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淺談助力機械手在汽車(chē)總裝線(xiàn)上的應用論文
隨著(zhù)汽車(chē)制造行業(yè)投資力度的加大，自動(dòng)化程度不斷提高，在工人密集的裝配工位，逐步由半自動(dòng)化設備輔助或代替人工的工作，工人的勞動(dòng)強度減輕，勞動(dòng)環(huán)境得到改善。
用于汽車(chē)總裝線(xiàn)上的助力機械手(以下簡(jiǎn)稱(chēng)機械手)，基于人機工程學(xué)而設計，其構造形式具有顯著(zhù)的人機互助特點(diǎn)。結合工件通過(guò)改變夾具形式來(lái)適用于車(chē)身總裝零部件，如儀表板、風(fēng)窗玻璃、座椅、車(chē)門(mén)、蓄電池、輪胎、天窗和油桶等裝配過(guò)程中的搬運工作。其結構輕巧，運行安全靈活可靠。
機械手種類(lèi)及其特點(diǎn)
為實(shí)現物料移載的省力操作，各公司推出豐富的機械手產(chǎn)品，滿(mǎn)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(xiàn)差異，分為PBF、PBC等;軟索式則因主體執行元件不同，有卷筒式(IRB)、直線(xiàn)氣缸式(PBB)、鋼絲繩式以及鏈條式等。根據動(dòng)力源不同，有氣動(dòng)式和電動(dòng)式(EBC)等。
按系統所采用基座不同劃分，有落地固定式、落地移動(dòng)式、懸掛固定式、懸掛移動(dòng)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(dòng)平衡吊為系統主機，配合抓取夾具、平面軌道滑動(dòng)系統或相應基礎，組成系統。由于主機和夾具間通過(guò)一根鋼絲繩連接，因此稱(chēng)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。根據工況的差異，選擇相應的主機，配合抓取夾具、平面軌道滑動(dòng)系統或相應基礎，組成系統。由于系統基本是剛性臂桿結構組成，因此稱(chēng)之為硬臂系列。此類(lèi)機械手，具有剛性手臂和全程重力平衡等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應用于需要越過(guò)障礙、要求精確定位、取置狀態(tài)受限、現場(chǎng)環(huán)境復雜或系統承受扭力等場(chǎng)合。
助力機械手的特點(diǎn)：操作省力、抓取簡(jiǎn)捷、輔助定位、避免錯誤操作、可靠性高、易于操作、保養和維護。
機械手系統結構
一套完整的助力機械手裝備結構采用旋轉機械臂的結構形式，主要由平衡吊主機、軌道裝置、機械手本體和抓取夾具(氣動(dòng)控制系統、安全檢測保護裝置)及安裝結構等組成。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(shí)現物料(或工件)在空中無(wú)重力化浮動(dòng)狀態(tài)的主體裝置;機械手則是實(shí)現工件抓取，并完成用戶(hù)相應搬運和裝配要求的裝置;安裝結構則是根據用戶(hù)服務(wù)區域及現場(chǎng)狀況要求以支撐整套設備的機構。
機械手本體機械結構
機械手本體機械由三個(gè)關(guān)節回轉軸組成，助力機械手主關(guān)節可330°回轉，次關(guān)節及夾具關(guān)節可300°回轉。機械手在主次關(guān)節處配備有制動(dòng)裝置，通過(guò)操作集成在按鈕面板上的剎車(chē)按鈕，實(shí)現回轉關(guān)節的鎖定，可使助力裝置在隨行和閑置狀態(tài)不產(chǎn)生漂移。
平行四連桿結構通過(guò)平衡氣缸的作用實(shí)現機械手上下升降功能。
角度調整臂通過(guò)回轉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整范圍。
次臂通過(guò)回轉連通與角度調整臂末端連接，下端通過(guò)法蘭與夾具連接。
軌道系統
采用雙排C形鋁合金軌道與移動(dòng)平臺小車(chē)配合，平臺小車(chē)下法蘭連接硬臂式機械手，使整個(gè)設備在軌道行程內平穩行走。
C形軌道采用進(jìn)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(cháng)。
氣動(dòng)控制系統
(1)增壓系統增壓系統消除了工廠(chǎng)氣壓不穩定因素的影響，保證系統中所需要的壓力，確保機械手安全性。
(2)穩壓系統在氣源突然故障狀態(tài)下，通過(guò)儲氣罐保證操作的順利完成，保證氣源壓力波動(dòng)時(shí)，機械手平衡狀態(tài)不會(huì )發(fā)生漂移。
(3)剎車(chē)系統具有多個(gè)回轉關(guān)節，以實(shí)現廣域范圍內的物料取置;配備有剎車(chē)裝置，操作者可在操作過(guò)程中隨時(shí)中斷機械手的運動(dòng)。機械手空閑時(shí)，通過(guò)關(guān)節鎖定，放置于安全位置，把設備對操作工或線(xiàn)邊物料架的障礙降到最低。
(4)平衡系統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(xué)原理布置，便于操作及緊急情況出現時(shí)的及時(shí)處理。
專(zhuān)用夾具
夾具需要針對不同的工件進(jìn)行非標設計，但設計中要考慮如下幾點(diǎn)：
1)夾具工藝位置的布局合理性和適應性。
2)夾具要設計輕巧，便于操作。
3)釋放工件要安全迅速。
4)對與工件及車(chē)身接觸處要做好安全防護工作，避免劃傷車(chē)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(xiàn)上，對操作人員、車(chē)身的安全防護在設計中要考慮全面，有機械手過(guò)載報警、擋位切換、復位和剎車(chē)等功能。與工件及車(chē)身接觸部位均采用柔性軟墊，確保不對工件及車(chē)身表面造成損傷，避免制造出不合格產(chǎn)品。
結語(yǔ)
助力機械手已廣泛應用于汽車(chē)總裝線(xiàn)上，系統基本都采用氣動(dòng)控制，無(wú)需采用電動(dòng)控制，保證了操作者的安全性。采用氣動(dòng)平衡手動(dòng)控制代替人工進(jìn)行工件的搬運，有效減輕了操作者的勞動(dòng)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(dòng)液(DOT4)桶等，可以避免蓄電池溶液及制動(dòng)液體對人體皮膚造成傷害，保障了操作者的身體健康，也保證現場(chǎng)環(huán)境干凈衛生。
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