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淺談助力機械手在汽車總裝線上的應(yīng)用論文
隨著汽車制造行業(yè)投資力度的加大，自動化程度不斷提高，在工人密集的裝配工位，逐步由半自動化設(shè)備輔助或代替人工的工作，工人的勞動強度減輕，勞動環(huán)境得到改善。
用于汽車總裝線上的助力機械手(以下簡稱機械手)，基于人機工程學而設(shè)計，其構(gòu)造形式具有顯著的人機互助特點。結(jié)合工件通過改變夾具形式來適用于車身總裝零部件，如儀表板、風窗玻璃、座椅、車門、蓄電池、輪胎、天窗和油桶等裝配過程中的搬運工作。其結(jié)構(gòu)輕巧，運行安全靈活可靠。
機械手種類及其特點
為實現(xiàn)物料移載的省力操作，各公司推出豐富的機械手產(chǎn)品，滿足不同行業(yè)中不同物料、不同工藝要求的搬運需求。
按工作原理區(qū)分，有硬臂系列和軟索系列。其中臂桿式平衡吊又因工作曲線差異，分為PBF、PBC等;軟索式則因主體執(zhí)行元件不同，有卷筒式(IRB)、直線氣缸式(PBB)、鋼絲繩式以及鏈條式等。根據(jù)動力源不同，有氣動式和電動式(EBC)等。
按系統(tǒng)所采用基座不同劃分，有落地固定式、落地移動式、懸掛固定式、懸掛移動式及附墻式等。
軟索系列助力機械手，主要以IRB型為主，采用美國英格索蘭公司的氣動平衡吊為系統(tǒng)主機，配合抓取夾具、平面軌道滑動系統(tǒng)或相應(yīng)基礎(chǔ)，組成系統(tǒng)。由于主機和夾具間通過一根鋼絲繩連接，因此稱之為軟索系列。
硬臂系列助力機械手，主要由PBF型、PBC型、PBD型以及PBS型主機組成。根據(jù)工況的差異，選擇相應(yīng)的主機，配合抓取夾具、平面軌道滑動系統(tǒng)或相應(yīng)基礎(chǔ)，組成系統(tǒng)。由于系統(tǒng)基本是剛性臂桿結(jié)構(gòu)組成，因此稱之為硬臂系列。此類機械手，具有剛性手臂和全程重力平衡等諸多優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于需要越過障礙、要求精確定位、取置狀態(tài)受限、現(xiàn)場環(huán)境復雜或系統(tǒng)承受扭力等場合。
助力機械手的特點：操作省力、抓取簡捷、輔助定位、避免錯誤操作、可靠性高、易于操作、保養(yǎng)和維護。
機械手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
一套完整的助力機械手裝備結(jié)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)機械臂的結(jié)構(gòu)形式，主要由平衡吊主機、軌道裝置、機械手本體和抓取夾具(氣動控制系統(tǒng)、安全檢測保護裝置)及安裝結(jié)構(gòu)等組成。從安裝方式上分為吊掛安裝、地面立柱式及特殊掛墻式。
機械手主機是實現(xiàn)物料(或工件)在空中無重力化浮動狀態(tài)的主體裝置;機械手則是實現(xiàn)工件抓取，并完成用戶相應(yīng)搬運和裝配要求的裝置;安裝結(jié)構(gòu)則是根據(jù)用戶服務(wù)區(qū)域及現(xiàn)場狀況要求以支撐整套設(shè)備的機構(gòu)。
機械手本體機械結(jié)構(gòu)
機械手本體機械由三個關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸組成，助力機械手主關(guān)節(jié)可330°回轉(zhuǎn)，次關(guān)節(jié)及夾具關(guān)節(jié)可300°回轉(zhuǎn)。機械手在主次關(guān)節(jié)處配備有制動裝置，通過操作集成在按鈕面板上的剎車按鈕，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的鎖定，可使助力裝置在隨行和閑置狀態(tài)不產(chǎn)生漂移。
平行四連桿結(jié)構(gòu)通過平衡氣缸的作用實現(xiàn)機械手上下升降功能。
角度調(diào)整臂通過回轉(zhuǎn)連通與平行四連桿臂末端相連接，補償平行四連桿臂的角度調(diào)整范圍。
次臂通過回轉(zhuǎn)連通與角度調(diào)整臂末端連接，下端通過法蘭與夾具連接。
軌道系統(tǒng)
采用雙排C形鋁合金軌道與移動平臺小車配合，平臺小車下法蘭連接硬臂式機械手，使整個設(shè)備在軌道行程內(nèi)平穩(wěn)行走。
C形軌道采用進口材料，強度高、精度高。非金屬滾輪采用高強度耐磨尼龍材料加工而成，使用壽命長。
氣動控制系統(tǒng)
(1)增壓系統(tǒng)增壓系統(tǒng)消除了工廠氣壓不穩(wěn)定因素的影響，保證系統(tǒng)中所需要的壓力，確保機械手安全性。
(2)穩(wěn)壓系統(tǒng)在氣源突然故障狀態(tài)下，通過儲氣罐保證操作的順利完成，保證氣源壓力波動時，機械手平衡狀態(tài)不會發(fā)生漂移。
(3)剎車系統(tǒng)具有多個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，以實現(xiàn)廣域范圍內(nèi)的物料取置;配備有剎車裝置，操作者可在操作過程中隨時中斷機械手的運動。機械手空閑時，通過關(guān)節(jié)鎖定，放置于安全位置，把設(shè)備對操作工或線邊物料架的障礙降到最低。
(4)平衡系統(tǒng)保證機械手在空間任意位置平衡靜止。
(5)按鈕面板主機操作按鈕都集成于夾具控制面板上控制按鈕及指示燈、顯示器等按人體工學原理布置，便于操作及緊急情況出現(xiàn)時的及時處理。
專用夾具
夾具需要針對不同的工件進行非標設(shè)計，但設(shè)計中要考慮如下幾點：
1)夾具工藝位置的布局合理性和適應(yīng)性。
2)夾具要設(shè)計輕巧，便于操作。
3)釋放工件要安全迅速。
4)對與工件及車身接觸處要做好安全防護工作，避免劃傷車身。
5)裝夾具工件要求方便拆卸及安裝。
安全檢測裝置
在總裝線上，對操作人員、車身的安全防護在設(shè)計中要考慮全面，有機械手過載報警、擋位切換、復位和剎車等功能。與工件及車身接觸部位均采用柔性軟墊，確保不對工件及車身表面造成損傷，避免制造出不合格產(chǎn)品。
結(jié)語
助力機械手已廣泛應(yīng)用于汽車總裝線上，系統(tǒng)基本都采用氣動控制，無需采用電動控制，保證了操作者的安全性。采用氣動平衡手動控制代替人工進行工件的搬運，有效減輕了操作者的勞動強度，提高了工作效率，尤其對于人工不宜搬運的工件，如蓄電池、制動液(DOT4)桶等，可以避免蓄電池溶液及制動液體對人體皮膚造成傷害，保障了操作者的身體健康，也保證現(xiàn)場環(huán)境干凈衛(wèi)生。
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