АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ СБОРКИ-СВАРКИ КАБИН ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к области сварки, а именно к конструкции автоматизированной линии для сборки-сварки кабин транспортных средств.
Известна поточная линия для сборки и сварки кузовов и кузовных узлов автомобилей по а.с. №1524984, содержащая сборочно-сварочные посты, включающие участок сборки кузовных узлов с устройством для загрузки предварительно собранного основания, выполненным в виде телескопического перегружателя; накопители кузовных узлов; участок сборки кузовов с главным кондуктором, оснащенным автоматическими сварочными группами и ручными сварочными клещами, с помощью которых прихватывается предварительно сформированный кузов; участок сварки со сварочными роботами, на котором происходит окончательная доварка кузова и сварка отдельных кузовных узлов (боковин и основания). Указанные участки последовательно связаны между собой горизонтально-замкнутым несинхронным транспортом, выполненным в виде цепных транспортеров-накопителей с подъемными столами и рольгангов с электромеханическим приводом, по которым перемещаются два вида спутников - для кузова и боковин (спутники для основания и кузова - универсальные).
Загрузка боковин в соответствующие им спутники осуществляется вручную. Подсборка кузова, производимая путем установки на спутник с находящимся на нем подсобранным основанием боковин, крыши и рамы ветрового стекла и фиксация их с помощью скрепок также осуществляется вручную. После участка сварки готовый кузов разгружается устройством, аналогичным загрузочному.
Достоинством данной линии является ее универсальность, поскольку имеется возможность одновременной сборки и сварки нескольких узлов кузова и самого кузова и, как следствие этого, экономия производственных площадей
при достаточно высокой производительности из-за сокращения межоперационного времени.
Однако данная линия имеет ряд существенных недостатков, выражающихся прежде всего в нестабильности геометрии кузова и низких технологических возможностях, обусловленных ограниченной номенклатурой типов кузовов, которые могут собираться на данной линии, низкой степенью автоматизации и вытекающей отсюда высокой трудоемкостью, неудобством обслуживания и низким уровнем техники безопасности. Кроме того, линия отличается сложностью конструкции, в связи с чем значительно возрастает ее себестоимость, а значит себестоимость собираемых автомобилей.
Техническими задачами, на решение которых направлено заявляемое техническое решение, являются повышение качества сборки и сварки кабин и расширение технологических возможностей линии.
Технический результат достигается путем применения в линии главной станции геометрии и за счет наличия на всех сборочно-сварочных позициях оригинальных групп фиксации и прижимов составных частей кабины, работающих по программе в зависимости от собираемой модели. Для достижения технического результата линия оснащена спутниками-кондукторами, перемещающимися по роликовому транспорту от одной технологической позиции к другой посредством приводных фрикционных роликов, приводимых во вращение электроприводами с плавным регулированием скорости, встроенными в транспортные секции, при этом каждая формообразующая позиция имеет установленный на основании механизм позиционирования спутника-кондуктора, выполненный в виде корпуса, в котором смонтирован пневмомеханический привод с направляющими, по которым передвигаются фиксаторы, сопрягаемые с приемными втулками спутника-кондуктора в трехкоординатной системе X, Y, Z с отрывом последнего от поверхности роликового транспорта на величину Н, а установочные воротины главного кондуктора расположены по обе стороны линии, при этом на каждой из них установлены позиционирующие фиксаторы с пневмоприводом, сопрягающиеся в трехкоординатной системе X, Y, Z с приемными втулками спутника-кондуктора когда воротины с боковинами, загруженными транспортными роботами, находятся
в рабочем положении (сдвинуты до сопряжения боковин с подсобранными на предыдущих позициях элементами кабин, покоящимися на ложементах спутника-кондуктора) для последующего нанесения сварочными роботами определенного количества сварочных точек, достаточного для придания кабине устойчивой жесткой геометрии.
Все элементы базирования и прижимы изделия в спутниках-кондукторах, сварочных кондукторах, транспортных захватах выполнены в виде стационарных и подвижных групп, при этом подвижные группы расположены на поворотных кронштейнах, снабженных пневмоприводом, позволяющих вести сборку-сварку по меньшей мере двух типов кабин и их модификаций, а управление их осуществляется автоматически согласно информации, получаемой с предыдущих позиций по каналам системы управления.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - показана автоматизированная линия для сборки-сварки кабин транспортных средств;
на фиг.2 - показана однорядная кабина в сборе с составными элементами;
на фиг.3 - показана двухрядная кабина в сборе с составными элементами;
на фиг.4 - показана универсальная секция горизонтально-замкнутого роликового транспорта; фрагмент А1 - положение спутника при транспортировке, фрагмент А2 - положение спутника на технологической позиции в системе X, Y, Z;
на фиг.5 - показана фиксация кабины на позиции прихватки задка;
на фиг.6 - показана фиксация кабины на позиции сборки-сварки боковин;
на фиг.7 - показана позиция установки и прихватки крыши (вид сбоку);
на фиг.8 - показана установочная универсальная воротина фиксации боковин; сечение А-А - фрагмент подвижной группы фиксации и зажима изделия.
Автоматизированная линия сборки-сварки кабин 1 состоит из основания 2, ветрового проема 3, задка 4, боковин 5, крыши 6, содержит горизонтально-замкнутый роликовый транспорт 7, спутники-кондуктора 8, перемещающиеся от одной технологической позиции к другой для последовательной сборки и прихватки элементов конструкции кабины, позицию 9 загрузки основания 2 в
спутник - кондуктор 8 посредством портального манипулятора 10, позицию 11 сборки-сварки ветрового проема 3, позицию 12 сборки-сварки задка 4, позицию 13 сборки-сварки боковин главного кондуктора, позицию 14 установки и прихватки крыши 6, позицию 15 для контроля геометрических параметров спутника-кондуктора и мелкого ремонта, позицию 16 разгрузки кабины, имеющую в своем составе подъемно-опускную секцию 17 для съема изделий со спутника-кондуктора 8 и дальнейшей их транспортировки по монорельсовой дороге на линию доварки, резервные позиции 18.
Все технологические позиции имеют механизм позиционирования 19 спутника-кондуктора, выполненный в виде корпуса 20, в котором смонтирован пневмомеханический привод 21 с направляющими 22, по которым передвигаются фиксаторы 23, сопрягаемые с приемными втулками спутника-кондуктора в трехкоординатной системе X, Y, Z с отрывом последнего от поверхности роликового транспорта на величину Н, а также энергоподводы 24.
Горизонтально-замкнутый роликовый транспорт 7 скомпонован из унифицированных секций 25 с приводными фрикционными роликами 26 и автономными электроприводами 27 с плавным регулированием скорости. Спутник-кондуктор 8 оснащен стационарными 28 и подвижными 29 группами элементов базирования 30 и прижимов 31 основания 2, где подвижные группы выполнены в виде поворотных кронштейнов 32, работающих от пневмопривода 33, разъемом 34 для подвода энергии и приемными втулками 35. Позиция 11 сборки-сварки ветрового проема 3 содержит в своем составе кондуктор 36, подвесные сварочные клещи 37, тару сменную 38. Позиция 12 сборки-сварки задка 4 включает в себя транспортер 39 для подачи задка, роботы сварочные 40, робот транспортный 41 с комбинированным захватом 42 (захват плюс сварочные клещи), подвижные группы элементов базирования и прижимов 43 задка 4, закрепленных на портале 44.
Позиция 13 сборки-сварки боковин 5 - основная формообразующая позиция, где создается жесткая, устойчивая геометрия кабины, включает в себя: установочные универсальные воротины 45, имеющие в своем составе стационарные 46 и подвижные группы 47 элементов базирования и прижимов, подвижные группы 48 элементов базирования и прижимов ветрового проема и
задка, размещенных на портале 44, позиционирующий фиксатор 49 с пневмо-приводом 50, транспортный робот 51 с захватом 52, транспортный робот 53 на седьмой оси 54 со сменными захватами 55, 56, сварочные роботы 57, стойки 58 для смены захватов, сменную тару 59.
Позиция 14 установки и прихватки крыши 6 содержит: транспортный робот 60 с комбинированным захватом 61 (захват универсальный плюс сварочные клещи), сменную тару 62, выравнивающее устройство 63 и шлагбаумы 64.
Все перемещения исполнительных элементов и механизмов линии, а также элементов кабины 1 отслеживаются и контролируются датчиками, сигналы от которых передаются в программируемый контроллер для работы линии по соответствующей программе в зависимости от собираемой модели.
Линия работает следующим образом: основание 2 кабины 1, предварительно сваренное на другой автоматизированной линии, подается портальным манипулятором 10 на технологическую позицию 9, где в этот момент находится спутник-кондуктор 8 в состоянии приема изделия (ожидания), т.е. он позиционирован посредством механизма 19, а энергоподвод 24 состыкован с разъемом 34. Благодаря последнему осуществляется связь работы спутника-кондуктора 8 с системой управления линии, дается команда на срабатывание прижимов (открыто, закрыто), контролируется наличие и определяется тип изделия.
Механизм позиционирования 19 работает следующим образом. После полной остановки спутника-кондуктора 8 на любой из технологических позиций срабатывает пневматический привод 21, закрепленный на корпусе 20, посредством чего фиксаторы 23 перемещаются по направляющим 22 и сопрягаются с приемными втулками 35 спутника-кондуктора 8 в трехкоординатной системе X, Y, Z с отрывом последнего от поверхности фрикционных приводных роликов 26 на величину Н для исключения влияния износа роликов 26 и сопрягаемой поверхности спутника-кондуктора 8 на геометрию кузова и величину смещения сварочных точек в процессе последовательной сборки элементов кабины 1.
После стыковки энергоподвода 24 с разъемом 34 портальный манипулятор 10 опускает основание 2 на элементы базирования 30 стационарных 28 и подвижных 29 групп спутника-кондуктора 8, где после срабатывания датчиков наличия детали срабатывают прижимы зажатия, а также дается команда на возврат манипулятора 10 (после раскрытия захватов) в исходную позицию за следующей деталью.
Далее автоматически спутник-кондуктор 8 с зажатым основанием 2 освобождается от энергоподвода 24 и фиксаторов 23 и входит в контакт с фрикционными приводными роликами 26. Включается электропривод 27 с плавным регулированием скорости, спутник-кондуктор с основанием разгоняется до максимальной скорости и быстро перемещается между позициями, в конце плавно тормозится, останавливается и фиксируется на следующей технологической позиции 11 сборки-сварки ветрового проема 3 с основанием 2.
Ветровой проем 3 из тары 38 устанавливается оператором в кондуктор 36, где фиксируется и зажимается прижимами. После базирования спутника-кондуктора 8 и подвода энергоподвода 24 к разъему 34, с помощью которого контролируется положение основания 2 в спутнике, по команде оператора ветровой проем 3 стыкуется с основанием 2 с помощью поворотной рамы кондуктора 36 и прихватывается ручными сварочными клещами 37. Расстыковка производится в обратной последовательности также по команде оператора.
Далее автоматически спутник-кондуктор 8 с подсобранными узлами кабины перемещается посредством транспорта 7 на позицию 12 сборки-сварки задка 4. Транспортером 39 с линии сварки задка или из накопителей (не показаны) подается задок соответствующий модели кабины. Далее робот 41 захватывает деталь с помощью универсального комбинированного захвата 42 и подает ее на спутник-кондуктор 8, после чего с помощью соответствующих базирующих элементов на спутнике-кондукторе 8 и подвижных групп 43 элементов базирования и прижимов задка, размещенных на портале 44, задок 4 ориентируется относительно подсобранной кабины. После этого задок 4 приваривается к основанию 2 с помощью двух сварочных роботов 40, а затем зажимы на захвате 42 раскрываются и роботы 40 осуществляют доварку ветрового проема
3, а робот 41, на захвате которого установлены сварочные клещи, завершает прихватку задка 4 с основанием 2.
По окончании сварки задка 4 автоматически дается команда на открытие зажимов, отвод подвижных групп базирующих элементов и прижимов, расстыковку энергоподводов 24 с разъемом 34, расфиксацию спутника-кондуктора 8 посредством механизма 19 и на перемещение его на следующую позицию 13 сборки-сварки боковин 5 - основную формообразующую позицию, где создается жесткая, устойчивая геометрия кабины.
Прихватка кузова осуществляется сварочными роботами 57, при этом спутник-кондуктор 8 позиционирован посредством механизма 19, а энергоподвод 24 состыкован с разъемом 34, установочные универсальные воротины 45 с боковинами 5, предварительно загруженными транспортными роботами 51, 53, в зажатом состоянии сведены до сопряжения с подсобранными на предыдущих позициях элементами кабины, покоящимися в зажатом состоянии на ложементах спутника-кондуктора 8, позиционирующие фиксаторы 49 воротин 45 посредством пневмопривода 50 входят в сопряжение в трехкоординатной системе X, Y, Z с приемными втулками 35 спутника-кондуктора 8, а подвижные группы 48 элементов базирования и прижимов задка и передка, расположенные на портале 44, приводятся в рабочее положение.
По окончании сварки автоматически дается команда на открытие зажимов, расположенных на воротинах 45 и подвижных группах 48 базирования и прижимов, расфиксацию спутника-кондуктора 8 и воротин, при этом установочные универсальные воротины 45 отводятся от кузова на расстояние, позволяющее совместить по времени закладку боковин 5 роботами 51, 53 с транспортировкой спутников, а спутник-кондуктор 8 перемещается посредством транспорта 7 на следующую позицию.
Установка боковин 5 в воротины 45 производится следующим образом:
Робот 53, начиная с момента окончания закладки левой боковины в главный кондуктор, устанавливает захват 55 в одну из стоек 58 для смены захватов, после чего берет захват 56 и с его помощью из тары 59 передает правую боковину в захват 52 робота 51; далее после очередной смены захвата робот 53 берет из тары левую боковину. Весь этот процесс заканчивается к моменту
полного развода установочных универсальных воротин 45, после чего дается команда роботам 51, 53 на закладку боковин. После загрузки боковин и зажима их в воротинах главный кондуктор готов к последующей сборке-сварке кабин.
С позиции 13 спутник-кондуктор 8 с подсобранной кабиной (основание - ветровой проем - задок - боковины) минуя резервные позиции 18 перемещается на позицию 14 установки и прихватки крыши 6. Установка крыши производится из тары 62 универсальным захватом 61 с вакуумными присосами, кроме того захват имеет четыре дополнительных зажима, исключающих падение крыши во время ее транспортировки при сбросе давления воздуха, а также встроенные сварочные клещи для прихватки крыши.
Для повышения точности установки крыши позиция имеет выравнивающее устройство 63, работающее следующим образом. Захваченную крышу 6 из тары 62 робот 60 устанавливает в ложементы с заходными фасками, охватывающими деталь по контуру, после этого вакуумные присосы отключаются, захват робота 61 отводится от выравнивающего устройства 63 и подводится снова, присосы включаются вновь. Далее крыша устанавливается на кабину. Прихватка крыши производится сварочными клещами, встроенными в захват 61.
Далее спутник-кондуктор с кабиной 1 транспортом 7 минуя позицию 15 подается на позицию 16 разгрузки, имеющую в своем составе подъемно-опускную секцию 17 для съема изделий со спутника-кондуктора 8 и дальнейшей его транспортировки по монорельсовой дороге на линию доварки.
После съема кабины 1 пустой спутник-кондуктор 8 перемещается транспортом 7 на позицию загрузки основания 9. Цикл повторяется.
Выбор типов задка, боковин, крыши и т.д., соответствующих требуемой модели кузова, производится роботами автоматически по информации, получаемой с предыдущих позиций по каналам системы управления (датчик - спутник - энергоподвод - программируемый контроллер-робот).
Для безопасной работы участки, где производится смена тары, оборудованы шлагбаумами 64.
Позиция 15 используется для контроля геометрических параметров спутника-кондуктора и мелкого ремонта. При подходе спутника-кондуктора 8 к позиции 15 он останавливается и выкатывается на дополнительную секцию транспорта, тем самым создавая условия для безостановочной работы линии в целом.
Использование линии позволит существенно повысить стабильность геометрии изделия и качество сварки за счет совмещения операций установки задка с последующей прихваткой его на одной позиции и применения в главном кондукторе точного позиционирования всех его формообразующих элементов (спутник-кондуктор, воротины, верхние узлы фиксации передка и задка) в трехкоординатной системе X, Y, Z, совпадающей с системой изделия.
Использование линии повысит гибкость производства и позволит собирать и сваривать в любом порядке однорядные и двухрядные кабины различных модификаций автомобилей ГАЗ-3302, ГАЗ-33104, ГАЗ-33027, ГАЗ-33028, ГАЗ-33023, ГАЗ-331043.
При переходе на другую модель имеется возможность установки на одной из резервных позиций дополнительного оригинального главного кондуктора и дополнительного спутника- кондуктора, при этом можно, снижая объем выпуска старых изделий, наращивать объем выпуска нового изделия.
Использование полезной модели позволит повысить производительность линии на 15% за счет увеличения скорости перемещения спутников и исключения ручной подбивки боковин при их установке. При задействовании резервных позиций производительность линии можно повысить до 30%.
Использование полезной модели позволит повысить надежность работы линии за счет упрощения конструкции спутников - кондукторов (отказ от четырех формообразующих откидных групп фиксации основания, задка, боковин на каждом спутнике - кондукторе).
Использование данной автоматизированной линии позволит снизить трудоемкость изготовления двухрядных кабин, высвободив 22 человека.