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1、-1-车身焊装助力机械手应用设计理论 俞经经 上汽通用五菱汽车股份有限公司整车制造部 广西柳州河西路 18 号 545007 摘要摘要摘要摘要：助力机械手是一种搬运重物的助力机构，广泛应用在化工、电子、汽车、家电、食品和饮料等生产、装配的物流系统中，在工位受限或工位不定的情况下，悬臂式机械手将轻松、准确的为你移栽工件，它极大地减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率，易于实现生产的规模化、自动化，是配合自动化生产的有利工具。Substract:Power-assistant is an implement which conveys clog.Ii is widely used in chemic
2、al plant、electronic plant、car industry、logistic system。Espencially in some restricted working procedure,the power-assistant can lighten the intensity of labour，enhance work efficiency，关键词关键词关键词关键词：车身车间 助力机械手 侧围外板 侧围总成 工艺要素 钢结构 夹具 Key Words:Body Shop Power-assistant Bodyside Bill of process Steel-Str
3、ucture Jig 坐落于广西柳州的上汽通用五菱车身车间，自从五菱鸿途项目开始，逐渐引入并使用助力机械手，主要应用在座椅框、侧围外板和总成的抓取、提升、转运和安装，极大的提高了工作效率和安全性。在通常情况下，助力机械手按照设备本体的不同类型，主要分为硬臂式助力机械手和软索式助力机械手，而这两种助力机械手在上汽通用五菱均有使用。下面我们结合五菱鸿途、荣光以及宏光项目，简要介绍下焊装助力机械臂的设计要素和设计理论：首先首先首先首先，我们简要介绍下助力机械手我们简要介绍下助力机械手我们简要介绍下助力机械手我们简要介绍下助力机械手的设计要素的设计要素的设计要素的设计要素，按照各个区域的不同按照各个区
4、域的不同按照各个区域的不同按照各个区域的不同，我们可以分为我们可以分为我们可以分为我们可以分为工艺要素工艺要素工艺要素工艺要素、BU 要素和设备要素和设备要素和设备要素和设备本身的要素本身的要素本身的要素本身的要素：工艺要素工艺要素工艺要素工艺要素：即车身工艺与助力机械手之间的相互要求：我们依次以侧围外板、总成为例，简要介绍下设计工艺要素：一、侧围外板机械手轨道铺设：按照工艺操作要求，助力机械臂的上线方向总是垂直于拼台方向的，所以工艺方面需要预留助力臂轨道的安装空间。下面以五菱宏光侧围外板为例进行详细说明（详见下图）：二、侧围外板的操作行程与工艺方面的关系：下面我们仍以宏光项目现场安装暴露的一
5、-2-个问题来进行讨论和分析：助力机械手的提升行程，即助力机械手升降的高度行程。而此行程主要受以下几个方面因素影响：1、拼台夹具打开状态下的最高高度：以宏光项目侧围外板举例（见下图）：产生以上问题的原因，我们主要从以下几点进行分析：a、承包商责任：在设计、制造、安装等阶段，未与业主方面进行及时、持续的交流。承包方应在设计前，根据机械手的选型，对助力机械手的高度行程与业主方面进行重要交流，考虑到工装夹具的调整性，有条件的话，可以去业主方面进行现场测量和结合工件进行验证，以保证安装中不会出现行程不够的情况，从而减少现场返工的情况。b、业主方面的责任：未及时跟踪、验证并通报设备行程。因为产品的不断更
6、改，可能会影响到相应拼台夹具的变化。因此，业主方必须充分意识到夹具变化带来的影响，特别是助力机械手安装工位，并及时与供应商取得联系，保证设备行程符合使用要求。对于出现以上行程不够的情况，结合此项目，我们主要有以下几种措施来解决：a、通过现场调整吊架件结构和气缸行程来解决：例如，在保证机械手夹具能够抓取工件的情况下，更改侧围外板吊架结构，从而间接提高吊架的高度，以实现解决行程不够的情况（见下图）-3-b、通过调整助力机械手平衡臂行程来解决 1、工件抓取离开最低位处的操作高度 对于助力机械手的最低位操作高度，我们仍以侧围外板来说明：供应商在详细设计时候，必须要熟悉了解业主方的详细地工艺动作，即拼台
7、高度、钢结构高度以及踏台高度，以便确定准确的设备行程。B+UB+UB+UB+U 要素要素要素要素（即钢结构因素即钢结构因素即钢结构因素即钢结构因素）：对于 B+U 要素，对于助力机械手方面，主要要求就是钢结构的高度、工字钢布置方式等。首先，我们讨论下钢结构的高度与机械手的设备影响。以五菱荣光项目中的助力机械手为例：由上图所知，当设计方选定伸缩气缸的行程时，即 1.2m 的行程，通常设计方预留的偏差行程为 2050mm，此时，当我们确定伸缩气缸的行程、设计出夹具方案并得到业主和承包商双方确认后，我们便提出了钢结构的高度需求。其次，我们讨论了下工字钢布置方式与助力机械手轨道之间的关系。下面我们仍然
8、以宏光项目中的侧围总成钢结构进行简要说明：-4-由以上图片可以看出，我们的左右钢结构间距并不相同，因此影响了助力机械手的轨道吊挂位置的安装。对于以上情况，我们可以看出，在承包商进行详细方案设计时，必须有B+U 此块的要素输入。因此，承包商工程师、业主项目工程师以及 ME 区域工艺工程师必须进行相应交流，保证此项工作的正常进行。设备本身的设备本身的设备本身的设备本身的设计要素设计要素设计要素设计要素：为了保证员工能够安全、方便的操作助力机械手，因此助力机械手本身设计时需要考虑以下因素，例如：a、安全阀单元，用来监控机械臂的运动速度，防止在错误指令发出或意外发生后机械臂过快上升或下降，从而砸坏零件
9、或碰伤员工。b、断气保护，确保机械手断气不会发生意外伤人，操作可继续一个半工作循环。c、制动器单元，以防止机械手旋转和松脱，也可使得操作者容易控制工件，即使机械手和夹具可停在任意位置。d、防误操作按钮，例如夹具松开按钮必须是双按钮误操作按钮。然后然后然后然后，我们介绍下助力机械手的注意事项我们介绍下助力机械手的注意事项我们介绍下助力机械手的注意事项我们介绍下助力机械手的注意事项，主要结合自主要结合自主要结合自主要结合自五菱鸿途五菱鸿途五菱鸿途五菱鸿途项目项目项目项目中中中中的问题的问题的问题的问题、原因及原因及原因及原因及解决措施来说明解决措施来说明解决措施来说明解决措施来说明。下面，我们简要
10、从人、机两个方面来进行分析。一、人员 助力机械手属于半自动化的设备，尽管拥有较完善的气路，减少了工件抓取、提升、翻转、工艺等工作中的操作难度，减少了对设备的磨损，但员工的正确操作与否仍影响着设备整个的操作性和设备的使用寿命。我们以鸿途项目侧围外板夹具为例，来简要说明下人员操作对设备、工件等影响（见下图）：-5-首先，简要描述下问题，当侧围外板吸盘发生持续损坏时（见图 1），项目组立即分析原因，要求设备制造商更换吸盘；其次，设备制造商更换吸盘后，吸盘仍然出现磨损现象，因此，我们要求增加吸盘的保护罩（见图 2），但保护罩仍不能消除吸盘损坏的情况，然后我们仔细观察了下员工的操作。原来员工在设备进行操
11、作时，根本没有按照正确的操作要求进行，也许是为了考虑节省时间，即没有利用好夹具导向的作用，导致每次吸盘被锋利侧围外板划伤的几率大增。在放置完侧围外板后，没有及时将夹具移出拼台，导致吸盘增加了在拼台上被划伤的机会。通过以上分析，项目组、制造商、工段制定了新的操作方式和方案来解决此问题。即规范员工操作、增加吸盘保护装置、使用低成本吸盘，由此，此吸盘容易损坏的问题得到了较好的解决。通过以上小小的案例可以看出，员工的操作也是影响助力机械臂的设计和使用过程中需要注意的事项。二二二二、机器机器机器机器，即设备即设备即设备即设备本身的注意事项本身的注意事项本身的注意事项本身的注意事项 因助力机械手设备主要由
12、气动和机械两部分组成，因此这两部分本身的设备稳定性、设备选型以及加工质量、精度、润滑等等将严重影响到设备的使用、维护等过程。下面我们结合日常使用过程中出现的问题，简要说明下设备方面的注意事项。首先，气动元器件必须需要 SMC 或 FESTO 品牌，特别是重要元器件，例如气动精密减压阀等，它是整个气路系统的枢纽部分，因而它的设备稳定性将可能影响生产节拍、安全、维护以及成本等方面的因素。考虑到工况的不同，我们又需要考虑设备选型时候的元器件与工况的匹配情况。例如，因为车间压缩空气的气质较差，里面含水过多，因此，在选用两联件的时候，我们就要仔细考虑两联件的型号。例如是否需要自动排水等等，以减少水蒸气进
13、入气路系统，从而影响设备的稳定性！其次，我们讨论下机械加工精度及质量对设备稳定性和安全性的影响。先看以下一个问题和图片：右侧围总成下线助力机械手夹紧气缸活塞杆接头处断裂 -6-分析以上问题，主要有以下原因：1、直观的分析，应当是导向精度不够，但导向精度不够，首先会造成气缸活塞杆对杆密封圈的偏磨，在活塞杆的根部会漏气，如果不存在漏气现象，应该不是设计不合理、导向精度不够的原因造成的；2、气缸活塞杆的本身质量缺陷；3、其他意外的原因；解决措施：虽不能完全确定是设计原因，但仍需从设计方面解决问题，解决方案为：1、改“直线轴承导向”为“直线导轨导向”，改善导向精度及强度；2、将气缸与夹紧块的连接更改为“铰接”，更好的保护气缸；（见下图）通过以上例子，我们可以看出设备本身的选型、制造等因素对设备稳定性、设计等方面的要求。综上所述，通过设备使用过程中暴露的问题、解决措施的讲解，且通过分析应用设计过程中所需要的各方面要素，使得大家对整个助力机械手的设计、制造、安装、调试、维护等过程有了简要了解，从而方便了大家加深了对该设备的了解，使业主了解并熟悉了助力机械手的设计理论和相关注意要素，从而更好的利用助力机械手来为业主服务！