淺談助力機械手在汽車總裝線上的應用論文

隨着汽車製造行業投資力度的加大，自動化程度不斷提高，在工人密集的裝配工位，逐步由半自動化設備輔助或代替人工的工作，工人的勞動強度減輕，勞動環境得到改善。

用於汽車總裝線上的助力機械手(以下簡稱機械手)，基於人機工程學而設計，其構造形式具有顯著的人機互助特點。結合工件通過改變夾具形式來適用於車身總裝零部件，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。其結構輕巧，運行安全靈活可靠。

機械手種類及其特點

為實現物料移載的省力操作，各公司推出豐富的機械手產品，滿足不同行業中不同物料、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。其中臂杆式平衡吊又因工作曲線差異，分為PBF、PBC等;軟索式則因主體執行元件不同，有捲筒式(IRB)、直線氣缸式(PBB)、鋼絲繩式以及鏈條式等。根據動力源不同，有氣動式和電動式(EBC)等。

按系統所採用基座不同劃分，有落地固定式、落地移動式、懸掛固定式、懸掛移動式及附牆式等。

軟索系列助力機械手，主要以IRB型為主，採用美國英格索蘭公司的氣動平衡吊為系統主機，配合抓取夾具、平面軌道滑動系統或相應基礎，組成系統。由於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。根據工況的差異，選擇相應的主機，配合抓取夾具、平面軌道滑動系統或相應基礎，組成系統。由於系統基本是剛性臂杆結構組成，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點，因此被廣泛應用於需要越過障礙、要求精確定位、取置狀態受限、現場環境複雜或系統承受扭力等場合。

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、易於操作、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採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牆式。

機械手主機是實現物料(或工件)在空中無重力化浮動狀態的主體裝置;機械手則是實現工件抓取，並完成用户相應搬運和裝配要求的裝置;安裝結構則是根據用户服務區域及現場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關節迴轉軸組成，助力機械手主關節可330°迴轉，次關節及夾具關節可300°迴轉。機械手在主次關節處配備有制動裝置，通過操作集成在按鈕面板上的剎車按鈕，實現迴轉關節的鎖定，可使助力裝置在隨行和閒置狀態不產生漂移。

平行四連桿結構通過平衡氣缸的作用實現機械手上下升降功能。

角度調整臂通過迴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範圍。

次臂通過迴轉連通與角度調整臂末端連接，下端通過法蘭與夾具連接。

軌道系統

採用雙排C形鋁合金軌道與移動平台小車配合，平台小車下法蘭連接硬臂式機械手，使整個設備在軌道行程內平穩行走。

C形軌道採用進口材料，強度高、精度高。非金屬滾輪採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

(1)增壓系統增壓系統消除了工廠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，機械手平衡狀態不會發生漂移。

(3)剎車系統具有多個迴轉關節，以實現廣域範圍內的物料取置;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。機械手空閒時，通過關節鎖定，放置於安全位置，把設備對操作工或線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於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佈置，便於操作及緊急情況出現時的及時處理。

專用夾具

夾具需要針對不同的工件進行非標設計，但設計中要考慮如下幾點：

1)夾具工藝位置的佈局合理性和適應性。

2)夾具要設計輕巧，便於操作。

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採用柔性軟墊，確保不對工件及車身表面造成損傷，避免製造出不合格產品。

結語

助力機械手已廣泛應用於汽車總裝線上，系統基本都採用氣動控制，無需採用電動控制，保證了操作者的安全性。採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，尤其對於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，也保證現場環境乾淨衞生。