浅谈助力机械手在汽车总装线上的运用

浅谈助力机械手在汽车总装线上的运用

武云龙 马辛阳

长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心 河北保定 071000

摘要：随着汽车行业的快速发展，汽车日渐成为了人们出行的重要代步工具，因此汽车制造业的投资力度也相应增加。同时自动化技术的快速发展，使得汽车制造行业的自动化程度也显著提升。传统的人工手动操作逐渐被半自动化或者是自动化的机械设备所取代，不仅能够降低工人的劳动强度，还能够提升汽车制造的生产效率。目前在汽车总装线上，助力机械手是一种发展速度较快的自动化设备，其整个构造主要模仿人体工学，运行更为安全和流畅。因此本文重点就助力机械手在汽车总装线上的运用展开论述。
关键词：助力机械手；汽车总装线；运用

1、汽车总装工艺流程

汽车总装工艺流程主要分为内外饰线（Trim）、底盘线（Chassis）、最终线（Final）、分装线（Sub）、检测线（Test）和终检线（Finish）。总装工艺流程设计需要考虑生产线通过性（如空间、设备、工装、安全等方面）、生产线布局（比如工位数量、工位节距、节拍、仿真技术等）和工艺技术（诸如装配特性、扭矩、加注、工艺设备水平等）3方面。合理的工艺流程设计可以在控制成本的前提下，使生产线具有更好的柔性和适应性，进而决定汽车制造商的生产能力、产品质量、成本控制、工艺技术水平等。随着制造工艺技术的发展，汽车总装工艺流程的设计向着自动化、模块化、平台化、标准化、智能化和人性化的趋势发展，这也是企业快速响应市场，提高竞争力和降低生产成本的战略选择。
2、助力机械手的种类及其特点

随着科学技术的不断发展和进步，助力机械手的种类也逐渐增多，满足了不同行业不同物料以及不同工艺对于搬运的需求，按照不同的分类原则主要有以下几大类。首先就是按照不同的工作原理进行分类，主要有两种，其中一种是硬臂的助力机械手，而硬臂类的又可以根据不同的工作曲线细分为PBF、PBC、PBD和PBS四种。在进行利用的过程中，我们可以根据不同的工作需求，选择合适的主机，然后再为其配备合理的抓取夹具和滑动系统，组成一个完整的可操作的机械手系统。这种硬臂式的助力机械手，全部都是由硬臂的杆状结构构成，所以整体的刚性较强，平衡力也非常的出色。因此这种硬臂式的助力机械手被广泛的应用于要求定位准确、障碍众多、环境受限、情况相对复杂和承载力较强的区域。另外一类就是软索助力机械手。软索类的又可以根据主体运行元件的区别分为IRB、PBB以及钢丝绳和链条的几种形式。而主要以IRB作为主要的软索系列机械手。这种助力机械手主要采用的是情动平衡吊的主机，在为之辅助相应合适的夹具和滑动系统，就能够组成一个相对完整的助力机械手系统。这种助力机械手的主机与夹具之间的连接，主要是靠钢丝绳来实现的。其次，我们也可以按照不同的基座来对助力机械手来进行划分，主要有落地固定式、悬挂固定式、附墙式几种。助力机械手操作起来相对容易，而且如果配备的夹具得当，就能够实现快速的夹取。助力机械手还具有定位的功能，虽然只是辅助的作用，但是也能避免较多错误操作的发生，使得夹取的过程中可靠性更高，而且这种助力机械手在进行保养和维护的过程中，也相对容易，不需要投入大量的资金来进行保养。
3、助力机械手系统结构及机械手本体机械结构

3.1系统结构

助力机械手结构采用旋转机械臂的结构型式，主要由吊挂纵向移动装置、滑车系统、机械手本体、卡具、气动控制系统、气路、安全检测系统组成。从安装方式上分为正立放置安装、吊挂安装。

3.2机械手本体机械结构

由三个关节回转轴组成，可旋转360°，并任意角度可调。平行四连杆臂为平行四连杆结构，通过平衡气缸的作用实现机械手的上下升降。角度调整臂通过回转连通与平行四连杆臂末端相连，补偿平行四连杆臂的角度调整范围。工艺臂通过回转连通与角度调整臂末端连接，下端通过法兰盘与卡具相连接。
4、助力机械手在汽车总装线上的运用

4.1轨道系统

助力机械手的轨道系统，采用的双排的铝合金轨道，它会与平台上移动的小车进行相互的配合，这样可以与平台之下的小车的法兰连接硬臂的机械手，使整个设备都在轨道上进行平稳的运行，减少危险情况的发生。该轨道是C型轨道，轨道的材料都是进口的材料，其强度更高，稳的运行，减少危险情况的发生。该轨道是C型轨道，轨道的材料都是进口的材料，其强度更高，刚性更强，密度更大，精度更高。轨道的非金属滚轮采用的也是具有高强度耐磨形式的尼龙材料，大大增加了实用性和使用的寿命。

4.2气动控制系统

增压系统可以消除工厂当中气源不稳定因素的影响，这样就可以保证系统当中的压力处于正常的平衡状态。当气源突然的下降或者是出现了断气的状态时，就可以通过储气罐来对整个操作过程进行保证，使其生产活动顺利完成。并且它还能够保证气源在发生压力波动时，机械手的平衡状态不被打破，不会发生漂移现象。在每一个回转的关节上都会设置制动装置，这个装置的作用是通过启动锁紧装置实现的，当它发生作用之后就可以对旋转的关节轴进行锁定。如果助力机械手处于闲置的状态，那么也可以通过这个装置使其处于一个相对安全的状态，将风险降到最低。在气动控制系统当中，会将所有的按钮都集中到一起，这样在手柄的位置就可以实现统一的操作，使得整个的控制过程更加的简单，方便。

4.3专用夹具

助力机械手的专用夹具需要针对不同的工件进行非标的设计，在整个的设计过程中需要考虑以下几点内容。其一，就是要注意夹具设置的位置以及是否符合整个系统的需求。其二，就是夹具采用的材料既要结实耐用，又要轻巧灵活便于操作。其三，就是夹具必须能够在进行工件时快速安全的进行动作的执行。其四，就是在进行夹具的使用过程中，要对工件或者是车身进行安全的防护处理，这样可以有效的避免专用夹具造成的划痕，避免不必要的损失。其五，就是夹具工件必须容易进行安装和拆卸，这样在进行位置转移的过程当中，才不会浪费时间。在汽车总装线上几种常用的夹具。

4.4安全监测装置

在汽车的总装线上，对于操作人员的安全防护以及对于汽车车身的安全防护都需要我们格外的进行注意，尤其是在进行设计的过程中，就应该对这些因素进行全面的考虑。一般在总装线上都具有一些装置过载报警装置、档位切换装置、刹车装置等等。在能够与车身进行接触的部位都需要额外的进行软垫的安装，这样可以减少对车身的划痕损伤，避免企业的经济损失。
结语：总之，在汽车总装生产线的设计过程中，再好的生产通过性、生产线布局，都需要合理的工艺流程来匹配，才能发挥最大效能。伴随着市场、技术及政策导向等多方面因素的推动，汽车总装工艺技术向着模块化、自动化、柔性化、人性化、智能数字化的趋势发展。与之匹配的汽车总装工艺流程也会产生变革性变化。目前助力机械手在汽车总装线上的应用日益广泛，且其整个操作系统无需电动控制，仅需气动控制即可，这样就能够极大的提升汽车生产的安全性。我们有理由相信，未来助力机械手必将更为完善，从而进一步提升汽车生产总装线的生产效率，推动企业行业的进一步发展。

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