關(guān)于助力機(jī)械臂在火工品裝配中的應(yīng)用研究

＊劉建國

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)化工廠 山西 037001）

引言

助力機(jī)械臂是一種新型的物資搬運(yùn)的助力工具，利用它的平衡特點(diǎn)，操作工可以實(shí)現(xiàn)對于材料的推拉，實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)進(jìn)行移動，將材料放置在指定地點(diǎn)。助力機(jī)械臂種類繁多，不同的助力機(jī)械臂有著不同的特點(diǎn)，可以根據(jù)不同的火工品裝配的特性，提出針對性的方案措施，目的是充分利用助力機(jī)械臂的特點(diǎn)，擴(kuò)大在火工品行業(yè)的應(yīng)用范圍，提高我國火工品行業(yè)的自動化、規(guī)?；乃?。

1.我國助力機(jī)械臂的幾大分類

助力機(jī)械臂在生產(chǎn)加工過程中主要作用是搬運(yùn)原材料、裝配產(chǎn)品，助力機(jī)械臂能夠降低操作工的工作強(qiáng)度，利用助力設(shè)備的平衡原理，操作工通過推拉操作，就能實(shí)現(xiàn)物理的平衡移動，相比傳統(tǒng)的半自動化和全人工搬運(yùn)，減少了大量的人工成本，企業(yè)也不用擔(dān)心招工的問題，可以實(shí)現(xiàn)一臺設(shè)備一人操作。由于助力機(jī)械臂在工作中能夠準(zhǔn)確高效，便于操作，大大地節(jié)約了人力成本，所以受到了眾多生產(chǎn)企業(yè)的青睞，負(fù)責(zé)物料的搬運(yùn)和產(chǎn)品的裝配。將助力機(jī)械臂引入各行各業(yè)，使物料的搬運(yùn)和裝配操作工人的安全都有了保障，為企業(yè)創(chuàng)造更高效的工作環(huán)境，大大提高了生產(chǎn)效率，改善了員工的健康狀況，更好的實(shí)現(xiàn)“人、設(shè)備、環(huán)境”的友好融合。當(dāng)前我國助力機(jī)械設(shè)備種類多樣，如果按照結(jié)構(gòu)劃分不同，可分為折臂和懸臂吊、軟索式和硬臂式助力機(jī)械臂等等；由于動力來源不同以及控制方式的不同，可分為電動式、壓縮空氣驅(qū)動電子控制式、氣動式助力機(jī)械臂。每種助力機(jī)械臂都有其特定的使用場景，可依據(jù)具體工況進(jìn)行定制。

(1)電動助力機(jī)械臂

電動助力機(jī)械臂的主要特點(diǎn)是人與機(jī)械的結(jié)合，使得操作更加精準(zhǔn)，操作方便。在工作過程中，可防止材料發(fā)生偏移，即使發(fā)生故障，也可將電機(jī)鎖死，提高使用安全系數(shù)；同時(shí)可以進(jìn)行速度控制，操作更簡便；結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)模塊化，這也利于設(shè)備進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。電動助力機(jī)械臂無法具有防爆功能，即使進(jìn)行改造，也面臨著相應(yīng)的改造機(jī)構(gòu)稀少和極高的物力成本等難題。

(2)氣動助力機(jī)械臂

氣動助力臂因由標(biāo)準(zhǔn)的模塊和零件組成，極大地提高了工作可靠性；即使在設(shè)備工作期間出現(xiàn)失壓，也可保持設(shè)備加持，通過制動裝置鎖住機(jī)械臂；設(shè)備具有防爆功能，符合歐盟相應(yīng)的AIEX規(guī)格，可在復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)行。氣動助力機(jī)械臂在操作過程中，不夠平滑，導(dǎo)致控制不能精準(zhǔn)，這就對于操作人員的經(jīng)驗(yàn)要求更高，需要裝備空氣壓縮設(shè)備對設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定控制。

(3)壓縮空氣驅(qū)動——電子控制助力機(jī)械臂

該機(jī)械臂式由氣動助力機(jī)械臂改進(jìn)而來，屬于新型研發(fā)產(chǎn)品，目前在市場上的利用率不高。其為電子控制系統(tǒng)，具有操作簡便，控制平順等特點(diǎn)；驅(qū)動力為壓縮空氣，可滿足防爆需求，同時(shí)也具有極低的改造難度和成本，是火工品行業(yè)理想的裝備。例如：在我國電雷管生產(chǎn)過程中需要裝藥工作，并且要進(jìn)行三次裝藥工作，在裝藥過程中由于原材料是易燃易爆的起爆藥和黑索金，所以要采用安全系數(shù)高的電子控制助力機(jī)械臂（圖1），當(dāng)需要加藥時(shí)，防護(hù)門打開，機(jī)械手伸出，夾藥筒氣爪打開，加藥倒臺升起，加藥筒氣爪收緊收回，機(jī)械手收回，旋轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)到指定位置，機(jī)械手氣爪旋轉(zhuǎn)將起爆藥或者黑索金倒入到藥缸中完成加藥過程，在整個(gè)過程中，現(xiàn)場不需要進(jìn)行人工操作，都是通過PLC控制程序、電磁閥、感應(yīng)器、傳感器、氣缸等配合完成的，既安全可靠又準(zhǔn)確無誤，實(shí)現(xiàn)了雷管三次裝藥的無人化操作。

圖1 電子控制助力機(jī)械臂

在乳化炸藥生產(chǎn)過程中，面對在皮帶上雜亂無章的各藥卷，采用人工進(jìn)行排列費(fèi)時(shí)費(fèi)事又危險(xiǎn)，為了控制生產(chǎn)線人數(shù)及生產(chǎn)安全性，就會采用助力機(jī)械臂（圖2）進(jìn)行操作，利用視頻捕捉定位系統(tǒng)對藥卷進(jìn)行定位，拾取和放置的過程由系統(tǒng)自動完成，將板鏈上雜亂無張的藥卷根據(jù)設(shè)定的規(guī)格精準(zhǔn)整齊的放置到傳送皮帶上，確保了拾取碼垛的效率、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

圖2 助力機(jī)械臂操作圖

2.我國火工品行業(yè)現(xiàn)狀分析

火工品又被稱為火具，火具的構(gòu)造比較復(fù)雜，主要是內(nèi)含火藥、炸藥的一種，當(dāng)火工品受到外界環(huán)境的影響時(shí)，會發(fā)生意外事故，例如：爆炸和燃燒?；鸸て芬歼^程極具危險(xiǎn)性，所以火工品需要具備以下特點(diǎn)：功能首發(fā)性，比如武器系統(tǒng)的爆轟、燃燒，爆轟產(chǎn)生是以雷管爆炸作為導(dǎo)火索，同時(shí)燃燒的產(chǎn)生是以點(diǎn)火器的點(diǎn)火作為始發(fā)能源；具有敏感性，火工的藥品是武器系統(tǒng)里面最為敏感的，在爆炸產(chǎn)品排序中敏感度從高到低排序依次是起爆藥、傳爆藥、主裝藥，在點(diǎn)火的序列排序中，敏感度排序依次從高到低是點(diǎn)火藥、延期藥、發(fā)射藥或推進(jìn)劑。所有火工品都具有易燃易爆的特殊性，所以，在企業(yè)生產(chǎn)過程中，要充分考慮這一特點(diǎn)，保證其生產(chǎn)的安全性?；鸸て芬?yàn)橛兄装l(fā)性和敏感性，被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中，在軍事領(lǐng)域使用更為廣泛，目前所用的彈藥中幾乎都有一種或者多種的火工品。火工品在武器的裝置中分布較多，可以放置在武器的各個(gè)位置，目前主要在彈藥、導(dǎo)彈、核武器等各類武器系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

3.當(dāng)前助力機(jī)械臂在火工品行業(yè)的具體應(yīng)用

火工品屬于高危產(chǎn)品，在具體的應(yīng)用中要符合國家的相關(guān)規(guī)定，特別是生產(chǎn)車間內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)備都要符合相關(guān)的規(guī)定，特別是防爆等級要符合相應(yīng)的等級。我們知道電動工具在車間使用必須要符合相應(yīng)的防爆標(biāo)準(zhǔn)，防爆標(biāo)準(zhǔn)如果不達(dá)標(biāo)就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，對于不符合防爆標(biāo)準(zhǔn)的要進(jìn)行防爆改造和合理措施。我們知道電動式助力機(jī)械臂通常采用的是電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)利用電子芯片進(jìn)行輔助和配合，通過電子芯片、控制卡配合，這里需要注意的是在對防爆調(diào)整時(shí)要注意其它因素的影響主要包括：電機(jī)、線纜、照明設(shè)備等多種設(shè)施，要注意對這些設(shè)備的調(diào)整和升級，這樣的操作就會產(chǎn)生許多額外的費(fèi)用，造成成本的增加。我們知道當(dāng)前符合這類需求的機(jī)構(gòu)和公司比較少，需要相關(guān)單位格外的注意。氣動式助力機(jī)械臂的使用方式比較簡單，不需要做出防爆的改造，但是氣動式助力機(jī)械臂不太符合火工行業(yè)的發(fā)展，主要原因是要對氣源設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)定位精度和控制精度都很低，由于這樣的原因就造成火工品行業(yè)的不利發(fā)展。另外一方面壓縮空氣驅(qū)動——電子控制助力機(jī)械臂的應(yīng)用環(huán)境是在空氣驅(qū)動下進(jìn)行應(yīng)用的，通過先進(jìn)電子設(shè)備的配合，可以提高定位精準(zhǔn)度和控制精準(zhǔn)度，同時(shí)改造成本低，由于電子控制助力機(jī)械臂屬于新型技術(shù)，還要考慮技術(shù)的成熟度等多種因素。

現(xiàn)如今，火工品行業(yè)都要符合兵器工業(yè)集團(tuán)發(fā)布的安全規(guī)范手冊進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，同時(shí)對于車間生產(chǎn)的防爆等級要求更高。隨著各行業(yè)的專業(yè)分工越來越規(guī)范化，目前有一部分的車間廠房只進(jìn)行火工品的裝配，并不是生產(chǎn)火藥，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，要對車間廠房進(jìn)行多方面的評估比較，判斷其應(yīng)滿足的防爆等級，但是當(dāng)前的問題是，我國目前沒有完善的標(biāo)準(zhǔn)劃分，這也導(dǎo)致行業(yè)沒有規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，部分企業(yè)對于生產(chǎn)要求過嚴(yán)，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率下降。目前高級別的防爆設(shè)備購買難度大，高級別的防爆改造的成本也較高，行業(yè)符合改造標(biāo)準(zhǔn)的公司少之又少，這阻礙了火工品行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)的發(fā)展。我國只有規(guī)范新的標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)化相關(guān)規(guī)定，完善相關(guān)安全規(guī)范，這便能促進(jìn)我國國防事業(yè)的發(fā)展。

現(xiàn)如今的企業(yè)生產(chǎn)都離不開自動化、智能化生產(chǎn)，通過建造智能工廠，可以幫助企業(yè)快速發(fā)展。很多火工品生產(chǎn)企業(yè)因其行業(yè)相關(guān)規(guī)定的限制，目前都沒有實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)的模式，還是采用傳統(tǒng)的手工方式進(jìn)行生產(chǎn)。這種生產(chǎn)方式可以通過增加工人或者是延長工作時(shí)間來提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，增加企業(yè)利潤，這種方式是我國企業(yè)目前使用較多的方式。但是從長遠(yuǎn)考慮，我國的人口紅利不斷降低，人口老齡化嚴(yán)重，通過增加工人的方式提高產(chǎn)量已經(jīng)不再適合當(dāng)前的企業(yè)生產(chǎn)模式?；鸸て沸袠I(yè)對于生產(chǎn)安全極為關(guān)注，只有把好安全生產(chǎn)的關(guān)卡，才能保證企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)前的手工生產(chǎn)方式依然存在諸多的安全隱患，生產(chǎn)人員的安全意識依然較為薄弱，很多不可控的安全因素依然存在，同時(shí)在質(zhì)量檢測的把控上更要依靠人員的技能水平，所以產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量較難把控，企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)能力較低，通過增加人員并不能提高效率?，F(xiàn)階段，我國的火工品行業(yè)未達(dá)到飽和的情況，當(dāng)前的主要目標(biāo)是提高產(chǎn)能，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

火工品行業(yè)在實(shí)際的發(fā)展中，一定要注重自身對主力機(jī)械輔助工具的使用水平和效率，這樣就能夠有效地降低火工品行業(yè)發(fā)展中的危險(xiǎn)性，既能夠保障工作人員的生產(chǎn)安全性，又能夠在極大程度上降低企業(yè)的人力資源成本，而在實(shí)際的主力機(jī)械臂使用過程中，企業(yè)一定要加強(qiáng)對相關(guān)工作人員的培訓(xùn)，定期組織工作人員學(xué)習(xí)專業(yè)的知識和技能，保障工作人員能夠與時(shí)俱進(jìn)，掌握先進(jìn)的助力機(jī)械臂使用方式和相關(guān)注意事項(xiàng)，這主要是因?yàn)楣ぷ魅藛T在實(shí)際的火工品生產(chǎn)過程中，發(fā)揮著主導(dǎo)地位，對整個(gè)生產(chǎn)的質(zhì)量和安全性起著決定性的作用。同時(shí)，火工品生產(chǎn)過程中，有效地使用輔助機(jī)械，不僅僅能夠提升整個(gè)生產(chǎn)的質(zhì)量和安全性，還能夠促進(jìn)整個(gè)火工品生產(chǎn)自動化的發(fā)展，是提升企業(yè)市場競爭力的有效途徑之一。除此以外，企業(yè)也可以通過這種方式，響應(yīng)國家的安全生產(chǎn)號召和要求，為自身的長久發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)我國最新印發(fā)的關(guān)于推進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的文件，體現(xiàn)了對于安全生產(chǎn)的重視程度，內(nèi)容更據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、制度化、具體化。各方面都能表現(xiàn)出國家對于企業(yè)安全生產(chǎn)的重視程度，對于操作人員安全的關(guān)注。利用助力機(jī)械等輔助生產(chǎn)工具，可以減少人員數(shù)量，也可以提高火工品行業(yè)的自動化生產(chǎn)的發(fā)展，同時(shí)能提高火工品的生產(chǎn)質(zhì)量，對于企業(yè)安全生產(chǎn)提供保障，積極響應(yīng)國家的相關(guān)規(guī)定。

4.助力機(jī)械臂在火工品行業(yè)的應(yīng)用前景分析

隨著火工品行業(yè)不斷引進(jìn)助力機(jī)械設(shè)備的使用，不但能提高我國國防業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)效率，同時(shí)也符合國家的生產(chǎn)安全需求，促進(jìn)我國國防工業(yè)的快速發(fā)展，在使用自動化設(shè)備后，第一能減少現(xiàn)場的操作工人，減少人工操作留下的安全隱患，減低安全事故的發(fā)生率，保障人身安全，保證企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。助力機(jī)械臂在火工品行業(yè)仍有較大的發(fā)展空間，當(dāng)前處于一個(gè)初級階段，要想實(shí)現(xiàn)自動化的生產(chǎn)，需要在當(dāng)前的條件下，找到存在的問題，并對其進(jìn)行研究。

5.結(jié)束語

通過以上內(nèi)容我們可知：助力機(jī)械臂可以通過人工的簡單操作，可自動完成復(fù)雜的工作，其靈活性和機(jī)動性，可以完全取代人工勞動，這樣可以節(jié)省人力和時(shí)間成本。因其助力機(jī)械設(shè)備的特殊性能，可以應(yīng)用到火工品的生產(chǎn)中，不但能提高企業(yè)的生產(chǎn)效能，還能保障企業(yè)的安全生產(chǎn)，降低安全事故的發(fā)生，促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展，滿足我國國防軍事的安全發(fā)展，希望以上內(nèi)容能對相關(guān)單位和企業(yè)有所幫助，同時(shí)希望本文內(nèi)容能對相關(guān)領(lǐng)域提供一定的理論依據(jù)，同時(shí)希望相關(guān)企業(yè)可以重視火工品的利用和發(fā)展，積極地應(yīng)用助力機(jī)械臂，發(fā)揮其最大的效果。