具有扩力机构和自锁检测的料箱吊具设计

 这是金属加工（mw1950pub）发布的第17337篇文章

编者按

针对AF330工位拆除缸体模拟缸盖过程中，每个班次产生70盒螺栓需要码放的人机工程问题，创新性地设计制作了一种具有扩力机构和自锁检测的料箱吊具。通过AF210工序吊运缸体的吊车配合吊具代替人工搬运，大大减轻了操作人员的劳动强度，改善人机工程。

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序言

为了提高生产效率，汽车发动机制造广泛使用机器人等自动化设备。但仍有部分工位因使用机器人设备投资回报率太低，不具有经济性或原有场地空间不足，难以布置机器人等原因，只能采用人工操作[1]。因此，低成本自动化（LCIA）改善应运而生，这类工具充分利用杠杆扩力、曲柄滑块、线绳传动、凸轮传动和链条传动等原理[2]，利用人力、重力、压缩空气及弹簧储能等作为动力源，具有成本低的优势，改善效果明显，对实施人员来讲，不需要掌握复杂的自动化控制技术，是减轻工人劳动强度、解决人机工程矛盾的有效方法。

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问题背景

缸体三线AF330工位是拆除模拟缸盖工位。每个班次会产生70盒M10模拟缸盖联接螺栓。AF210操作人员除了需要完成AF210工序换刀、检验工件外，还需要将70盒螺栓从地上搬起（平均每盒M10螺栓的质量为15kg），在运料托板上码放至6层高。操作人员需要频繁弯腰搬运（见图1），长期会造成腰肌劳损等职业病。在一线操作人员老龄化的趋势下，该问题日益突出，严重影响职工的身体健康。

图1　操作人员正在搬运和码放螺栓料盒

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具体措施

针对生产现场需在狭小空间内搬运重物的情况，因地制宜地设计低成本的辅助吊具是解决这类问题的思路之一[3]。设计制作一种具有扩力机构和自锁检测的吊具（见图2），利用AF210吊运缸体在制品的125kg吊车（见图3）搬运码垛轴承盖螺栓料盒，降低操作人员劳动强度，提升生产效率。同时考虑到吊运作业过程中的安全性，吊具的自锁性必须安全可靠。

图2　吊具

图3　岗位上的吊车照片

装置联接关系（见图4）：左抓手与右抓手通过抓手销轴与支架联接，并且左抓手与右抓手都能绕抓手销轴旋转。手柄与偏心轮焊接。偏心轮通过偏心轮销轴与自锁弹簧轴联接，并且偏心轮能绕偏心轮销轴旋转。右抓手通过自锁销轴与自锁弹簧轴联接，并且右抓手能绕自锁销轴旋转。自锁弹簧轴外套有自锁弹簧，在自锁弹簧的压力下能始终撑开左抓手与右抓手。起重吊环与支架联接。接近传感器支架与支架相连。接近传感器固定在接近传感器支架上，通过左抓手与接近传感器的距离判断吊具的锁紧状态。

图4　装置联接关系

本装置特性如下。

1）该吊具具有适合料盒的抓扣和42°～48°的斜面构成的引导部分（见图5），确保吊运过程中的方便和可靠性，确保生产安全。

图5　引导部分

2）该吊具具有偏心轮和操纵杆组成的扩力装置（见图6），抓取料盒时张开吊具操作省力方便，降低操作人员的劳动强度。

a）吊具锁紧  b）吊具打开

图6　扩力装置

3）该吊具具有弹簧自锁装置（见图7），利用弹簧的弹力确保吊运过程中的自锁可靠性，保证生产安全。

图7　弹簧自锁装置在吊具中的示意

4）该吊具使用自锁接近传感器联接到吊车电动机回路中（见图8），确保吊具锁紧到位后电动机才能工作，保证生产安全。在抓手抓紧料盒和空抓料盒的情况下，自锁弹簧起作用，接近传感器都是常闭的，因此不影响吊车的手动升降。

图8　接近传感器位置

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结束语

该吊具结构简单，操作方便省力，利用弹簧的弹力实现卡爪自锁，使用偏心轮和杠杆组成的扩力机构控制卡爪的开合，杜绝夹伤手指的隐患。并在吊具自锁状态的位置安装接近传感器，将信号联接到吊车电动机回路中，实现电气互锁，确保吊具锁紧到位后电动机才能工作，安全可靠。

参考文献：

[1] 薛飞. 机器人技术在发动机制造自动化率提升中的运用[J]. 汽车工艺师，2022（3）：14-16.

[2] 薛飞. 铰珩磨头的拆卸工具优化[J]. 金属加工（冷加工），2022（1）：52-55.

[3] 薛飞. 曲轴砂轮的高效吊运安装工具设计[J]. 金属加工（冷加工），2023（6）：40-43.

本文发表于《金属加工（冷加工）》2023年第9期42~44页，作者：上汽大众汽车有限公司 薛飞、王冬、张秋平、孙云峰、黄巍，原标题：《具有扩力机构和自锁检测的料箱吊具设计》。