū)后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，驅(qū)動電機(jī)暫停，進(jìn)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(guān)反饋信號后汽缸停止運用，使載體準(zhǔn)確地停止于預(yù)定的位置處。

（2）報廢汽車吊具四步三點精準(zhǔn)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(xiàn)，分四步實現(xiàn)粗、精定位有效結(jié)合：①采用前述二步單點定位法對吊具在前進(jìn)方向進(jìn)行準(zhǔn)確定位，限定工藝線方向并進(jìn)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(jī)構(gòu)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(jìn)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(xiàn)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(yù)定位置，一般要通過以下四個步驟實現(xiàn)：（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(zhǔn)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(zhǔn)確定位。（3）后續(xù)工藝線上的報廢汽車車身吊具（或載體）運行到位并準(zhǔn)確地停在預(yù)定位置。（4）報廢汽車移載機(jī)精確定位到初始工藝線的報廢汽車上，并精確移載到目標(biāo)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(jié)拍進(jìn)行拆解作業(yè)的同時，要應(yīng)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(jī)構(gòu)要分階段、分層次、多點定位，移載機(jī)構(gòu)定位夾緊部件設(shè)計成柔性裝置可以兼容多種車型，重點要綜合應(yīng)用自動檢測和自動控制等技術(shù)配合機(jī)械設(shè)計進(jìn)行精確定位，保證在移載過程中定位精準(zhǔn)、抓取精準(zhǔn)、抓取牢固、移動安全。

以乘用車為例，轉(zhuǎn)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(jī)驅(qū)動控制，控制系統(tǒng)包含電機(jī)驅(qū)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(zhuǎn)載平臺的設(shè)計考慮相關(guān)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(cè)吊臂兩個固定塊之間距離應(yīng)、吊臂最大張開和閉合角時底部最小距離等。

3 結(jié)語

報廢汽車多車型兼容自動化工位移載實現(xiàn)拆解搬運自動化，提高了生產(chǎn)效率，促進(jìn)了安全生產(chǎn)，降低了拆解成本，并保證了整體系統(tǒng)達(dá)到較高實際運行率。