一种Pickup小车平稳运行结构的应用

魏斌　肖勇　黄鸿燕

摘要：Pickup小车平稳运行的精确定位导向结构，能够取代传统的升降用剪刀架机械结构的方式，从根本上解决多层剪刀架结构易应力集中而频繁断裂的问题。精确定位导向装置包括地面导向销及固定导向柱、高位导向两大部分，地面导向销及固定导向柱用于小车取放件时的X/Y/Z三向高精度定位，高位导向用于小车在高位行走时的X/Y向稳定及平衡。技术应用中同时采用拉绳式编码器，使板件Z向精确定位，提升调整便利性和定位检测精确度。

关键词：Pickup小车;剪刀架;精确定位导向;拉绳式编码器

中图分类号：U461

文献标识码：A

0 引言

多層剪刀架式Pickup小车实现白车身生产过程中分总成零部件自动运输到主线的功能。

多层剪刀架结构用于辅助小车升降及行走运动过程中的定位及平衡，其极易受加工误差累积导致应力集中，剪刀架横梁中间销孔及连接杆阶梯轴处为频繁断裂点，且往往呈现首次断裂后整套结构各处会加速频繁断裂[1]。

Pickup小车实现白车身生产过程中分总成零部件自动运输到主线的功能，一个动作循环包括在取件位停止——下降到位——勾取零件——上升到位——平移到放件位上空——下降到位——放料——上升到位——平移到取件位。

1 单链葫芦升降、多层剪刀架辅助升降和平移式的Pickup小车结构存在的缺陷

（1）Pickup小车在自动吊运零件时需要反复执行升降和平移运动，多层剪刀架结构用于辅助两个自由度一定精度运动的平衡时极易受加工误差累积导致应力集中，剪刀架横梁中间销孔及连接杆阶梯轴处为频繁断裂点，且往往呈现首次断裂后整套结构各处会加速频繁断裂，故障率高、维护耗时及维护成本高[2]。

（2）车身车间Pickup小车受限于使用空间和自重限制，剪刀架横梁采用矩形钢管制作，壁厚较薄，反复升降和平移运动造成的冲击易导致横梁在长期使用过程中变形（特别是启停冲击），易导致取放和搬运零件时精度不够，造成停线和零件报废。

（3）受限于剪刀架质量较大和易应力集中等弊端，Pickup小车的生产节拍存在一定的限制（高速启停极易破坏结构）。

（4）单链葫芦升降起吊时，起吊力只作用于剪刀架底部框架的中心点，剪刀架受力不平衡，易加剧剪刀架结构的断裂和变形。

2 四向皮带升降、多层剪刀架辅助升降和平移式的Pickup小车结构存在的缺陷

（1）多层剪刀架结构缺陷与前一种结构的1～3点相同。（2）四向皮带结构在升降精确到位检测上，利用剪刀架垂直伸缩产生的活动端水平位移变化来触发机械式形程开关，因垂直运动距离与其产生的水平位移距离比率较大，通过调整开关位置来控制垂直精确定位点，其调整存在一定的难度，且耗时长，另剪刀架结构变形会导致垂直定位点漂移，引发取件故障。

（3）与第一种结构相比，皮带固定于剪刀架底部四边形框架的四个角，升降稳定性有一定提升，起吊时能够减少对剪刀架的冲击，但皮带自身较软的特性导致升降和平移运行时对剪刀架的冲击仍然存在。

3 改进

3.1 新技术所要解决的技术问题

（1）消除多层剪刀架结构易应力集中而频繁断裂的问题。

（2）提升X/Y/Z三向定位精度，消除剪刀架结构辅助升降定位精度低下的弊端。

（3）解决Pickup小车运动稳定性差、维护便利性差、生产效率低、维护成本高、节拍一定程度上受限的问题。

3.2 新技术解决上述技术问题采取的技术方案

取消多层剪刀架结构，在取料位、放料位旁以及小车本体上增加精确定位导向销及喇叭口导向柱结构，实现升降和平移过程中保持平衡和精确定位的功能。

采用拉绳式编码器进行升降位置的精确定位，替代机械式行程开关。

3.3 新技术带来的有益效果

（1）结构消除多层剪刀架结构易应力集中、单个部件易变形、精确定位点调整难且易漂移、节拍受限的弊端。

（2）结构采用精确定位导向结构，100%保证小车取放件精确到位，提升小车运动稳定性，大幅提升设备的运行稳定性，月均停机故障率由195min降低至45min，同时提升维护便利性，降低维护成本和设备制造成本。

（3）结构采用拉绳式编码器替代机械式行程开关，确保板件纵向定位精准，同时提升调整便利性和定位检测精确度（精度由1.00mm提升至0.05mm）。

（4）大幅减少Pickup小车本体负载，提升单体设备生产节拍0.5J/h。

3.4 技术创新点

（1）首次采用精确定位导向结构，取代传统的升降用剪刀架机械结构的方式，从根本上解决多层剪刀架结构易应力集中而频繁断裂的问题。

（2）精确定位导向装置包括地面导向销及固定导向柱、高位导向两大部分，地面导向销及固定导向柱用于小车取放件时的X/Y/Z三向高精度定位，导向销与导向套配合偏差≤0.15mm，确保百分之百精确入销;高位导向用于小车在高位水平行走时的X/Y向稳定及平衡。结构简单，可维护性强，大幅提升Pickup小车的运动稳定性。

实际生产证明：相比于剪刀架辅助结构，增加线旁及小车本体的精确定位导向，可保证Pickup小车在取件、放件过程中的精确定位，确保板件的位置一致性精度;同时中间部位增加升降拉绳式编码器，提升定位精度，确保取放件时稳定运行。

该应用完全考虑Pickup小车的轻量化设计，降低负载及提升稳定性，同时将结构简易化，以及维护便利性等充分考虑在内，基于以上内容完成此次优化。

4 结束语

本文基于Pickup小车自动输送系统，介绍了一种使小车平稳运行的结构，其技术与目前相关技术相比，可大幅提升设备的运行稳定性，提升维护便利性，提升生产效率，降低维护成本和设备制造成本，具有广泛地推广应用价值，而且该系统已全面推广到其他区域。

【参考文献】

[1]余汪洋.自行小车悬挂输送系统的研究现状与发展趋势[J]，中国工程机械学报，2011（3）：122-125.

[2]王燕，杜敏，李树农.电动自行小车输送系统的结构及选用[J].煤矿机械，2002，24（4）：130-134.