詹強(qiáng)民，王 輝，覃建弄

(柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，當(dāng)今的制造業(yè)正逐漸向多品種［1］、小批量、用戶定制、響應(yīng)市場(chǎng)變化等方向發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)線的要求也越來(lái)越多，生產(chǎn)線只能柔性生產(chǎn)多種車型，才能減少公司產(chǎn)線投資，以提升公司市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。然而，零部件車身部件每種車型間結(jié)構(gòu)存在差異，車型間主定位孔偏差較大，為此，在考慮產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮柔性定位機(jī)構(gòu)，滿足多種車型在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)定位生產(chǎn)，從而可以有效減少產(chǎn)線成本投資，為公司創(chuàng)造效益。

1 柔性定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)CN120S/CN115 兩種車型的下車體尾端主定位(圖1)位置對(duì)比分析，差異較大，定位機(jī)構(gòu)無(wú)法共用，當(dāng)需要生產(chǎn)另一種車型時(shí)，需要人力將定位下車體后部的定位組件拆卸下來(lái)，更換上另一組定位組件，導(dǎo)致勞動(dòng)強(qiáng)度大、更換時(shí)間長(zhǎng)，大大降低了生產(chǎn)效率，為此設(shè)計(jì)了一種柔性定位機(jī)構(gòu)。

圖1 CN120S/CN115 后部下車體主定位孔偏差大

1.1 柔性定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成及動(dòng)作說(shuō)明

柔性定位機(jī)構(gòu)包括n 組定位組件，n 組定位組件分別用于定位n 種車型的下車體后部，n≥2。圖示方案中，設(shè)有兩組定位組件(即n=2)，分別為第一定位組件1 和第二定位組件2，第一定位組件1 用于定位CN120S車型的下車體的后部，第二定位組件2 用于定位CN115 車型的下車體的后部，還包括支架4 和轉(zhuǎn)動(dòng)塊3。各組定位組件均固連于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3具有m 個(gè)工位，m=n。轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 可轉(zhuǎn)動(dòng)地連在支架4上端，以便轉(zhuǎn)動(dòng)到不同工位上。圖示方案中，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3具有兩個(gè)工位(即m=2)，分別為第一工位和第二工位。由于各組定位組件均固連于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3，所以會(huì)隨轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 同步轉(zhuǎn)動(dòng)，因而轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各組定位組件的位置會(huì)發(fā)生變動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 位于工位上時(shí)，有且僅有一組定位組件位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方。并且，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 位于不同工位上時(shí)，位于其上方的定位組件為不同組。比如，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 位于第一工位上時(shí)，僅第一定位組件1 位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方(圖2)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 位于第二工位上時(shí)，僅第二定位組件2 位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方(圖 3)。

以圖示機(jī)構(gòu)為例說(shuō)明柔性定位裝置的應(yīng)用過(guò)程：

當(dāng)裝配第一種車型時(shí)，將轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 轉(zhuǎn)動(dòng)到第一工位上(圖2)，此時(shí)，第一定位組件1 位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3上方，第二定位組件2 不在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方。此時(shí)，由第一定位組件1 對(duì)第一種車型的下車體后部進(jìn)行定位，并且由于第二定位組件2 不在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方，所以不會(huì)干涉第一定位組件1 對(duì)下車體后部的定位。

當(dāng)要切換裝配第二種車型時(shí)，將轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 自第一工位轉(zhuǎn)動(dòng)到第二工位上(圖3)，此時(shí)，第二定位組件2 位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方，第一定位組件1 不在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方。此時(shí)，由第二定位組件2 對(duì)第二種車型的下車體后部進(jìn)行定位，并且由于第一定位組件1 不在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方，所以不會(huì)干涉第二定位組件2 對(duì)下車體后部的定位。

如上，該柔性定位裝置僅通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 即可實(shí)現(xiàn)不同組定位組件的更換，相比人工先拆除原定位組件再安裝新定位組件而言，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短了定位組件的更換時(shí)長(zhǎng)、提升了生產(chǎn)效率。

當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 位于工位上時(shí)，除位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方的定位組件外，其余定位組件均位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 的側(cè)方，這樣，更利于防止未參與定位的定位組件干涉到下車體。比如，圖示方案中，當(dāng)?shù)谝唤M定位組件位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方時(shí)，第二組定位組件位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3右側(cè)方，當(dāng)?shù)诙M定位組件位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方時(shí)，第一組定位組件位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 左側(cè)方。

轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 自第一工位轉(zhuǎn)過(guò)90°到達(dá)第二工位，換言之，第一工位與第二工位之間的夾角為90°，這樣，便于實(shí)施。

柔性定位裝置還包括限位塊，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 位于工位上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 與限位塊咬合，使轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 穩(wěn)定在工位上。圖示方案中，設(shè)有第一限位塊5 和第二限位塊6，第一限位塊5 和第二限位塊6 均設(shè)有卡口。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 位于第一工位上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 嵌入第一限位塊5 的卡口，與第一限位塊5 咬合；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3位于第二工位上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 嵌入第二限位塊6 的卡口，與第二限位塊6 咬合。

支架4 上端固連有第一樞接架41 和與之樞接的第一轉(zhuǎn)軸42，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 設(shè)有第一連接孔，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3通過(guò)第一連接孔外套于第一轉(zhuǎn)軸42，以此實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 與支架4 上端的可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，這種連接結(jié)構(gòu)可靠性高。當(dāng)然，實(shí)際實(shí)施時(shí)，也可采用鉚接等連接結(jié)構(gòu)。

每組定位組件均包括定位銷，位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方的定位組件的定位銷沿豎直方向延伸，使用狀態(tài)下，定位銷豎直插入對(duì)應(yīng)車型的下車體后部的銷孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)下車體后部的定位。圖示方案中，第一定位組件1 包括第一定位銷15，第二定位組件2 包括第二定位銷25。

定位組件還包括連接塊組，定位銷通過(guò)連接塊組與轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 相連。

圖示機(jī)構(gòu)中，第一定位組件1 的連接塊組包括第一連接塊11、第二連接塊12、第三連接塊13 和第四連接塊14，其中，第一連接塊11、第二連接塊12以及第四連接塊14 為長(zhǎng)條形塊，第三連接塊13 為L(zhǎng)形塊。第一定位組件1 位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方的狀態(tài)下(圖2)，第一連接塊11 豎直延伸，其下端連在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 的上表面；第二連接塊12 水平延伸，其右端連在第一連接塊11 上端；第三連接塊13 的開口朝下，第三連接塊13 的豎直側(cè)壁連在第二連接塊12 的左端；第四連接塊14 連在第三連接塊13 的水平側(cè)壁上；第一定位銷連在第四連接塊14 上。這種第一定位組件1 具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 處于第二工位時(shí)，既能夠避讓開下車體，也能夠避讓開支架4。

圖示機(jī)構(gòu)中，第二定位組件2 的連接塊組包括第五連接塊21、第六連接塊22、第七連接塊23 和第八連接塊24，其中，第五連接塊21、第七連接塊23以及第八連接塊24 為L(zhǎng) 形塊，第六連接塊22 為T形塊。第二定位組件2 位于轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 上方的狀態(tài)下(圖3)，第五連接塊21 的開口朝上，第五連接塊21的水平側(cè)壁連在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 的上表面；第六連接塊22的豎直側(cè)壁連在第五連接塊21 的豎直側(cè)壁上端；第七連接塊23 的開口朝上，第七連接塊23 的水平側(cè)壁連在第六連接塊22 的水平側(cè)壁上；第八連接塊24的開口朝下，第八連接塊24 的豎直側(cè)壁連于第七連接塊23 的豎直側(cè)壁；第二定位銷連在第八連接塊24的水平側(cè)壁上。這種第二定位組件2 具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 處于第一工位時(shí)，既能夠避讓開下車體，也能夠避讓開支架4。

該柔性定位裝置還包括氣缸7，氣缸7 用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 轉(zhuǎn)動(dòng)。用氣缸7 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 轉(zhuǎn)動(dòng)更省力、更利于提升定位組件的更換效率。

該柔性定位裝置還包括控制器(圖中未示出)，控制器與氣缸7 的供氣管路和排氣管路上的電磁閥通信連接，從而能夠控制電磁閥開關(guān)和/或控制電磁閥的流路切換，進(jìn)而能夠自動(dòng)控制氣缸7 的桿部71伸縮。這樣相比手動(dòng)控制氣缸7 的桿部71 伸縮更省力、更利于提升定位組件的更換效率；氣缸7 的桿部71 上端固連有第二樞接架72 和與之樞接的第二轉(zhuǎn)軸73，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 設(shè)有第二連接孔，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 通過(guò)第二連接孔外套于第二轉(zhuǎn)軸73，這樣當(dāng)氣缸7 的桿部伸縮帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3 繞第一轉(zhuǎn)軸42 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉。氣缸7 的缸體74 固連于支架4，圖示方案中，支架4 的側(cè)方設(shè)有固定框架8，氣缸7 的缸體74被約束在所述固定框架8 內(nèi)，這樣利于提升裝置的集成度。

圖2 第一定位組件參與定位狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)圖

圖3 第二定位組件參與定位狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)圖

圖2、3 中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：1 第一定位組件，11 第一連接塊，12 第二連接塊，13 第三連接塊，14第四連接塊，15 第一定位銷，2 第二定位組件，21 第五連接塊，22 第六連接塊，23 第七連接塊，24 第八連接塊，25 第二定位銷，3 轉(zhuǎn)動(dòng)塊，4 支架，41 第一樞接架，42 第一轉(zhuǎn)軸，5 第一限位塊，6 第二限位塊，7 氣缸，71 桿部，72 第二樞接架，73 第二轉(zhuǎn)軸，74 缸體，8固定框架

1.2 柔性定位機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

該柔性定位機(jī)構(gòu)作為下車體柔性切換關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有如下特點(diǎn)：

(1)能夠90°翻轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)車型切換。

(2)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，占用空間小，方便安裝與維護(hù)，維護(hù)成本低。

1.3 柔性定位機(jī)構(gòu)應(yīng)用效果

柔性定位機(jī)構(gòu)(如圖4)在后部下車體往復(fù)桿輸送線夾具上安裝實(shí)施后取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的效果：

(1)實(shí)現(xiàn)車型間自動(dòng)切換，滿足客戶需求。

(2)降低了產(chǎn)線投資成本。

(3)響應(yīng)公司向自動(dòng)化方向推進(jìn)的號(hào)召，提升企業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平。

圖4 柔性定位機(jī)構(gòu)的實(shí)物圖

2 結(jié)語(yǔ)

柔性定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)開發(fā)及應(yīng)用取得很好的效果，不僅實(shí)現(xiàn)了車型柔性定位功能，很大程度上替代了人工切換夾具，還提高了公司自主研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新能力，為公司發(fā)展帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。