基于傳感器的汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉 杰 張?zhí)珖?guó)

（重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司，重慶 401100）

隨著我國(guó)汽車生產(chǎn)規(guī)模的快速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的全球化，顧客和市場(chǎng)需求朝多樣化和個(gè)性化方向發(fā)展[1]，促使汽車工業(yè)由傳統(tǒng)的單品種且大批量的剛性生產(chǎn)線向多品種且中小批量的柔性生產(chǎn)線過渡。汽車焊裝生產(chǎn)線是汽車白車身全部成型工位的總稱[2]，由車身總拼線、車架線、側(cè)圍線、機(jī)艙線、地板線以及車門線等構(gòu)成。每條線有不同的工位，而每個(gè)工位的基本單元是夾具。為滿足多車型的共線生產(chǎn)，需要生產(chǎn)線工位夾具具有區(qū)分功能，并通過PLC 控制系統(tǒng)傳遞給車間信息化系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)不同車型的跟蹤控制[3]。同一平臺(tái)下的不同車型，一般有零件面的不同和孔的不同兩種形式。區(qū)分面的不同時(shí)，傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器或電感傳感器比較容易實(shí)現(xiàn)，但難以實(shí)現(xiàn)孔的有無的區(qū)分（特別是直徑≤φ10mm 的孔）。因此，本文設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)機(jī)構(gòu)，可有效解決需要通過檢測(cè)孔的有無來區(qū)分車型的技術(shù)難題。

1 傳感器選型

1.1 汽車焊裝生產(chǎn)線常用傳感器類型分析

為了解決汽車柔性線中通過孔的有無來區(qū)分車型的技術(shù)難題，本文分析了傳感器的類型。目前，汽車焊裝線上常用的傳感器種類如表1 所示。綜合表1 中3 種傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，本文選用電感式傳感器作為車型區(qū)分機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)傳感器。

表1 常用傳感器優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

1.2 電感式傳感器的工作原理

電感式傳感器由振蕩器、開關(guān)電路以及放大輸出電路3 個(gè)部分組成[4]，工作原理如圖1 所示，即振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)時(shí)，由于趨膚效應(yīng)的存在，高頻磁場(chǎng)在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流[5]，從而導(dǎo)致振蕩衰減以至停振。振蕩器振蕩和停振的變化被后級(jí)放大處理電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式檢測(cè)的目的。

圖1 電感式傳感器的工作原理

2 基于傳感器的汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)的工作原理及組成部分

2.1 工作原理

以電感式傳感器為基礎(chǔ)，本文設(shè)計(jì)了一套汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)中有可以伸縮的金屬銷，并用彈簧控制銷子的進(jìn)出。當(dāng)汽車零件有孔時(shí)，彈簧頂起金屬銷端面，金屬銷頂端伸出，后面的電感式傳感器感應(yīng)不到金屬銷尾端獲得信號(hào)0，如圖2（a）所示；當(dāng)汽車零件無孔時(shí)，零件面壓迫金屬銷頂端，彈簧壓縮，金屬銷縮回，后面的電感式傳感器感應(yīng)到金屬銷尾端獲得信號(hào)1，如圖2（b）所示。這兩種信號(hào)通過電纜傳遞到控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)的不同與原定預(yù)設(shè)進(jìn)行比對(duì)，從而判斷車型的不同。

2.2 組成部分

該機(jī)構(gòu)的主要組成部分如圖3 所示。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)通常安裝在焊裝線工裝夾具上。電感式傳感器通過電纜與電控系統(tǒng)連接，并把信號(hào)傳遞到控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)的不同與原定預(yù)設(shè)進(jìn)行比對(duì)來判斷車型，并通過車間AVI 系統(tǒng)在工位看板上顯示車型代碼。

圖2 基于電感式傳感器的汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)工作原理

圖3 基于傳感器的汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)

3 基于傳感器的汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)的變形機(jī)構(gòu)

由于汽車焊裝生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有些需要檢測(cè)部位的橫向空間小，因此設(shè)計(jì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)無法安裝。為解決以上問題，本文將設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行變形，變形機(jī)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 基于傳感器的汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)的變形機(jī)構(gòu)

該變形機(jī)構(gòu)的工作原理是利用電感式傳感器的感應(yīng)距離來判斷車型。電感式傳感器是標(biāo)準(zhǔn)件，型號(hào)不同感應(yīng)距離也不同。當(dāng)金屬銷伸出，金屬銷尾端與電感式傳感器的距離大于有效距離時(shí)，后面的電感式傳感器感應(yīng)不到金屬銷獲得信號(hào)0；當(dāng)金屬銷縮回，金屬銷尾端與電感式傳感器的距離小于設(shè)定距離時(shí)，后面的電感式傳感器可感應(yīng)到金屬銷獲得信號(hào)1。這兩種信號(hào)通過電纜傳遞到控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)的不同與原定預(yù)設(shè)進(jìn)行比對(duì)來判斷車型的不同。

4 結(jié)語

隨著汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)趨于白熱化，個(gè)性化的需求逐漸成為主流，而汽車生產(chǎn)未來也將走向定制化生產(chǎn)方式。對(duì)于有限的生產(chǎn)線，需要盡可能地實(shí)施柔性化生產(chǎn)[6]，以生產(chǎn)出更多的車型。因此，本文設(shè)計(jì)了一種基于傳感器的汽車柔性線車型區(qū)分機(jī)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，且實(shí)現(xiàn)方便，已在重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司多條柔性焊裝生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用，具有推廣價(jià)值。