浅谈“机械手”在晋能制造中央机厂的应用

于 华

（晋能控股装备制造中央机厂，山西 大同 037001）

晋能控股装备制造中央机厂作为晋能控股龙头企业，担负着原同煤集团公司各矿金属产品零件修配及各型液压支架制造任务。其主要生产车间有下料、锻造、机加工、铆焊等车间，随着产品任务逐年增加，一线生产操作工苦、脏、累现象突出。主要生产车间操作工还得依靠5～10T大型天车吊运配合完成工件移动、翻转定位、装夹，尤其是30 kg以下工件完全由人力操作完成。操作工体力消耗大，生产效率低下。针对这一状况，该厂近年来加大工业机械手设备投入力度，完成了产品从下料-锻造-机加工-铆焊自动机械化作业，开启了企业智能化、自动化、机械化产品制造新模式。为企业适应激烈市场竞争需求、打造优质名牌产品打下了坚实基础。

1 机械手的主要特点

机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用来替代人工完成抓取、搬运物体或完成操作程序的自动装置。主要由控制系统、驱动机构、执行机构组成。它可以替代人在繁重体力劳动情况下和在危险的作业环境中，实现生产制造过程的机械化和自动化。由于它是靠事先编好的程序和指令工作的，其劳动生产效率和工作质量会大大地提高。机械手的手部是用来抓取工件的部件，依据作业要求，可分为夹持型、托迟型、吸附型等形式。其驱动机构使手部完成各种独立移动方式实现替代人工操作规定的动作。

2 机械手在产品制造中的应用

2.1 替代人工完成产品制造中艰苦、危险任务

前期该厂自主制造的0.6T锻造操作机、装取料机解决了大型锻件30～400 kg靠人工锻造问题，实现了大型锻件自动化、机械化锻造。该设备是模仿人手部分动作，代替人工在高温下完成工件坯料装入加热炉、夹爪抓取锻件、可将锻件自由翻转任意角度、满足锻造各工序要求。

此机械手动作灵活，迅速，准确，只需操作按钮便可完成全部锻造工序，消除锻造操作工繁重的体力劳动及高温作业给人体带来的危险伤害。其机械手比翻料机快一倍多，提高了劳动生产率，据统计一般比人工操作效率提高50%～200%。

在铆焊车间引进液压支架连杆智能机械手焊接设备，该机械手分操作器、控制装置、执行系统。在工作过程中由专业人员引导机械手一步一步按实际任务进行操作。在操作的过程中控制系统将会记忆输入每个动作位置、姿态、运动工艺参数等，完成所有操作流程只需给控制系统一个启动命令，机械手将精确的按之前操作流程完成全部操作，实现示教的再现。

机械手的应用可在不需考虑人身安全与操作空间的条件下，对循环周期内的任何一个焊缝点进行焊接以及断弧，对于构件零件较多，焊缝较短的部件，有较多的起焊点选择，保证了结构件的焊接质量。

2.2 替代人工完成工序上下料、移动等工作

该厂在下料、锻造、机加工、铆焊等车间主要设备上全部安装单臂0.5～2T液压平衡吊上下料机械手。

该上下料机械手通过电子遥控按钮，采用反转吸力磁盘（无手指的手部机械手）替代人工完成工件抓取，工件升、降、移动；辅助操作工完成机加工定位、装夹等工序。在产品制造生产过程中实现了产品制造各工序不落地运行，缩短了产品制造生产周期，降低了操作工的劳动强度，提高了劳动生产效率。

2.3 高智能机械手在产品制造加工中的应用

今年，该厂在机加工车间引进液压支架立柱导向套自动加工流水线，采用ZH150/180/210智能机械手见图1。

图1 导向套加工智能机械手

该智能机械手为六轴关节机械手，由编程器、控制器、执行机构组成，采用气动式驱动原理替代人工完成了导向套抓取、装夹、上下移动、翻转、清洗吹气，配合数控机床加工中心完成铣平面、梯形螺纹、钻孔、攻丝等切削任务。该机械手增加了检测探视功能，行走运动功能，展示机械手向高智能发展的方向。智能机械手应用成为该厂在机械生产加工领域进行的一次成功的尝试，提供了新技术推广环境中高效适用的行业典范。被誉为中央机厂“黑科技”，体现机械加工产品高、精、尖智能、机械化水平。

3 智能机械手的优点

1）机械手在锻造、焊接过程中应用有效的降低了工人的劳动强度，提高了劳动生产效率，可不受周围环境温度的影响，进行锻造；在预热温度的可控可用范围之内，对结构进行焊接加工，提高了该厂制造高强度结构件的能力。

2）机械手在实际生产中应用普及率的提升，缩短了产品制造生产周期，为企业实现单人、单机制造产品自动化、机械化生产创造条件。

3）智能机械手的应用，可以充分发挥机械设备加工过程中统一性、持久性、高效率的优势条件，成为该厂在机械通用件的生产加工领域进行了一次成功的尝试，提供了机械手新技术新工艺推广环境中高效适用的行业典范。加快实现机械制造行业生产机械化和自动化的步伐。

4 结语

通过智能机械手应用，机械手替代人工完成产品制造上下料、移动、锻造、机械加工、焊接等多种工序，缩短产品制造周期、减少企业人力资源投入，预计每年可为企业节约、创效达几千万元。开启了企业智能化、自动化、机械化产品制造新模式。标志着械制造行业产品制造跨入了一个全新时代，在机械产品制造自动化、机械化新工艺领域实现智能化生产打开了一条新的途径。