全景天窗機械手的設(shè)計及應(yīng)用

全景天窗機械手的設(shè)計及應(yīng)用宋紹蕾;彭海峰【摘要】全景天窗外形尺寸大，質(zhì)量重，人工裝配占用人員較多，由于天窗固定點較多，裝配時間長在裝配過程中依靠工人托舉,工人勞動強度大.全景天窗機械手可以輕便的滿足大尺寸天窗的裝配，同時增加一些超聲波或者激光傳感器可以實現(xiàn)部分進程的自動化.【期刊名稱】《汽車實用技術(shù)》【年(卷)，期】2017(000)022【總頁數(shù)】3頁(P43-45)【關(guān)鍵詞】全景天窗;機械手;勞動強度;輕便;自動化【作者】宋紹蕾;彭海峰【作者單位】安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥230601;安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥230601【正文語種】中文【中圖分類】U462.12015年5月19日，中國國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略，對包括汽車業(yè)在內(nèi)的制造業(yè)提出了更高的要求。隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，帶動了汽車制造行業(yè)的快速發(fā)展，基于汽車需求量的增加和《中國制造2025》對汽車行業(yè)提出的要求，汽車行業(yè)的自動化水平不斷提高，逐步開始由半自動化或者全自動的單元設(shè)備來輔助或者直接代替工人的手工操作，有效降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。本文中涉及的全景天窗機械手可以滿足帶載和空載狀態(tài)下自動行走，有效地降低了工人勞動強度。機械手能服務(wù)于生產(chǎn)，發(fā)揮自己的功能要具有完整的結(jié)構(gòu)組成，主要有以下結(jié)構(gòu)組成：機械手鋼構(gòu)、軌道小車、升降主機、安裝夾具、安全監(jiān)測裝置及電控控制六個部分組成。機械手鋼結(jié)構(gòu)主要作用是承載整個機械手及軌道的重量，覆蓋機械手的活動范圍，一般使用一定型號的“工”鋼，在工字鋼上根據(jù)機械手安裝要求進行打眼，滿足機械手的軌道安裝。軌道、小車是機械手行進導(dǎo)向及動力，小車由電機牽引，通過編碼器可以控制小車的行進速度，根據(jù)軌道末端的行程開關(guān)可自行確認自己的行程，動力源是電力。升降主機依據(jù)現(xiàn)場高度行程進行選型，可以通過氣缸進行升降，從而滿足不同高度的工況要求，動力源是壓縮空氣。安裝夾具是適應(yīng)被安裝件進行非標設(shè)計，設(shè)計中考慮如下幾點：第一是夾具工藝布局的合理性和適應(yīng)性；第二，夾具要設(shè)計輕巧，便于操作；第三，釋放工件要安全迅速；第四，對于工件及車身接觸要做好安全防護工作，避免劃傷車身；第五，夾具工裝的零部件要求方便拆卸及安裝。機械手夾具水平放置等待上件——人工將天窗由貨架移栽到天窗機械手上——機械手帶工件自動上升到一定高度——按動按鈕、機械手自動到線體中央——機械手自動行走至待裝配車身前——機械手限位桿與車體前風擋上邊緣框接觸后被動隨行——操作員在車身兩邊操作天窗與車頂定位（通過安裝在車頂凸焊螺柱上的導(dǎo)向銷（可重復(fù)使用）定位（天窗與車頂對中通過人工微調(diào)天窗夾具實現(xiàn)）——打緊主要固定點——機械手自動回位到取料位置，等待天窗上件。導(dǎo)軌選用鋁合金材料導(dǎo)軌、滑車系統(tǒng)安裝在車間工藝吊掛的工字鋼梁上，用于承載整個設(shè)備及工件的重量。主動行走的滑車，使用電機驅(qū)動控制。導(dǎo)軌兩端設(shè)有安全報警限位開關(guān)及與裝配輸送鏈的聯(lián)鎖安全限位開關(guān)，確保設(shè)備在極限位置時安全（乙方自行配置）。主動隨行的機械手與主線有信號交互，需在機械手導(dǎo)軌固定端配置一端子盒用于信號交接。保證滑車車輪在鋁合金導(dǎo)軌上能以很小的阻力運行，且機械手臂抓取物料或伸屈時滑車車輪的跳動最?。辉谲壍肋m當位置預(yù)留行走輪維修區(qū)域，能夠在不拆卸軌道的情況下，對行走輪進行更換、保養(yǎng)、檢查硬臂式助力機械手具有三個轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動：立臂轉(zhuǎn)軸（360°）、終端臂轉(zhuǎn)軸（＞300。）、夾具轉(zhuǎn)軸（360°），所有這些旋轉(zhuǎn)運動都以垂直方向為軸（各轉(zhuǎn)軸應(yīng)配備限位塊）。硬臂式助力機械手配備旋轉(zhuǎn)制動器2套，分別對立臂轉(zhuǎn)軸、終端臂轉(zhuǎn)軸進行制動，確保機械手可以停在任意位置（包括停車位置），制動器的控制（鎖緊和松開）均由操作手柄上的按鈕來完成。氣路控制系統(tǒng)：應(yīng)確保助力機械手在任意時刻、任意位置的〃零重力”平衡。氣路平衡控制系統(tǒng)：確保機械手在設(shè)計行程范圍內(nèi)的任何狀態(tài)任何位置處于平衡狀態(tài)，便于精確定位；操作工在對工件進行搬運、裝配操作時，所用的操作保持力不大于3.5kg。操作安全保護功能：確保只有當工件放置到合適位置后，夾具才能執(zhí)行松開動作命令，此時，無論由主動或被動原因引起誤操作，均不能將工件錯誤卸載，以保障人身和設(shè)備安全。氣源斷氣安全保護功能：機械手有儲氣罐、單向閥或類似裝置，當外界壓縮空氣突然斷氣時，設(shè)備和工件不能突然下墜，并且確保完成整個工作流程。機械手應(yīng)考慮到現(xiàn)場壓縮空氣壓力波動的可能性，為了減輕其對設(shè)備的影響，機械手應(yīng)有增強動力性能的輔助裝置，如增壓器等。夾具自保護功能：防止斷氣和氣源壓力不足時松開工件（除非操作者發(fā)出指令）。夾具要求配置氣壓指示表。機械手具有壓縮空氣過濾裝置，保證設(shè)備氣動系統(tǒng)正常工作不受影響。機械手控制系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)夾緊、松開、吸附、翻轉(zhuǎn)等動作。外形結(jié)構(gòu)保護：裝置對于操作員工不具有攻擊性，對于人員、工件和車身可能構(gòu)成危險的地方都有保護。斷氣、漏氣保護：確保機械手突然斷氣或有漏氣（不管漏氣量大?。┌l(fā)生時，不會發(fā)生意外隔人，夾具不會松開工件，并且保證可正常持續(xù)一個半工作循環(huán)。靜止狀態(tài)保護：用來鎖緊機械臂并阻止其各個方向的運動。當機械手在停止使用的情況下被意外的觸摸或碰撞，可以阻止回轉(zhuǎn)臂晃動。當按下制動按鈕時，機械手應(yīng)處于鎖定狀態(tài)，機械手所有按鈕不起作用，防止意外M傷害發(fā)生。誤操作保護：操作者在所輸送物品到達裝配位置之前，安全裝置必須阻止所輸送物品的意外釋放；同時在物料輸送過程中，操作者如果按下釋放按鈕或松開夾具按鈕，應(yīng)保證物品處于半空時不被釋放。如果操作者停止按下釋放按鈕，機械手和操作單元必須回到原始平衡狀態(tài)，如果操作者繼續(xù)按住釋放按鈕，裝卸物會繼續(xù)處于被抓緊狀態(tài)并慢慢地放下機械臂下降到設(shè)計最低點。在任何情況下，只有物品被放置在接觸面上時（對應(yīng)車輛裝配為主或到達地面），才能被釋放。行程保護：機械手移動的工作范圍到達實現(xiàn)設(shè)定的某一特定位置時，聲光報警裝置給出報警信號，提醒操作者注意。機械手本體或軌道的兩端設(shè)有減震裝置，以減輕機械手本體與軌道端頭的碰撞沖擊。機械手臂外表可能與車體接觸部位覆蓋柔軟材料，防止意外碰撞損壞汽車部件。設(shè)計依據(jù)：整車在生產(chǎn)線大滑板上放置后距離地面高度生產(chǎn)線前后車身間距上方工藝吊架距離地面高度生產(chǎn)線節(jié)拍結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場現(xiàn)狀，對機械手的高度及結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和確認，通過三維數(shù)據(jù)仿真及二維結(jié)構(gòu)設(shè)計，天窗機械手能很好的完成天窗的搬運及安裝輔助工作。2015年5月19日，中國國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略，對包括汽車業(yè)在內(nèi)的制造業(yè)提出了更高的要求。機械手在汽車制造業(yè)方面的應(yīng)用越來越普遍，使用中越來越便捷，尤其是一些尺寸較大不易人工搬運的工作。通過氣控閥控制機械手氣缸的升降