底盘自动翻转装置可靠性研究

李洪涛，吴传勇，牛立辉，邹志远

(长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000)

底盘自动翻转装置可靠性研究

李洪涛，吴传勇，牛立辉，邹志远

(长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000)

介绍一种新型底盘自动翻转装置，阐述其机械结构、工作原理及控制思路，并对其使用过程中发生的问题进行归纳解析。

底盘自动翻转装置；机械结构；工作原理；控制思路；可靠性

0 引言

目前，底盘反置装配模式已经成为非承载式汽车制造领域中最为成熟的一种工艺模式。即底盘反置将前、后桥等主要零部件安装完成后，底盘分装总成需翻转180°到正常装车状态的过程。汽车底盘的翻转已经成为非承载车的必要工序之一。底盘翻转装置作为汽车生产中的一种重要设备，在非承载车特别是大型SUV的生产过程中起着不可或缺的作用。

传统的底盘翻转设备大多属于柔性翻转机，包括滚筒皮带式、链条皮带式、环链葫芦式等，都是用柔性吊具吊挂底盘进行翻转、升降，操作时工件晃动量大，尤其是在翻转到90°前后时，会产生很大的惯性负载，对设备和人身安全都有较大威胁，降落时还需人工扶正，员工工作量很大。因此，为消除安全隐患、降低人员劳动强度，某公司创新工艺、设备开发模式，自主研发了一种新型的底盘全自动翻转装置。

1 机械机构介绍

底盘全自动翻转机主要由龙门架、前(后)夹具装置、随行小车、随行控制装置、控制系统以及围栏、爬梯等附属装置组成，具体结构如图1所示。

1.1 龙门架

1.2 前(后)夹具装置

前(后)夹具装置由夹紧工装、直线导轨、升降臂、滚珠丝杠、升降伺服电机、开合伺服电机及旋转伺服电机等部件组成。升降伺服电机动作，通过滚珠丝杠带动升降臂升降，此过程中直线导轨进行导向，防止升降臂抖动和偏离；开合伺服电机动作，使夹紧工装夹紧或放开底盘；上升到位后，旋转伺服电机动作，使底盘进行180°翻转动作。后夹具装置的具体结构见图2。

1.3 随行控制装置

随行控制装置由测速轮、碳刷、齿轮箱、编码器、支架及气缸组成。气缸将测速轮下压与板链进行贴合，测速轮随板链运行进行旋转滚动，编码器通过齿轮箱记录测速轮旋转长度并反馈到控制系统进行随行位置控制，碳刷用于清扫板链上的异物防止测速轮打滑。随行控制装置的具体结构见图3。

1.4 随行小车

随行小车由车架、连接架、随行伺服电机及齿槽轨道组成。随行伺服电机通过齿轮在齿槽轨道内动作，带动随行小车与板链同步运行，方便翻转装置在随行过程中实现升降、翻转、卡装等动作(见图4)。

2 工作原理及伺服电机控制思路

2.1 工作原理

华发霜，需张狂，悠悠江湖几多长。儿女痴，为情殇，一壶浊酒对月光。刀光亮，剑影扬，拱手山河为君忘。一回望，一断肠，浑然已觉满身伤。（135****1025）

底盘通过板链进行输送，自动翻转装置检测到底盘后做随行运动至与板链运行速度保持一致，然后前后夹具装置同步下降，到达指定位置后夹紧工装将底盘夹紧，升降臂上升将底盘提升到一定高度后翻转180°，升降臂下降将底盘放至板链支腿上，打开夹紧工装后升降臂上升到位后反向旋转，然后随行小车返回原点等待下一个底盘，工艺过程完成。整个循环过程中无人操作，全自动运行。

2.2 控制思路

考虑到控制精度及快速启动、同步运行等情况，此装置驱动选用伺服电机，伺服电机本身的特点保证了工装能够实现精确定位、快速启停等功能，满足工艺对装置的要求。

(1)随行伺服电机。带动整个装置实现与下部板链的同步运行，方便装置在随行过程中实现升降、翻转、卡装等动作；

(2)升降伺服电机。带动前后两升降臂实现同步升降把翻转装置提升到指定位置；

(3)开合伺服电机。到达指定位置后开合使夹具前后动作将底盘夹紧、放开；

(4)旋转伺服电机。前后旋转装置将夹紧的底盘旋转180°。

3 设备问题解析

作为一种新型底盘翻转装置，调试使用过程中发生各种各样的问题是不可避免的。通过对自动翻转装置发生过的问题进行汇总梳理，可将发生的问题归纳为以下几个方面：

3.1 低级失误问题

此类问题主要是由于人员疏忽、管理不到位造成的，包括人员违规操作、程序低级错误、人员在龙门架内穿行、自动开启位置错误以及联锁信号被屏蔽等。针对此类问题的解决方案：(1)加强人员管控，对员工行为进行规范；(2)编制设备使用指导书，并培训专业人员进行设备操作、维修及保养工作。

3.2 与关联件配合问题

装置初期设计阶段只是依据理论数据对配合间隙进行预留，对实际生产中底盘放置位置歪斜、底盘部件制作精度差以及板链运行异常等各种因素识别不充分，造成装置与关联件配合时问题频发。例如：底盘前端螺栓与拖链干涉(见图5)、底盘放偏翻转后无法放入支撑中、底盘将气缸管路接头撞坏(见图6)、板链爬行造成随行位置不准以及底盘拖车钩尺寸错误造成装置夹具损坏等。针对此类问题，需现场对设备或关联件进行相应的修改，调整配合间隙，以保证装置能够正常运转，不影响线体生产。

3.3 程序控制问题

此类问题主要发生在设备调试及试运行阶段，包括夹具装置位置参数设置不准确、底盘检测信号丢失、随行起始位置信号错误、控制程序复杂不好操作、与板链联锁信号不稳定以及编码器线路虚接应用数据收集等。由于前期缺少相关经验借鉴，这些问题前期无法进行规避，只有在调试阶段通过不断地优化程序、解决问题来积累经验。目前，装置控制程序已趋于稳定，此类问题发生率也大大减小。

3.4 机械结构问题

此类问题主要是由于安装精度较差以及零部件设计选材错误造成的，包括测速轮异响、翻转过程中底盘位置下滑、夹具支撑块磨损严重(见图7)、滚珠丝杠升降时存在异响以及升降臂换向器连接轴断裂(见图8)等。

针对此类问题，对装置部件装配精度进行校正，依据现场零部件磨损情况更换其他材质进行验证，并对设备进行定期维护、检修。

4 结束语

该底盘自动翻转装置实现了底盘的刚性卡装、翻转，全程与板链自动随行且无人操作，提高了底盘翻转的可靠性与和安全性，具有很强的实用性。虽然在使用过程中产生了很多问题，但在汽车产品生产制造自动化、柔性化和智能化的大趋势下，底盘自动翻转装置必然会更多地应用到非承载车底盘装配中，具有很广阔的应用前景。

【1】高永昌.汽车总装配生产线底盘翻转架的设计[J].陕西汽车,1994(2):24-29.

【2】马汝忠.新型车架翻转升降转运机的研究[J].Automobile Technology & Material,2013(4):57-60.

反应太快致追尾 自动驾驶让事故增一倍

据彭博社报道，自动驾驶车作为以安全驾驶为目的的产物，却带来了一个相反的后果：它使得人为驾驶状态的碰撞事故发生率增加了一倍。近期美国加州对于自动驾驶车作出了进一步的约束，要求自动行驶状况下也必须有人坐在方向盘后面，随时准备接管汽车，另外正在研发中的车企也必须上交月度报告。谷歌表示对这一限制“非常失望”，因为该公司正在打造的自动驾驶车没有方向盘也没有油门踏板。

反应太快致追尾

美国密歇根大学运输研究学院的研究显示，自动驾驶车的事故率是常规车辆的两倍。不过在事故中，自动驾驶车从来都不是过错方，多半是在低速行驶状况下被后车追尾。随着事故率的提高——多半为轻微剐蹭，谷歌公司以及卡内基梅隆大学的程序员对此的争论也逐渐升温，争论的焦点为“是否应该允许自动驾驶车适当违反规定以规避麻烦？”通用汽车-卡内基梅隆自动驾驶合作研究实验室主任Raj Rajkumar表示，“这是我们内部一直在争论的问题，我们仍然决定设置速度限制。不过如果你以恒定限速在高速公路上行驶，其他车辆会从你身边飞逝而去，而我也会是其中之一。”

无法完全模拟人类行为

自动驾驶车在任何情况下都会遵照法律的要求行驶，没有例外，但是当进入复杂交通状况时，自动驾驶车并不会适当超速去解决困局。2014年，Raj Rajkumar用一辆自动驾驶凯迪拉克SRX向美国国会成员进行了展示，该车表现完美，但在开往五角大楼的一段约137 m的拥堵路段中，车上的摄像头以及雷达传感器虽然对周围环境进行了360°监测，但是在不间断的车流中却无从判断其他车辆是否会让出空位让其通过，最后不得不人工接管。

目前谷歌正在研究如何使自动驾驶车更像人类，能够“自然地进入车流中，其他驾驶员能够理解我们(自动驾驶车)在做什么，以及为什么这么做。”但是自动驾驶车极为保守的驾驶行为以及极为迅速的反应依然让道路上的人为驾驶车辆难以习惯。

(来源：盖世汽车)

Research on the Reliability of the Frame Automatic Turnover Device

LI Hongtao, WU Chuanyong, NIU Lihui,ZOU Zhiyuan

(Technical Center of Great Wall Motor Co., Ltd., Automotive Engineering TechnologyResearch Center, Baoding Hebei 071000, China)

A new type of frame automatic turnover device was introduced. Its mechanical structure, working principle and control method were described. The problems in its use process were summed up and analyzed.

Frame automatic turnover device；Mechanical structure; Working principle；Control method；Reliability

2015-07-08

李洪涛(1985—)，男，本科，目前主要从事汽车总装车间生产设备选型安装工作。E-mail：420751563@qq.com。