何 琪 魏 阳 麻利军陕西重型汽车有限公司车身厂 西安 710200摘 要：自行小车输送机广泛应用于白车身焊装车间，具有起重、输送、空中贮存等功能，其结构简单、运行稳定、机动灵活、自动化程度高且维护方便，可实现车身分总成及白车身总成的自动运输。Abstract: Self-propelled trolley conveyor is widely used in car body-in-white welding workshops. It is capable of lifting,conveying, and air storage. It enjoys the advantages of simple structure, stable and flexible operation, high degree ofautomation and easy maintenance. In addition, it allows automatic transportation of car sub-assembly and body-in-whiteassembly.关键词：自行小车输送机：剪刀叉：胶带Keywords: self-propelled trolley conveyor; shear fork; rubber belt中图分类号：TH238 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2018）05-0126-05随着制造业的发展，自动输送设备广泛应用于工业生产的各个领域，近年来，在众多类型的自动输送设备中，自行小车输送机以其结构简单、运行稳定、机动灵活、自动化程度高等特点得到了长足发展，在车身焊装车间应用尤为普遍。整机利用升降站，不仅能组成平面输送网络，还能组成空间多层次立体输送网络 。1 设备构成目前汽车行业常用剪刀叉式自行小车（见图1）及四带式自行小车（见图2），用于运输车身总成及分总成，其机械结构及取电方式见表1。图1 剪刀叉式自行小车1.1 行走机构剪刀叉式自行小车与四带式自行小车在行走驱动上差异并不大，一般都选用变频电机（SEW或Flender 等），且配用垂直输出的斜齿轮涡轮蜗杆变速箱。不同之处在于，剪刀叉式自行小车减速器为单端输出，直接驱动主车在单轨上行走，副车从动，见图3；而四带式自行小车减速器为双端输出，通过联轴器驱动两个主动轮在双轨上行走，两个从动轮随动。图2 四带式自行小车图3 剪刀叉式自行小车行走机构1.2 升降机构剪刀叉式自行小车利用葫芦升降（ABUS 或STAHL 等），并采用剪刀叉平衡机构（见图4），升降平稳，但平衡机构结构复杂，自重大，生产成本高，维修复杂。而四带式自行小车采用减速器驱动带轮收放胶带（钢丝芯），安装成本相对较低，维修方便，但升降过程中晃动较为明显，对限位开关冲击较大，且断带后风险较高，见图5。图4 剪刀叉式平衡机构图5 四带式自行小车升降机构剪刀叉式自行小车升降机构起重依靠单根环链，平衡机构只起辅助平衡作用，工件在工装的夹持下，只要重心调整得当，则整个小车升降相对平稳，剪刀叉平衡机构在使用中虽有磨损，但容易发现，后果也可预见，定期维护及更换的链条断裂的风险也偏小。而四带式小车依靠同一台减速器驱动四个带轮收放胶带实现小车升降，该方式虽能保持各带轮角速度一致，但小车的升降完全取决于胶带缠绕的线速度。因每根胶带负载无法做到完全相同，伸长率也不尽相同，加之受带轮加工误差、每一圈胶带缠绕质量的好坏影响，四带式小车在升降过程中无法做到四根带均衡受力，甚至同一根胶带升降到不同的位置，受力情况也会发生变化。这种缺点除了造成小车调平较为困难，交变载荷的作用也使得胶带的断裂具有突发性，工件甚至工装坠落风险较大。现有的断带保护措施（见图6）只能做到胶带断裂后，行程开关被触发，设备立即停止运行。其安全依据在于四带式小车选用的胶带安全系数高，以某公司为例，选用的德国马牌胶带（M10-P50-XHP），单根胶带理论承载能力即已超过整体工装及工件在最大瞬时加速度下提升力的2 倍以上，而且四根胶带同时断裂概率极小，单根胶带断裂后，其余三根胶带可以维持工装及工件不坠落。该理论在四根带两两跨距较小，且工装夹持工件无明显偏载的情况下确实可以保证其安全性，但如果四根带两两跨距较大，且偏载的情况下，单根胶带断裂也会造成工件坠落的严重后果。四带式的结构决定了其在升降过程中无法控制意外情况，这也是四带式小车难以完全取代剪刀叉式自行小车的一个重要原因。图6 断带保护装置1.3 抓件机构剪刀叉式自行小车与四带式自行小车的抓件机构并无差异，一般都由夹具及动力机构组成，动力由电动推杆（见图7）或气缸提供，电动推杆通过丝杠传动，传动精准稳定，力矩大，而气缸传动经济便捷，因此各有利弊。此外，部分工件也可采取真空吸盘或电磁铁抓取，但出于安全考虑，一般采用真空吸盘或电磁铁抓件时，需采取必要的机械防坠落二次保护措施，防止真空意外破坏或断电。图7 电动推杆抓件机构1.4 定位夹紧机构定位夹紧机构的作用是确保每台自行小车在取放件工位停止位置固定唯一。受行走轨道及小车可通过性限制，定位夹紧机构均采用悬臂结构，目前常用的定位夹紧机构有两种形式，一种是气缸连杆结构（见图8），另一种是气缸齿轮结构（见图9）。前者力臂长，转轴固定薄弱，故整体受力情况较差，使用中如果多个小车各自的停止位置有差异，定位机构强行将小车夹紧时会造成转轴受力陡增，加剧轴和底孔的磨损；气缸齿轮结构相对啮合平稳，组件受力情况较好，也是现阶段设计厂家的首选方案。图8 气缸连杆结构图9 气缸齿轮结构1.5 取电及轨道布置剪刀叉式自行小车通过碳刷从固定在轨道上的滑触线取电，轨道多为单轨，环形轨道，可根据工艺需要，安装多台承载小车，也可在有需要的位置安装多个合直合弯道岔用以排序或分流。而四带式自行小车完全通过随车拖缆取电，轨道为双轨，直轨道，一般只能支持2台取放件过程完整循环的小车，故多为一用一备，有时为了提高节拍，也可增加工件转接平台，使2 台车分别执行前后半个循环，接力使用。2 机械维修及保养在汽车焊装车间，自行小车使用率较高，除了普通的电气故障外，机械类故障也时有发生，剪刀叉式自行小车及四带式自行小车典型的机械故障如下。2.1 剪刀叉平衡机构磨损剪刀叉式自行小车最常见的机械故障为小车歪斜，小车歪斜会导致小车在取放件工位无法顺利进入定位导向，抓件不牢靠，甚至会影响到碳刷取电。排除意外情况，导致小车歪斜的主要原因为剪刀叉磨损。为了提高剪刀叉平衡机构的抗磨性，转动铰接部位现多采用CuSn6Zn6Pb3( 锡青铜) 基材的石墨轴承替代普通钢套（见图10、图11），并在方管摩擦部位安装聚四氟乙烯垫片，减小摩擦和磨损。图10 普通钢套图11 石墨轴承2.2 胶带损伤四带式自行小车虽然没有剪刀叉平衡机构带来的结构件磨损，但胶带磨损及切伤时常发生。某公司在使用四带式小车之初，多次出现胶带在下端连接部位处割伤断裂（见图12）。损伤原因为连接夹板倾斜时胶带摩擦阻力大，绕销轴转动困难，夹板无法自行找正。与厂家技术沟通后，对夹板结构进行了优化，将销轴的安装方式从固定形式改制为可绕轴承自由转动的形式，胶带末端绕销轴静连接，从而避免夹板倾斜时胶带受剪切力，减少断带事故。优化前后的胶带夹板见图13，优化后的夹板结构图见图14。图12 胶带断裂截面（a）优化前的夹板 （b）优化后的夹板图13 优化前后的胶带夹板图14 优化后的夹板结构图2.3 抓件不可靠在以往的设计方案中，夹具部分采用钢板加工而成，使用过程中容易变形，导致抓件不牢靠，见图15。在新项目建设中，主张在相同的自重下，采用方管代替原偏薄钢板，以提高夹具的抗挠抗变形能力，见图16。此外，由电动推杆驱动的夹具本身属于多连杆机构，连杆机构中的拉杆两端螺纹分别为左右旋形式，合理改变拉杆的长度、准确调整行程开关的位置，才能确保夹具抓件可靠。图15 薄钢板夹具 图16 方管夹具3 结束语随着科技的进步，输送设备越来越多样化，近年来AGV 小车在汽车行业得到了迅猛发展，但本文所述的两类自行小车输送机以其效率高、自动化程度高、空间利用率高的优势在汽车行业依然占据重要地位，其具有的起重、运输、空中贮存、科学管理等多项功能可以满足大部分主机厂的生产要求，具体在选择剪刀叉式自行小车或四带式自行小车时，仍需结合工厂实际需求综合考虑。举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章它们也过腊八节滑县：打造群众“家门口”的好学校中石化推出自主研发螺蛳粉，网友调侃：没有“汽油料包”我不吃！别了，蓬佩奥！
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