浅谈焊装车间多车型在线检测柔性定位系统及应用

蒙文范 冯志鹏 樊水晶

摘 要：本文主要介绍焊装车间白车身在线检测定位系统及应用，通过采用线旁五轴柔性定位机构和升降滚床相结合的方式实现，使白车身脱离精度较差的随行夹具进入到高精度的线旁柔性定位系统，确保了白车身定位的稳定性。

关键词：在线检测;柔性定位;升降滚床

1 引言

汽车整车企业焊装车间的白车身尺寸测量一般是在测量室完成的。每个班次工人从生产线上随机下线一台白车身，然后再转移到测量室的定位系统上面进行测量。这种方式不仅工人劳动强度大，测量效率低，而且存在测量样本少、随机性强，样本容易出现质量偏差等，不能准确有效地分析白车身尺寸变化情况。

针对以上问题，本文介绍了一种解决方案，即在焊装车间的补焊线上最后一个工位布置在线检测系统替代线下测量室测量，该方案白车身100%检测，能实时有地效监控白车身尺寸。由于该补焊线是对应车间多条车身主线的混批生产模式，所以在线检测柔性定位系统是关键，下面重点介绍。

2 方案分析

焊装车间补焊线采用高速滚床输送形式，可混批生产的多种车型，各车型的定位基准都不一致。白车身在随行夹具上不能满足在线检测精度要求，所以白车身在测量的时候要脱离随行夹具，这就要求在线测量定位系统不但要实现对所有过线车型柔性定位而且要保证其定位精度。为此，设计了线旁五轴柔性定位系统+升降滚床的方式，使用该方式满足多车型柔性定位和高精度要求。

3 结构设计

在线检测柔性定位系统主要包括线旁五轴柔性定位夹具与升降滚床。

3.1 线旁五轴柔性定位夹具结构

如图1所示，线旁柔性定位夹具，主要包括5部分组成。支座是定位单元的底座，起到支撑作用，高度根据实际情况设计，上面布置有直线导轨等连接部分;Y轴推动气缸是实现Y轴进出运动的动力来源，采用自锁气缸，到位锁紧保证稳定性;C-Flex是发那科产品，定位精度高，其可以实现4轴联动，即图中的x、z、j1、j2;定位销跟白车身定位孔直接配合，实现对白车身定位，设计两个定位销是因为各车型有两种不同规格的定位孔直径，根据实际情况还可以设计多规格定位销，通过J2轴旋转实现定位销切换，提高柔性定位能力;扫略空间范围线是柔性定位定位销的运动范围，只要白车身定位孔落在此范围内即可由该定位单元定位。

以上，通过Y轴推动气缸+4轴C-Flex组成的五轴线旁夹具，该定位单元重复定位精度为±0.07mm，可以实现5轴联动，即x、y、z、j1、j2，定位空间范围大，柔性定位能力强。

3.2 升降滚床

升降滚床主要由滚床本体和高速滚床组成，如图2中1和2所示。高速滚床由输送电机、传动轮、导向轮等组件组成，工作时，输送电机带动传动轮运动，利用传动轮的摩擦力驱动滑橇从而实现对白车身输送。升降机构由升降电机、减速机、凸轮机构、导向杆、联轴器等组成。工作时，升降电机带动减速机驱动凸轮机构做等速回转运动，凸轮的回转运动转变为升降台连续的升降运动。

4 工作原理

如图3，是集成了白车身、线旁五轴夹具、升降滚床等的在线检测定位系统。其工作原理主要包括以下10个步骤：

1）滑橇随行夹具把白车身输送到在线检测工位;

2）线旁夹具运动到指定位置;

3）升降滚床下降 ;

4）白车身落到线旁夹具上;

5）机器人开始测量;

6）测量完成;

7）升降滚床上升 ;

8）白车身脱离线旁夹具 ;

9）线旁夹具回原位;

10）滚床把滑橇随行夹具和白车身输送到下个工位。

循环结束。

5 应用

该方案已成功应用于SGMW宝骏二期公共补焊线在线检测工位，在线检测布置在该补焊线最后一个工位。白车身焊接完成后在该工位对其尺寸进行实时监控，有效保障白车身尺寸质量稳定性。该工位共用了4套柔性定位夹具机构用于白车身主定位，另外用了2套不带定位销柔性定位机构用于车身辅助定位，同时设计了一套升降滚床机构配合柔性定位机构使用。柔性定位夹具和升降滚床相结合使用使白车身脱离随行夹具，使白车身能在高精度高的定位系统里面测量。

6 结束语

本文针对焊装车间一种在线检测柔性定位系统设计及应用进行了介绍，解决了多车型共线生产在线检测柔性定位难题，该方案设计简单，柔性定位能力强，定位精度高，开发成本低，易于实现，可为汽车企业开发设计白车身在线检测定位系统提供参考。

参考文献：

[1]曲晓龙 . 滑橇设计、制造的一般方法及难点探讨.科技创新导报，2011年第34期.

[2]王旭敏 . 汽车焊装夹具设计. 机械电子工程，1999年第6期.

[3]马涛.柔性化技術在商用车焊装线上的应用.现代零部件，2014年第9期.