|
|
ОглавлениеПрименение промышленных роботов. Предисловие Глава 1. Автоматизированные производственные системы и промышленные роботы Глава 2. Промышленные роботы в литейном производстве Глава 3. Промышленные роботы в автоматизации процессов нагрева и термообработки Глава 4. Автоматизация кузнечно-прессового оборудования Глава 5. Автоматизация сварки промышленными роботами Глава 6. Обслуживание металлорежущих станков Глава 7. Автоматизация сборочных операций Глава 8. Автоматизация нанесения защитных покрытий Глава 9.Роботизированный технический контроль Глава 10. Автоматизация транспортно-складских работ Глава 11. Гибкие производственные системы и заводы-автоматы Глава 12. Оценка экономической эффективности промышленных роботов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ2.1. Роботизация операций в литейном производствеПрименение роботизированных технологических комплексов в литейном производстве охватывает все виды операций: их применяют для автоматизации изготовления литейных форм, при простановке стержней в формы, сборке форм со стержнями, изготовлении стержней, заливке форм, очистке, обрезке, обрубке, зачистке отливок, транспортных операций и т.д. На участках литейного производства роботы выполняют следующие операции: • при изготовлении форм и стержней — опрокидывание подмодельных плит, обдувку форм, стержней и стержневых ящиков, окрашивание форм и стержней; • очистке, обрубке и зачистке отливок — навешивание и съем отливок с подвесок дробеметных камер, манипулирование пескоструйным или дробеструйным пистолетом, обдув полостей отливок после обрубки, зачистки и удаления стержней; • центробежном литье — заливку формы, удаление и передачу отливок на транспортное средство, очистку и окраску форм; • литье по выплавляемым (выжигаемым) моделям: нанесение обмазки, обсыпки, передача и транспортирование модельных блоков; навешивание и снятие с подвесок цепного конвейера моделей литниковых чаш, наборов модельных звеньев, колпачков, оболочек и форм; обмазку оболочек модельным составом, захватывание, перенос и установку блоков на полуавтоматы для отделения отливок от керамики и на обрезные прессы, предназначенные для отделения отливок от литниковых систем; • литье в кокили автоматизируют укладку стержней, заливку форм, извлечение и передачу отливок; • автоматизации процессов литья под давлением (ЛПД) используются для смазки, охлаждения и обдува пресс-форм, дозирования и заливки расплава, извлечения и переноса отливок к устройствам охлаждения и обрубки; • контроле качества отливок автоматизируют процессы захватывания, транспортирования и манипулирования отливками перед рентгеновскими камерами, источниками радиоизотопного излучения и другими средствами контроля. Для этих целей применяют промышленные роботы различных типов: Unimate, Versatran, Авеа, «Универсал-15», «Универсал-40» и другие модели универсальных ПР, а также 24 модификации роботов агрегатной гаммы ЛМ40Ц47.00. Кроме того, для автоматизации операций в литейном производстве применяют и автооператоры различных конструкций и назначения: автооператоры-заливщики, автооператоры-смазчики и т.п. Автоматизацию транспортных операций осуществляют средствами непрерывного транспорта, реже — транспортными промышленными роботами (см. подраздел 2.5 и [18, 20]). 2.2. Автоматизация изготовления форм и стержнейАвтоматизация процессов машинной формовки осуществляется на автоматизированных линиях или РТК, предназначенных для автоматического изготовления нижних и верхних полуформ на серийно выпускаемых формовочных машинах. Автоматизированная линия для изготовления оболочковых форм из сухих термотвердеющих смесей в условиях массового и крупносерийного производства (рис. 2.1) состоит из машины 7для изготовления оболочковых форм и установки 10 для их сборки. Машина 7 представляет собой четырехпозиционную карусельную установку с газовым обогревом моделей и полуформ. Она снабжена загрузочным бункером и автооператором 8 для съема полуформ с модельной плиты. Оболочковые формы формируют гравитационным способом с помощью поворотного бункера с шиберным секторным затвором. Готовая оболочка за фланец захватывается автооператором (для этой цели может быть применен и ПР), кантуется разъемом вверх и устанавливается на приемный стол. При опускании приемного стола оболочку укладывают на направляющие штангового конвейера, который вместе с кантователем полуформ, дозатором для нанесения клея на разъем нижней полуформы, установкой для сборки полуформ и четырехпозиционным агрегатом для их прессования входит в состав установки10. Стержни устанавливаются оператором при перемещении полуформ на штанговом конвейере. Готовые формы выталкиваются из агрегата прессования на подставку. Производительность линии 35 форм в 1 ч. Размер форм 800 х 600 х 400 мм (длина х ширина х высота). Температура моделей регулируется автоматически. Рис. 2.1. Автоматизированная линия для изготовления оболочковых форм: 1 — гидростанция; 2, 3, 4 — электрошкафы; 5 — гидростанция; 6 — стол; 7 — машина для изготовления оболочковых форм; 8 — автооператор для съема полуформ; 9 — пульт управления линией; 10 — установка для сборки и склеивания форм Роботизированные комплексы машинной формовки располагают у литейного конвейера, являющегося общим транспортным средством в литейных цехах [2]. Рис. 2.2. Роботизированный комплекс машинной формовки: 1 — формовочная машина для изготовления верхних полуформ; 2 — ПР; 3 —оператор РТК; 4 — приемные ролики; 5 — формовочная машина для изготовления нижних полуформ; 6 — поворотное устройство; 7 —конвейер; 8 — пустая опока; 9 — нижняя полуформа; 10 — захватное устройство ПР; 11 — верхняя полуформа; 12 — маркировщик РТК машинной формовки приведен на рис. 2.2. Формовочная машина 5 служит для изготовления нижних полуформ 9, формовочная машина 1 — для изготовления верхних полуформ 11. Промышленный робот 2 обслуживает формовочные машины и литейный конвейер, обеспечивая попеременную передачу полуформ от машин на литейный конвейер 7и подачу на машины пустых опок 8. Захватное устройство робота 10 обеспечивает захват пустых опок и полуформ за цапфы. Формовочная машина 5 снабжена поворотным устройством 6, служащим для кантования полуформы, вытяжки модели и выдачи полуформы на приемные ролики 4. Для контроля целостности отпечатка полуформ предусмотрены специальное контрольное устройство и автоматический маркировщик 12, наносящий метки на бракованные полуформы. Оператор 3 наблюдает за работой РТК. В РТК автоматизированы следующие операции: • подача пустой опоки на стол формовочной машины изготовления нижней полуформы; • обдув и опрыскивание модели разделительным флюоресцирующим составом; • уплотнение смеси встряхиванием и прессованием; • кантование полуформы и протяжка модели; • захватывание полуформы роботом и передача ее на литейный конвейер; • захватывание роботом пустой опоки и передача на формовочную машину изготовления верхней полуформы; • изготовление верхней полуформы и передача ее на литейный конвейер; • бесконтактный контроль качества и целостности отпечатка полуформ. Робот расположен между формовочными машинами и совершает маятниковые движения между ними в пределах зоны обслуживания. Цикл его работы составлен таким образом, что когда происходят уплотнение и изготовление полуформы на одной машине, он выполняет работу по подаче и манипулированию с полуформой и пустой опокой для другой машины. Возможна компоновка РТК с двумя конвейерами: одного для пустых опок, а другого — для полуформ. Опоки перед подачей к роботу должны быть ориентированы и расположены на конвейере в определенной последовательности. Бесконтактному контролю целостности отпечатка подвергаются нижние и верхние полуформы. Перед формовкой на модель наносится специальный флюоресцирующий разделительный состав, который в процессе уплотнения впитывается формовочной смесью на глубину 1—3 мм и переносится на отпечаток и лад полуформы. Если в процессе вытяжки модели образуются подрыв и нарушение целостности отпечатка, то поверхностный слой смеси, пропитанный флюоресцирующим составом, нарушается, и обнажается (или, наоборот, закрывается) участок смеси, не пропитанный составом. Под действием света люминесцентных ламп смесь, пропитанная флюоресцирующим составом, начинает светиться. Устройство автоматического контроля целостности отпечатка форм фотоэлементами воспринимает свечение флюоресцирующей смеси (рис. 2.3). При прохождении полуформы имеющей подрыв 2, свет от источника 3 не отражается от дефектного участка вследствие того, что смесь не пропитана флюоресцирующим составом и не люминесцирует. Поэтому между анодом А и катодом К фотоэлемента 4 ток от источника питания 5 не проходит и регистрирующий прибор 6 не дает показаний. Цепь усилитель 7 — электромагнитное поле соленоида 8 разомкнута. При этом нормально открытые контакты реле замыкают цепь сумматора 9, катушка 10 контактора обесточена. При подходе полуформы к позиции контроля конечный выключатель 11 замыкает свою цепь и подает электрический сигнал в сумматор 9 сигналов. Если полуформа не имеет подрывов, налипаний и других дефектов на отпечатке и ладе, то сумматор 9 не выдает сигнал и реверсивный двигатель 12 привода маркировального груза не включается, а груз находится в верхнем исходном положении. Если полуформа имеет дефект, то в сумматоре 9 происходит сложение сигналов, а на его выходе появляется сигнал, дающий команду на включение двигателя 12. Маркировальный груз быстро падает и наносит метку на бракованной полуформе или разрушает ее. После нанесения бракующей метки и прохождения полуформы конечный выключатель 11 вновь подает сигнал и двигатель 12 начинает вращаться в противоположную сторону, поднимая маркировальный груз. Рис. 2.3. Устройство автоматического контроля целостности отпечатка форм: 1 — полуформа; 2 — подрыв (повреждение поверхности); 3 — источник света; 4 — фотоэлемент; 5 — источники электропитания; 6 — регистрирующий прибор; 7 — усилитель; 8 — соленоид; 9 — сумматор; 10 — катушка контактора; 11 — конечный выключатель; 12 — электродвигатель; А — анод; К — катод; R — сопротивление; С — конденсатор Автоматическое маркировочное устройство (рис. 2.4) имеет арочную конструкцию и располагается над литейным конвейером. В опоре 4 выполнено резьбовое отверстие со вставленным в него винтом 5. На нижнем конце винта предусмотрен горизонтальный кронштейн 12, к которому прикреплены набор люминесцентных (или других) ламп 17 и батарея фотоэлементов 16. Винтом 5 регулируется высота расположения люминесцентных ламп и фотоэлементов над ладом полуформы 2, лежащей на тележке 1 литейного конвейера, перемещающейся по рельсовому пути 14. Для нанесения меток на полуформы, на отпечатке или ладе которых имеются дефекты Б и В, служит тяжелый маркировальный груз 15, подвешенный на шкиве 7реверсивного двигателя 9. Сигнал от фотоэлементов 16 поступает в преобразователь 6, усилитель 18 и сумматор 8. Сигнал от конечного выключателя 13 о прибытии полуформы через преобразователь 11 и усилитель 10 также поступает в сумматор 8. Для исключения влияния освещенности и запыленности цеха предусмотрен светозащитный экран 3. Рис. 2.4. Автоматическое маркировочное устройство: I — тележка литейного конвейера; 2 — полуформа; 3 — светозащитный экран; 4 — опора; 5 — винт; 6 — преобразователь; 7 — шкив; 8 — сумматор; 9 — реверсивный электродвигатель; 10 — усилитель; II — преобразователь; 12 — кронштейн; 13 — конечный выключатель; 14 — рельсовый путь; 15 — маркировальный груз; 16 — батарея фотоэлементов; 17 — набор люминисцентных ламп; 18 — усилитель; Б, В — дефекты; V — относительная скорость перемещения опоры При наличии микропроцессора сигналы от фотоэлементов подаются в блок сравнения, где производится сопоставление закодированного качественного изображения полуформы с фактическим. В результате сравнения изображений устанавливается соответствие полуформы качественным критериям или она маркируется как бракованная. Автоматизация процессов изготовления стержней, их простановки и сборки форм осуществляется с помощью РТК и автоматических линий. Роботизированные комплексы изготовления стержней и сборки полуформ, разработанные в Словакии и Японии, показаны на рис. 2.5. Роботизированный комплекс для изготовления оболочковых стержней в горячих стержневых формах (Словакия) приведен на рис. 2.5, а. Оболочковые стержни изготовляет машина SHALCO (Англия), автоматически выдающая их на фиксированную позицию в стержневом ящике. Робот 1 модели РR-16 (Словакия), перемещающийся по напольному рельсовому пути 2, захватывает стержень с выдачного стола машины 7 изготовления стержней, переносит его и укладывает на плиту в рабочем пространстве пульверизационной камеры 3, где опрыскиваются стержни. После пульверизации робот укладывает стержень в ячейку круглого магазина 4, установленного на тактовом поворотном столе 5. По заполнении магазина 4 стержнями, оператор вручную навешивает магазин на крюк подвесного цепного конвейера 6, который доставляет магазин на участок сборки форм. Пустые магазины также доставляются к поворотному столу 5 конвейером 6, где рабочий освобождает магазин и фиксирует его на поворотном тактовом столе. Наибольший размер стержней 450x400x100 мм, масса 5—15 кг, температура поверхности до 300 °С. Время цикла 2—4 мин. РТК обслуживает один оператор, снимающий и устанавливающий магазины на тактовый стол и цепной конвейер и контролирующий качество изготовления стержней. Работа агрегатов, комплектующих РТК, синхронизируется системой управления робота РR-16. РТК для загрузки стержней в литейные формы (Словакия) показан на рис. 2.5, б. К роботу РR-16 тактовые конвейеры 9 подают кассеты 8 с ориентированными в ячейках стержнями, а также литейные формы 10. Робот 1 по программе вынимает стержни из кассеты 8и устанавливает их в соответствующие отверстия литейной формы 10. Правильность установки стержней контролируют фотодатчики, работающие «на просвет». РТК обслуживает один рабочий, контролирующий работу оборудования. Конвейеры движутся по командам системы управления ПР. Время установки одного стержня 20 с. РТК в составе промышленного робота и машины для изготовления оболочковых форм (Словакия) представлен на рис. 2.5, в. Робот 1 PR-16 снимает готовую форму 10 с фиксированной позиции тактового поворотного стола машины 11 и переносит на тактовый отводящий конвейер 9. Размер форм 600 x 540 x 70 мм, масса до 15 кг, температура свыше 150 °С. Цикл работы РТК (изготовление формы и установка на конвейер) 10 мин. Один рабочий обслуживает два РТК, осуществляя контроль за работой оборудования и качеством изготовления форм. Рис. 2.5. Примеры роботизированных технологических комплексов для автоматизации операций изготовления стержней и полуформ в литейном производстве: а — РТК для изготовления оболочковых стержней в горячих стержневых формах; б — РТК для загрузки стержней в литейные формы; в — РТК для переноса склеенных оболочковых форм; г — РТК для сборки полуформ; 1 — промышленный робот; 2 — рельсовый путь; 3 — пульверизационная камера; 4 — переносной круглый магазин для ориентированного расположения стержней; 5 — тактовый поворотный стол; 6 — цепной конвейер; 7 — машина для изготовления оболочковых стержней; 8 — кассеты со стержнями; 9 — тактовые конвейеры; 10 — литейные формы; 11 — машина для изготовления, сборки и склеивания полуформ; 12 — выдачной стол; 13 — контактная планка для включения обдува сжатым воздухом полуформ и форм в сборе; 14 — подвод сжатого воздуха при обдуве форм; 15 — полуформа; 16 — стол для укладки готовых форм с автоматическим шаговым подъемно-спусковым механизмом 17; 18 — захватное устройство промышленного робота; 19 — СПУ комплекса; I — позиция выдачного стола; II — позиция сборки и обдува форм; III — позиция укладки форм РТК для сборки полуформ (Япония) приведен на рис. 2.5, г. Робот устанавливает стержни в полуформу, снимает ее со стола выдачи и переносит на позицию сборки. Поверхность второй полуформы ПР опрыскивает склеивающим составом. Вторую полуформу робот кантует во время переноса и кладет на первую, а затем устанавливает в агрегат для сушки и прессования. Готовую полуформу робот переносит на отводящий конвейер. Автоматическая линия изготовления стержней, простановки в полуформы и сборки форм включает несколько роботизированных комплексов, объединенных литейными конвейерами [2]. Роботизированный комплекс изготовления песчаных стержней методом горячего твердения (рис. 2.6) включает две пескострельные стержневые машины 1 горячего отверждения стержней, ленточные транспортеры 3 приема стержней 7, робот-стержнеукладчик 4, подвесной транспортный конвейер 6, шкафы 2 энергопитания и управления. После раскрытия стержневого ящика стержень падает на ленточный приемный транспортер 3, поверхность которого выполнена из упругих элементов, и перемещается к приемной позиции робота. Рис. 2.6. Роботизированный комплекс изготовления стержней: 1 — пескострельная стержневая машина; 2 — шкафы электропитания и управления; 3 — ленточный транспортер; 4 — робот-стержнеукладчик; 5 — транспортная плита; 6 — подвесной транспортный конвейер; 7 — песчаные стержни Захватное устройство робота снабжено ориентирующим вакуумным приспособлением, с помощью которого осуществляются захват, фиксация стержня 7 и передача его на транспортную плиту 5 подвесного конвейера 6. Принцип работы ПР маятниковый. Робот установлен в центре между двумя стержневыми машинами и осуществляет захват, транспортировку и укладку стержней на конвейер от обеих стержневых машин. Движения робота, приемных ленточных транспортеров и подвесного конвейера синхронизированы. Внимание! Авторские права на книгу "Применение промышленных роботов. Учебное пособие" (Козырев Ю.Г.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
