淺談桁架機械手對工廠自動化改造升級的意義

柏智超 李伶

摘 要：桁架機械手作為工業(yè)機器人的一種，由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本投入相比偏低，產(chǎn)出明顯，是未來工廠自動化升級改造的主要對象。

關(guān)鍵詞：桁架機械手;工廠自動化;改造升級

桁架機械手是一種建立在空間笛卡爾直角坐標(biāo)系系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對工件進(jìn)行工位調(diào)整、搬運，或?qū)崿F(xiàn)工件的軌跡運動等功能的全自動工業(yè)設(shè)備。其控制核心通過工業(yè)控制器（如：PLC，運動控制，單片機等）實現(xiàn)，通過控制器對各種輸入信號（各種傳感器，按鈕等）的分析處理，做出一定的邏輯判斷后，對各個輸出元件（繼電器，電機驅(qū)動器，指示燈等）下達(dá)執(zhí)行命令，完成X，Y，Z三軸之間的聯(lián)合運動，根據(jù)實際工況及加工工藝調(diào)整機械手完成相應(yīng)操作，以此實現(xiàn)一整套的全自動作業(yè)流程?！?】

機械手首先在美國開始研制，其在國外有較完善的運用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在世界知名的桁架機械手廠家有威猛機械手WITTMANN、庫卡機械手KUKA、有信機械手Yushin、哈模機械手HARMO、星塔機械手STAR等廠家，這些廠家的機械手在專業(yè)領(lǐng)域有著豐厚的技術(shù)積累。目前，中國使用的工業(yè)機器人中 40%左右為桁架機器人，桁架機器人是中國工業(yè)機器人市場上銷量最大的機器人類型。伴隨著汽車領(lǐng)域近幾年的熱潮，桁架機器人必將迎來更大的市場機遇。

目前，中國制造業(yè)普遍處于供應(yīng)鏈中下游，整體利潤偏低，因此對成本變化比較敏感。面對成本增長，尤其是勞動力成本的快速上漲，越來越多的企業(yè)正在進(jìn)行或考慮“機器換人”。但面對初期投入過大的問題，又有很多企業(yè)望而卻步，投入桁架機械手會對自身產(chǎn)能有多大的提高，一次性投資這么多對企業(yè)有沒有回報，多長時間有回報，這些都是企業(yè)帶頭人首先關(guān)注的事情。

以作者實際工作遇到的情況來舉例說明，我公司承接某曲軸廠產(chǎn)線產(chǎn)能升級項目，原人工制造曲軸數(shù)量為每天60-70根，操作工8人，升級成桁架機械手自動搬運產(chǎn)線后，每天產(chǎn)量提高到140-150根，且機床操作工數(shù)量減少到4人，按華北地區(qū)來說，一個數(shù)控機床操作人員的平均月工資5000～6000元，如果使用300萬左右的桁架機器人代替工人，按月薪5000元，一年6萬計算，原單條產(chǎn)線人工費用為48萬，升級為桁架機械手后人工費用減少為24萬，由于產(chǎn)量翻倍，再加上地方政府政策扶持，2-3年左右可基本收回投資。

桁架機器人作為工業(yè)機器人的一類，自身同樣具備工業(yè)機器人的優(yōu)良特性：可以24小時連續(xù)工作，故障發(fā)生率低，精度高，容易維護(hù)，且易于管理。使用專業(yè)的桁架機械手能極大提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)省力化的勞動作業(yè)。因此，“機器換人”對制造企業(yè)來說，盡管一次性投入較高，但就長遠(yuǎn)而言，企業(yè)成本節(jié)約效果明顯，且極大緩解了制造企業(yè)面臨的人員問題，從而提升企業(yè)的競爭力。

現(xiàn)如今桁架機械手在工廠生產(chǎn)的各方面發(fā)揮著至關(guān)緊要的作用，而未來桁架機械手必然會實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化升級從而實現(xiàn)智能化、小型化和多樣化的轉(zhuǎn)變，這也是時代發(fā)展下對桁架機械手的要求決定的。

隨著我國人口紅利消失，勞動力人數(shù)進(jìn)入下行通道，制造業(yè)工人成本持續(xù)增加。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，機器人投資回收期強相關(guān)于機器人使用密度，密度越高，自動化滲透率越高。從國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)來看，生產(chǎn)工人年薪持續(xù)上漲?！?】

在社科院發(fā)布的《藍(lán)皮書》指出我國在自2020年后十年勞動年齡人口將年均減少790萬人，未來降幅將繼續(xù)增加。預(yù)計2021年3C電子制造業(yè)機器人投資回收期將縮短到1年，自動化率持續(xù)提高?！?】

由此可見在不遠(yuǎn)的未來，桁架機器人等智能自動化設(shè)備將更多的出現(xiàn)在工廠中，甚至是千家萬戶。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱桂艷.桁架機械手電氣與控制系統(tǒng)設(shè)計[D].沈陽：東北大學(xué)，2018.

[2]趙杰等.中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點[R].中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2020年）.中國機電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會.2020：50-51.