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助力机械手是一种广泛应用于汽车总装车间的省力设备。同步随行是机械手实现自动化的关键技术之一。本文重点分析研究助力机械手同步随行实现方案，建立了理论数学模型，并结合实际程序案例，给自动助力机械手同步随行提供了有效参考方案。

在汽车装配过程中，为了减轻装配工人的劳动强度，提高装配质量，因此会大量使用助力机械手设备，从而能够轻松实现大质量零部件的搬运及定位紧固。随着国内人口红利的消失，人工成本越来越高，同时，为了保证安装一致性，汽车装配生产线对助力机械手自动化程度要求也越来越高。

助力机械手应用概述

目前，人工辅助操作的助力机械手正逐步向自动助力机械手发展。普通助力机械手由三部分组成：导轨及行走小车部分、升降主机部分以及夹具部分（图1）。其中升降主机又可分为两类：垂直升降主机和四连杆主机。图1人工操作的助力机械手根据总装生产线装配工艺流程，前内饰线通常有拆车门助力机械手、天窗抓取助力机械手、天窗安装助力机械手及仪表安装助力机械手等；底盘线通常有前端模块安装助力机械手、燃油箱安装助力机械手、蓄电池安装助力机械手及消声器安装助力机械手等；后内饰线通常有后座椅安装助力机械手、前座椅安装助力机械手、轮胎安装助力机械手及备胎安装助力机械手等。对于自动安装助力机械手，常见的有两种随行方式：一种是被动随行，即通过机械结构挂靠在车体上随行，机械手与车身同步运行；另一种是主动随行（图2），即通过PLC运算把速度控制信号传给变频器，改变行走驱动电动机M2的频率，从而改变电动机输出转速。由于被动随行的方式较为简单，本文重点分析主动随行实现方案。图2主动随行安装方式

数学模型

对于助力机械手行走驱动电动机M2，以SEW减速电动机为例，通常选用4极电动机、额定转速为n额定=r/min、电动机频率为f=50Hz，设计的驱动轮直径D驱=0.2m；所选是4极电动机即极对数P=2；v直驱=2πrn额定=2×3.14×0.1m×r/min=.32m/min；通常机械手快进、快退速度为vmax≤22m/min，减速比i=v直驱：vmax=.32m/min：22m/min=41.1，即行走驱动电动机减速箱减速比为41.1：1。假设线体节拍为30JPH，工位节距为6m，v线体=30JPH×6m÷60min=3m/min，当随行时机械手速度等于线体速度，即vmin=3m/min，得出vmin≤v≤vmax(3m/min≤v≤22m/min)。电动机输出转速：n额定=60f(1-S)/P=r/min，S=（-）r/min/r/min=0.04；减速箱端输出转速为n减速箱=n/i=r/min÷41.1=35.04r/min，v=2πrn减速箱，v=2πr（n/i）=2πr（60f（1-S）/（P×i）），f=v×P×i/2πr(1-S)×60，fmin=vmin×P×i/2πr(1-S)×60=6.8Hz。为了保证输出转矩，通常电动机频率fmin≥10Hz，变频器变频区间：fmin≤f≤fmax(10Hz≤f≤50Hz)，变频器主设定值：假定选用西门子G系列变频器，50Hz对应16进制为16#,16#转换成十进制为，v设定=10÷50×=，即主设定值：v设定min≤v设定≤v设定max(≤v设定≤)，主动随行方案实现方式：随行模型差异分析及程序模板。

1.模型一：先等待，再同步随行

自动助力机械手取料后行驶到等待位等待车身，通过线体编码器实时位置反馈，当自动助力机械手PLC接收到车身到位信号后，机械手驱动电动机起动，机械手与车身同步（图3）。图3先等待再同步随行模型一根据线速获取方式的不同和操作方式的差异可以细分为四种模型，见表1。表1模型一的差异比较

2.模型二：先追赶，再同步随行

当助力机械手取完料时，此时车身位置已超过自动助力机械手位置，那么自动助力机械手先追赶车身，追赶到位后再保持机械手与车身同步（图4）。图4先追赶再同步随行模型二根据操作方式的差异可以细分为两种模型，见表2。表2模型二的差异比较

程序案例

通过设定驱动电动机控制状态字，实现自动助力机械手高速、低速及同步随行三种模式下的不同速度，以匹配主线的速度（图5）。图5高速、低速及随行的速度控制程序通过获取主线的线速，通过PLC内部计算转换成自动助力机械手驱动电动机的转速，以实现同步随行（图6）图6通过主线速度转换成机械手的速度的控制程序

结语

同步随行有两种模式：先等待，再随行；先追赶，再随行。结合各大主机厂使用情况，其中“先等待，再随行”可以适当降低操作者负荷和操作时间，同时有利于快速完成定位安装；“先追赶，再随行”往往发生在上一个工序进展不顺利而耽误了节拍的场合。为了满足实际生产需要，两种模式都需要考虑。通过PLC程序分析，我们给出了两种不同的实现同步等速的模型，在实际生产运行中可以借鉴和参考。来源：AI《汽车制造业》作者：王陶余建刚李斌超王静工作单位：吉利长兴新能源汽车有限公司本文为原创文章，未经允许不得转载更多阅读

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