淺談“機(jī)械手”在晉能制造中央機(jī)廠的應(yīng)用

于 華

（晉能控股裝備制造中央機(jī)廠，山西 大同 037001）

晉能控股裝備制造中央機(jī)廠作為晉能控股龍頭企業(yè)，擔(dān)負(fù)著原同煤集團(tuán)公司各礦金屬產(chǎn)品零件修配及各型液壓支架制造任務(wù)。其主要生產(chǎn)車間有下料、鍛造、機(jī)加工、鉚焊等車間，隨著產(chǎn)品任務(wù)逐年增加，一線生產(chǎn)操作工苦、臟、累現(xiàn)象突出。主要生產(chǎn)車間操作工還得依靠5～10T大型天車吊運(yùn)配合完成工件移動、翻轉(zhuǎn)定位、裝夾，尤其是30 kg以下工件完全由人力操作完成。操作工體力消耗大，生產(chǎn)效率低下。針對這一狀況，該廠近年來加大工業(yè)機(jī)械手設(shè)備投入力度，完成了產(chǎn)品從下料-鍛造-機(jī)加工-鉚焊自動機(jī)械化作業(yè)，開啟了企業(yè)智能化、自動化、機(jī)械化產(chǎn)品制造新模式。為企業(yè)適應(yīng)激烈市場競爭需求、打造優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 機(jī)械手的主要特點(diǎn)

機(jī)械手是指能模仿人手和臂的某些動作功能，用來替代人工完成抓取、搬運(yùn)物體或完成操作程序的自動裝置。主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。它可以替代人在繁重體力勞動情況下和在危險的作業(yè)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的機(jī)械化和自動化。由于它是靠事先編好的程序和指令工作的，其勞動生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量會大大地提高。機(jī)械手的手部是用來抓取工件的部件，依據(jù)作業(yè)要求，可分為夾持型、托遲型、吸附型等形式。其驅(qū)動機(jī)構(gòu)使手部完成各種獨(dú)立移動方式實(shí)現(xiàn)替代人工操作規(guī)定的動作。

2 機(jī)械手在產(chǎn)品制造中的應(yīng)用

2.1 替代人工完成產(chǎn)品制造中艱苦、危險任務(wù)

前期該廠自主制造的0.6T鍛造操作機(jī)、裝取料機(jī)解決了大型鍛件30～400 kg靠人工鍛造問題，實(shí)現(xiàn)了大型鍛件自動化、機(jī)械化鍛造。該設(shè)備是模仿人手部分動作，代替人工在高溫下完成工件坯料裝入加熱爐、夾爪抓取鍛件、可將鍛件自由翻轉(zhuǎn)任意角度、滿足鍛造各工序要求。

此機(jī)械手動作靈活，迅速，準(zhǔn)確，只需操作按鈕便可完成全部鍛造工序，消除鍛造操作工繁重的體力勞動及高溫作業(yè)給人體帶來的危險傷害。其機(jī)械手比翻料機(jī)快一倍多，提高了勞動生產(chǎn)率，據(jù)統(tǒng)計(jì)一般比人工操作效率提高50%～200%。

在鉚焊車間引進(jìn)液壓支架連桿智能機(jī)械手焊接設(shè)備，該機(jī)械手分操作器、控制裝置、執(zhí)行系統(tǒng)。在工作過程中由專業(yè)人員引導(dǎo)機(jī)械手一步一步按實(shí)際任務(wù)進(jìn)行操作。在操作的過程中控制系統(tǒng)將會記憶輸入每個動作位置、姿態(tài)、運(yùn)動工藝參數(shù)等，完成所有操作流程只需給控制系統(tǒng)一個啟動命令，機(jī)械手將精確的按之前操作流程完成全部操作，實(shí)現(xiàn)示教的再現(xiàn)。

機(jī)械手的應(yīng)用可在不需考慮人身安全與操作空間的條件下，對循環(huán)周期內(nèi)的任何一個焊縫點(diǎn)進(jìn)行焊接以及斷弧，對于構(gòu)件零件較多，焊縫較短的部件，有較多的起焊點(diǎn)選擇，保證了結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量。

2.2 替代人工完成工序上下料、移動等工作

該廠在下料、鍛造、機(jī)加工、鉚焊等車間主要設(shè)備上全部安裝單臂0.5～2T液壓平衡吊上下料機(jī)械手。

該上下料機(jī)械手通過電子遙控按鈕，采用反轉(zhuǎn)吸力磁盤（無手指的手部機(jī)械手）替代人工完成工件抓取，工件升、降、移動；輔助操作工完成機(jī)加工定位、裝夾等工序。在產(chǎn)品制造生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品制造各工序不落地運(yùn)行，縮短了產(chǎn)品制造生產(chǎn)周期，降低了操作工的勞動強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)效率。

2.3 高智能機(jī)械手在產(chǎn)品制造加工中的應(yīng)用

今年，該廠在機(jī)加工車間引進(jìn)液壓支架立柱導(dǎo)向套自動加工流水線，采用ZH150/180/210智能機(jī)械手見圖1。

圖1 導(dǎo)向套加工智能機(jī)械手

該智能機(jī)械手為六軸關(guān)節(jié)機(jī)械手，由編程器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，采用氣動式驅(qū)動原理替代人工完成了導(dǎo)向套抓取、裝夾、上下移動、翻轉(zhuǎn)、清洗吹氣，配合數(shù)控機(jī)床加工中心完成銑平面、梯形螺紋、鉆孔、攻絲等切削任務(wù)。該機(jī)械手增加了檢測探視功能，行走運(yùn)動功能，展示機(jī)械手向高智能發(fā)展的方向。智能機(jī)械手應(yīng)用成為該廠在機(jī)械生產(chǎn)加工領(lǐng)域進(jìn)行的一次成功的嘗試，提供了新技術(shù)推廣環(huán)境中高效適用的行業(yè)典范。被譽(yù)為中央機(jī)廠“黑科技”，體現(xiàn)機(jī)械加工產(chǎn)品高、精、尖智能、機(jī)械化水平。

3 智能機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)

1）機(jī)械手在鍛造、焊接過程中應(yīng)用有效的降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)效率，可不受周圍環(huán)境溫度的影響，進(jìn)行鍛造；在預(yù)熱溫度的可控可用范圍之內(nèi)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接加工，提高了該廠制造高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件的能力。

2）機(jī)械手在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用普及率的提升，縮短了產(chǎn)品制造生產(chǎn)周期，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)單人、單機(jī)制造產(chǎn)品自動化、機(jī)械化生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

3）智能機(jī)械手的應(yīng)用，可以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備加工過程中統(tǒng)一性、持久性、高效率的優(yōu)勢條件，成為該廠在機(jī)械通用件的生產(chǎn)加工領(lǐng)域進(jìn)行了一次成功的嘗試，提供了機(jī)械手新技術(shù)新工藝推廣環(huán)境中高效適用的行業(yè)典范。加快實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。

4 結(jié)語

通過智能機(jī)械手應(yīng)用，機(jī)械手替代人工完成產(chǎn)品制造上下料、移動、鍛造、機(jī)械加工、焊接等多種工序，縮短產(chǎn)品制造周期、減少企業(yè)人力資源投入，預(yù)計(jì)每年可為企業(yè)節(jié)約、創(chuàng)效達(dá)幾千萬元。開啟了企業(yè)智能化、自動化、機(jī)械化產(chǎn)品制造新模式。標(biāo)志著械制造行業(yè)產(chǎn)品制造跨入了一個全新時代，在機(jī)械產(chǎn)品制造自動化、機(jī)械化新工藝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化生產(chǎn)打開了一條新的途徑。