关于助力机械臂在火工品装配中的应用研究

＊刘建国

（晋能控股煤业集团化工厂 山西 037001）

引言

助力机械臂是一种新型的物资搬运的助力工具，利用它的平衡特点，操作工可以实现对于材料的推拉，实现在空间内进行移动，将材料放置在指定地点。助力机械臂种类繁多，不同的助力机械臂有着不同的特点，可以根据不同的火工品装配的特性，提出针对性的方案措施，目的是充分利用助力机械臂的特点，扩大在火工品行业的应用范围，提高我国火工品行业的自动化、规模化的水平。

1.我国助力机械臂的几大分类

助力机械臂在生产加工过程中主要作用是搬运原材料、装配产品，助力机械臂能够降低操作工的工作强度，利用助力设备的平衡原理，操作工通过推拉操作，就能实现物理的平衡移动，相比传统的半自动化和全人工搬运，减少了大量的人工成本，企业也不用担心招工的问题，可以实现一台设备一人操作。由于助力机械臂在工作中能够准确高效，便于操作，大大地节约了人力成本，所以受到了众多生产企业的青睐，负责物料的搬运和产品的装配。将助力机械臂引入各行各业，使物料的搬运和装配操作工人的安全都有了保障，为企业创造更高效的工作环境，大大提高了生产效率，改善了员工的健康状况，更好的实现“人、设备、环境”的友好融合。当前我国助力机械设备种类多样，如果按照结构划分不同，可分为折臂和悬臂吊、软索式和硬臂式助力机械臂等等；由于动力来源不同以及控制方式的不同，可分为电动式、压缩空气驱动电子控制式、气动式助力机械臂。每种助力机械臂都有其特定的使用场景，可依据具体工况进行定制。

(1)电动助力机械臂

电动助力机械臂的主要特点是人与机械的结合，使得操作更加精准，操作方便。在工作过程中，可防止材料发生偏移，即使发生故障，也可将电机锁死，提高使用安全系数；同时可以进行速度控制，操作更简便；结构呈现模块化，这也利于设备进行设备的维护保养。电动助力机械臂无法具有防爆功能，即使进行改造，也面临着相应的改造机构稀少和极高的物力成本等难题。

(2)气动助力机械臂

气动助力臂因由标准的模块和零件组成，极大地提高了工作可靠性；即使在设备工作期间出现失压，也可保持设备加持，通过制动装置锁住机械臂；设备具有防爆功能，符合欧盟相应的AIEX规格，可在复杂环境中运行。气动助力机械臂在操作过程中，不够平滑，导致控制不能精准，这就对于操作人员的经验要求更高，需要装备空气压缩设备对设备进行稳定控制。

(3)压缩空气驱动——电子控制助力机械臂

该机械臂式由气动助力机械臂改进而来，属于新型研发产品，目前在市场上的利用率不高。其为电子控制系统，具有操作简便，控制平顺等特点；驱动力为压缩空气，可满足防爆需求，同时也具有极低的改造难度和成本，是火工品行业理想的装备。例如：在我国电雷管生产过程中需要装药工作，并且要进行三次装药工作，在装药过程中由于原材料是易燃易爆的起爆药和黑索金，所以要采用安全系数高的电子控制助力机械臂（图1），当需要加药时，防护门打开，机械手伸出，夹药筒气爪打开，加药倒台升起，加药筒气爪收紧收回，机械手收回，旋转气缸旋转到指定位置，机械手气爪旋转将起爆药或者黑索金倒入到药缸中完成加药过程，在整个过程中，现场不需要进行人工操作，都是通过PLC控制程序、电磁阀、感应器、传感器、气缸等配合完成的，既安全可靠又准确无误，实现了雷管三次装药的无人化操作。

图1 电子控制助力机械臂

在乳化炸药生产过程中，面对在皮带上杂乱无章的各药卷，采用人工进行排列费时费事又危险，为了控制生产线人数及生产安全性，就会采用助力机械臂（图2）进行操作，利用视频捕捉定位系统对药卷进行定位，拾取和放置的过程由系统自动完成，将板链上杂乱无张的药卷根据设定的规格精准整齐的放置到传送皮带上，确保了拾取码垛的效率、准确性和稳定性。

图2 助力机械臂操作图

2.我国火工品行业现状分析

火工品又被称为火具，火具的构造比较复杂，主要是内含火药、炸药的一种，当火工品受到外界环境的影响时，会发生意外事故，例如：爆炸和燃烧。火工品引燃过程极具危险性，所以火工品需要具备以下特点：功能首发性，比如武器系统的爆轰、燃烧，爆轰产生是以雷管爆炸作为导火索，同时燃烧的产生是以点火器的点火作为始发能源；具有敏感性，火工的药品是武器系统里面最为敏感的，在爆炸产品排序中敏感度从高到低排序依次是起爆药、传爆药、主装药，在点火的序列排序中，敏感度排序依次从高到低是点火药、延期药、发射药或推进剂。所有火工品都具有易燃易爆的特殊性，所以，在企业生产过程中，要充分考虑这一特点，保证其生产的安全性。火工品因为有着首发性和敏感性，被广泛应用到各个行业中，在军事领域使用更为广泛，目前所用的弹药中几乎都有一种或者多种的火工品。火工品在武器的装置中分布较多，可以放置在武器的各个位置，目前主要在弹药、导弹、核武器等各类武器系统中应用广泛。

3.当前助力机械臂在火工品行业的具体应用

火工品属于高危产品，在具体的应用中要符合国家的相关规定，特别是生产车间内的各项设备都要符合相关的规定，特别是防爆等级要符合相应的等级。我们知道电动工具在车间使用必须要符合相应的防爆标准，防爆标准如果不达标就会产生严重的后果，对于不符合防爆标准的要进行防爆改造和合理措施。我们知道电动式助力机械臂通常采用的是电机进行发电，同时利用电子芯片进行辅助和配合，通过电子芯片、控制卡配合，这里需要注意的是在对防爆调整时要注意其它因素的影响主要包括：电机、线缆、照明设备等多种设施，要注意对这些设备的调整和升级，这样的操作就会产生许多额外的费用，造成成本的增加。我们知道当前符合这类需求的机构和公司比较少，需要相关单位格外的注意。气动式助力机械臂的使用方式比较简单，不需要做出防爆的改造，但是气动式助力机械臂不太符合火工行业的发展，主要原因是要对气源设施进行规划，同时定位精度和控制精度都很低，由于这样的原因就造成火工品行业的不利发展。另外一方面压缩空气驱动——电子控制助力机械臂的应用环境是在空气驱动下进行应用的，通过先进电子设备的配合，可以提高定位精准度和控制精准度，同时改造成本低，由于电子控制助力机械臂属于新型技术，还要考虑技术的成熟度等多种因素。

现如今，火工品行业都要符合兵器工业集团发布的安全规范手册进行产品生产，同时对于车间生产的防爆等级要求更高。随着各行业的专业分工越来越规范化，目前有一部分的车间厂房只进行火工品的装配，并不是生产火药，所以在实际生产中，要对车间厂房进行多方面的评估比较，判断其应满足的防爆等级，但是当前的问题是，我国目前没有完善的标准划分，这也导致行业没有规范的标准，部分企业对于生产要求过严，导致其生产效率下降。目前高级别的防爆设备购买难度大，高级别的防爆改造的成本也较高，行业符合改造标准的公司少之又少，这阻碍了火工品行业实现自动化生产的发展。我国只有规范新的标准，细化相关规定，完善相关安全规范，这便能促进我国国防事业的发展。

现如今的企业生产都离不开自动化、智能化生产，通过建造智能工厂，可以帮助企业快速发展。很多火工品生产企业因其行业相关规定的限制，目前都没有实现自动化生产的模式，还是采用传统的手工方式进行生产。这种生产方式可以通过增加工人或者是延长工作时间来提高产品的产量，增加企业利润，这种方式是我国企业目前使用较多的方式。但是从长远考虑，我国的人口红利不断降低，人口老龄化严重，通过增加工人的方式提高产量已经不再适合当前的企业生产模式。火工品行业对于生产安全极为关注，只有把好安全生产的关卡，才能保证企业的可持续发展，当前的手工生产方式依然存在诸多的安全隐患，生产人员的安全意识依然较为薄弱，很多不可控的安全因素依然存在，同时在质量检测的把控上更要依靠人员的技能水平，所以产品的生产质量较难把控，企业实际的生产能力较低，通过增加人员并不能提高效率。现阶段，我国的火工品行业未达到饱和的情况，当前的主要目标是提高产能，提高企业的生产效率。

火工品行业在实际的发展中，一定要注重自身对主力机械辅助工具的使用水平和效率，这样就能够有效地降低火工品行业发展中的危险性，既能够保障工作人员的生产安全性，又能够在极大程度上降低企业的人力资源成本，而在实际的主力机械臂使用过程中，企业一定要加强对相关工作人员的培训，定期组织工作人员学习专业的知识和技能，保障工作人员能够与时俱进，掌握先进的助力机械臂使用方式和相关注意事项，这主要是因为工作人员在实际的火工品生产过程中，发挥着主导地位，对整个生产的质量和安全性起着决定性的作用。同时，火工品生产过程中，有效地使用辅助机械，不仅仅能够提升整个生产的质量和安全性，还能够促进整个火工品生产自动化的发展，是提升企业市场竞争力的有效途径之一。除此以外，企业也可以通过这种方式，响应国家的安全生产号召和要求，为自身的长久发展打下坚实的基础。

根据我国最新印发的关于推进企业安全生产领域改革发展的文件，体现了对于安全生产的重视程度，内容更据标准化、制度化、具体化。各方面都能表现出国家对于企业安全生产的重视程度，对于操作人员安全的关注。利用助力机械等辅助生产工具，可以减少人员数量，也可以提高火工品行业的自动化生产的发展，同时能提高火工品的生产质量，对于企业安全生产提供保障，积极响应国家的相关规定。

4.助力机械臂在火工品行业的应用前景分析

随着火工品行业不断引进助力机械设备的使用，不但能提高我国国防业的产品生产效率，同时也符合国家的生产安全需求，促进我国国防工业的快速发展，在使用自动化设备后，第一能减少现场的操作工人，减少人工操作留下的安全隐患，减低安全事故的发生率，保障人身安全，保证企业的可持续发展。助力机械臂在火工品行业仍有较大的发展空间，当前处于一个初级阶段，要想实现自动化的生产，需要在当前的条件下，找到存在的问题，并对其进行研究。

5.结束语

通过以上内容我们可知：助力机械臂可以通过人工的简单操作，可自动完成复杂的工作，其灵活性和机动性，可以完全取代人工劳动，这样可以节省人力和时间成本。因其助力机械设备的特殊性能，可以应用到火工品的生产中，不但能提高企业的生产效能，还能保障企业的安全生产，降低安全事故的发生，促进企业的持续发展，满足我国国防军事的安全发展，希望以上内容能对相关单位和企业有所帮助，同时希望本文内容能对相关领域提供一定的理论依据，同时希望相关企业可以重视火工品的利用和发展，积极地应用助力机械臂，发挥其最大的效果。