助力機(jī)械手在客車前擋風(fēng)玻璃安裝中的應(yīng)用

胡家冀

（金龍汽車聯(lián)合工業(yè)（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215026）

為提升勞動(dòng)效率及機(jī)械化程度、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到一定生產(chǎn)規(guī)模的客車廠已逐步將制作工藝及工裝設(shè)備向轎車行業(yè)看齊。一般客車生產(chǎn)廠的總裝生產(chǎn)線前擋風(fēng)玻璃人工安裝時(shí)，需3人一起合作安裝，玻璃就位時(shí)要2人抬下部，1人在車內(nèi)托著，而且內(nèi)部1人會(huì)踩到已裝配好的儀表臺(tái)上，有安全隱患及損傷儀表臺(tái)的可能?？蛙嚽皳躏L(fēng)玻璃這種人力安裝方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)員工的體能及安裝熟練程度要求較高，人力成本也較高。為了提升現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械化程度，提升效率，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，國(guó)內(nèi)知名客車廠家已逐步采用助力機(jī)械手[1-2]安裝客車前擋風(fēng)玻璃。

1 前擋風(fēng)玻璃安裝助力機(jī)械手種類

助力機(jī)械手[3]，又稱機(jī)械手、平衡吊、手動(dòng)移載機(jī)，是一種新穎的、用于物料搬運(yùn)時(shí)省時(shí)、省力操作的助力設(shè)備。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，使操作者對(duì)重物進(jìn)行相應(yīng)的推拉，就可在空間內(nèi)省力地平衡移動(dòng)定位，重物在提升或下降時(shí)形成浮動(dòng)狀態(tài)，無(wú)需熟練的點(diǎn)動(dòng)操作。

助力機(jī)械手按結(jié)構(gòu)形式可分為軟索式助力機(jī)械手和硬臂式助力機(jī)械手[3-4]以及自制省力吊具等。由于非標(biāo)設(shè)備[5]的特點(diǎn)，決定了選用或設(shè)計(jì)制作該類設(shè)備時(shí)必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況及工藝要求，以更貼近操作者的實(shí)際需求[6]。

1）硬臂式助力機(jī)械手，如圖1所示。硬臂式助力機(jī)械手包括四部分[5]：地面行走機(jī)構(gòu)；機(jī)械手主機(jī)；夾具部分和氣路控制系統(tǒng)。

硬臂式助力機(jī)械手具有全行程“漂浮”功能，選用原則：在工件重心遠(yuǎn)離臂懸掛點(diǎn)，或是工件需要翻轉(zhuǎn)或傾斜情況下，必須選用硬臂式助力機(jī)械手；在廠房高度有限情況下，也可以選用硬臂式助力機(jī)械手。機(jī)械手主機(jī)部分：可實(shí)現(xiàn)不同重量物料的重力平衡狀態(tài)，適用于物料的精確移載操作；空載、滿載及處理不同工件時(shí)，系統(tǒng)可感知其重量變化，并實(shí)現(xiàn)載荷在三維空間中的浮動(dòng)狀態(tài)，便于精確定位；全程平衡、運(yùn)動(dòng)順滑等特點(diǎn)，使得操作者可以很便捷地實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)、定位、裝配等操作；剛性手臂可使機(jī)械手帶工件越過(guò)障礙；水平臂可滿足物料在相關(guān)場(chǎng)所進(jìn)行橫向放入、橫向取出等動(dòng)作要求。

硬臂式助力機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)提升最重500 kg的工件，半徑最長(zhǎng)可以達(dá)到3 000 mm，提升高度最高2 500 mm。根據(jù)起吊工件重量不同，應(yīng)選擇符合最大工件重量的最小型設(shè)備。

硬臂式助力機(jī)械手配有儲(chǔ)氣罐，可在斷氣情況下繼續(xù)使用一個(gè)循環(huán)，同時(shí)可以報(bào)警，提醒操作者，在氣壓下降到一定程度，啟動(dòng)自鎖功能，防止工件下降。并設(shè)有安全系統(tǒng)，在搬運(yùn)過(guò)程中或是工件沒(méi)有被放置在安全表面時(shí)，操作者不能釋放工件[7]。

配合各種非標(biāo)夾具，硬臂式助力機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)起吊各種形狀的工件。安裝形式可以是地面固定、懸掛固定或?qū)к壱苿?dòng)。由于客車行業(yè)的特殊性，故運(yùn)用于客車企業(yè)的硬臂式助力機(jī)械手的移動(dòng)方式[8]一般有兩種：液壓小車結(jié)構(gòu)（比較省力，但還需人力拉動(dòng)）和電動(dòng)小車行走結(jié)構(gòu)（電動(dòng)車部分相對(duì)投入較大，無(wú)需人力拉動(dòng)，操作最便捷）。

2）軟索式助力機(jī)械手，如圖2所示。軟索式機(jī)械手的功能與硬臂式助力機(jī)械手一樣都具有全行程的“漂浮”功能，配有儲(chǔ)氣罐，可在斷氣情況下繼續(xù)使用一個(gè)循環(huán)，同時(shí)可以報(bào)警，提醒操作者。配合各種非標(biāo)夾具，軟索式助力機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)起吊各種形狀的工件。

3）省力吊具，如圖3所示。部分客車生產(chǎn)廠家采用自制前擋風(fēng)玻璃安裝吊具總成方式安裝前后擋風(fēng)玻璃，采用現(xiàn)成的行車組合使用該吊具，價(jià)格低廉，簡(jiǎn)單實(shí)用。

2 應(yīng)用助力機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)

1）在人力成本越來(lái)越高的前提下[4]，節(jié)約人力，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度。前擋風(fēng)玻璃安裝由3～4人減為1～2人（含玻璃轉(zhuǎn)運(yùn)人數(shù)，實(shí)際安裝時(shí)一人操作即可），減少對(duì)熟練安裝工的依賴程度。

2）減少前擋風(fēng)玻璃意外損壞的可能性。人工安裝前擋風(fēng)玻璃時(shí)，調(diào)整玻璃的前后左右上下相對(duì)位置時(shí)，使用硬木板或工具撬動(dòng)的方法，常有將玻璃邊緣撬出毛邊及微小裂紋的可能性。使用機(jī)械手后可用吸盤裝置通過(guò)調(diào)整方向盤輕松移動(dòng)。

3）減少現(xiàn)場(chǎng)員工合作搬運(yùn)玻璃時(shí)受到意外傷害的可能性，提高員工安裝玻璃時(shí)的安全系數(shù)。

4）采用可移動(dòng)式機(jī)械手，生產(chǎn)線無(wú)需改造原安裝方式及生產(chǎn)節(jié)拍不變動(dòng)（兩輛車的間距≥2 m即可輕松操作）。工作效率可以得到很大的提高，裝配的產(chǎn)量也得到提高，同時(shí)，總裝車間的機(jī)械化程度及參觀美觀度也得到提升。

5）移動(dòng)方便。助力機(jī)械手可采用液壓行走方式或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)行走方式，不受生產(chǎn)線限制。

6）助力機(jī)械手具有無(wú)重力化、精確直觀、操作便捷、安全高效等特點(diǎn)。應(yīng)用助力機(jī)械手可改善搬運(yùn)玻璃操作人員的安全，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

7）成本分析。液壓行走硬臂式助力機(jī)械手單臺(tái)價(jià)格為10萬(wàn)～15萬(wàn)元，電動(dòng)行走硬臂式助力機(jī)械手價(jià)格為15萬(wàn)～19萬(wàn)元。軟索式助力機(jī)械手價(jià)格更便宜，價(jià)格為5萬(wàn)元左右，但是移動(dòng)靈活性及實(shí)用性較硬臂式差。自制省力吊具成本一般為1萬(wàn)元左右。該類設(shè)備使用壽命5年以上。以大型客車前擋風(fēng)玻璃安裝由3～4人減為1～2人、以人均4萬(wàn)元年薪計(jì)算，硬臂式助力機(jī)械手2年左右即可收回成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于助力機(jī)械手以其“平衡重力”使得運(yùn)動(dòng)平滑，操作省力、簡(jiǎn)單，裝配方便、快捷，定位準(zhǔn)確，大大減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率[5]。故客車行業(yè)采用助力機(jī)械方式安裝前擋風(fēng)玻璃、側(cè)窗玻璃以及其他大型內(nèi)飾件已是大勢(shì)所趨[9]。具有客車行業(yè)特點(diǎn)的衛(wèi)生間安裝、座椅搬運(yùn)[10]、儀表臺(tái)搬運(yùn)、行李架搬運(yùn)、竹地板搬運(yùn)、前后頂搬運(yùn)等各種大型安裝助力機(jī)械手的解決方案都將在以后的客車制造過(guò)程中陸續(xù)實(shí)現(xiàn)。

[1]李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[2]天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社,1980.

[3]莊延美.助力機(jī)械手在解放載貨車駕駛室裝配中的使用[J].汽車工藝與材料，2009，（7）

[4]俞經(jīng)經(jīng).車身焊裝助力機(jī)械手應(yīng)用設(shè)計(jì)理論研究[J].裝備制造技術(shù)，2011，（1）

[5]張金枝，肖立軍.助力機(jī)械手在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2006，（7）

[6]張少輝.助力機(jī)械在汽車裝配調(diào)整線上的應(yīng)用及設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2008，（8）

[7]王宏杰.解放J6駕駛室焊裝線助力機(jī)械手[J].汽車工藝與材料，2008，（8）

[8]王建軍.氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2010，（5）

[9]肖立軍，米學(xué)寧，石雷，等.氣動(dòng)平衡助力機(jī)械手的原理及應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化 2011，（3）

[10]鐘輝.氣動(dòng)搬運(yùn)助力平衡系統(tǒng)[J].技術(shù)與應(yīng)用，2007，（6）