|
|
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 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ4.1. Технологические особенности ковки и штамповкиАвтоматизация ковки и штамповки с помощью роботов осуществляется путем создания РТК для разделения исходных материалов, листовой штамповки, холодной и горячей объемной штамповки, ковки, прессования изделий из порошков и пластмасс. Различия в протекании технологических процессов обработки давлением, в конструктивно-технологических параметрах кузнечно-прессового оборудования (КПО) и в степени его подготовленности к стыковке с ПР обусловливают необходимость разнообразия средств механизации и автоматизации кузнечнопрессовых машин и РТК. Холодная штамповка (листовая и объемная) характеризуется: • кратковременностью рабочей операции; • стабильностью формообразования; • значительными изменениями формы изделия от перехода к переходу; • повышенным уровнем вибраций и наличием ударных нагрузок. Основные требования к роботам: быстродействие, легкая переналаживаемость, возможность смены захватных устройств, точность перемещений подвижных органов. В наибольшей степени этим требованиям отвечают программируемые пневматические ПР, обеспечивающие взятие заготовок с фиксированной позиции, подачу в штамп и съем отштампованной детали. Горячая объемная штамповка и ковка характеризуются: • необходимостью нагрева заготовок и поддержания ковочных температур в процессе обработки, что требует минимального времени для переноса заготовки из нагревательного устройства в зону обработки; • выполнением многопереходной обработки на одной машине; • значительным изменением формы изделия в процессе обработки на одной машине; • наличием ударов, вибраций, загазованности и теплового воздействия на окружающие объекты. Применяемые роботы должны быть защищены от негативных последствий, связанных с особенностями процесса обработки, и обеспечивать высокую скорость перемещений подвижных органов, контроль температуры и фиксацию детали на всех этапах обработки. Молотовая штамповка и свободная ковка характеризуются теми же особенностями, что и горячая штамповка, но в связи с нестабильностью процессов обработки требуется вмешательство человека-оператора в их управление. Уменьшение трудоемкости вспомогательных операций достигают применением манипуляторов с ручным управлением (в том числе шарнирно-сбалансированных) и ковочных манипуляторов. Для автоматизации свободной ковки широко применяют манипуляторы с интерактивным управлением. Отдельные рекомендации по составу оборудования и оснащению его известными моделями промышленных роботов приведены в табл. 4.1. Детали, рекомендуемые для обработки в составе РТК. Высокие скорости обработки металлов давлением обусловливают ориентированную поштучную выдачу заготовок на загрузочную позицию. Форма заготовок и деталей, полученных на промежуточных переходах, должна быть такой, чтобы можно было передавать их с одной единицы оборудования на другую, а также осуществлять межоперационные перемещения и переориентацию в межштамповом пространстве при многопереходной обработке на одной машине с однозначной фиксацией объектов манипулирования на всех этапах обработки. Поэтому с помощью промышленных роботов (или автооператоров) целесообразно прежде всего автоматизировать операции загрузки-выгрузки простейших типов деталей, имеющих ясно выраженные базы и признаки ориентации, а также поверхности для надежного захватывания и удержания. Если в качестве исходного материала используют пруток, полосу или рулонную ленту и проволоку, — применять ПР для автоматизации загрузки-выгрузки нецелесообразно. В этом случае загрузка прессов автоматизируется с помощью валковых, клиновых, клещевых и шиберных подач. Изделие из рабочей зоны можно удалять «на провал», лотковым сбрасывателем, с помощью очередной подаваемой заготовки, сталкивающей изделие, автооператором («механической рукой»), или роботом-разгрузчиком. Таблица 4.1 Рекомендации по применению роботов для обслуживания кузнечно-прессового оборудования Характеристики деталей простейших видов, отвечающих перечисленным выше требованиям, представлены в табл. 4.2. При листовой штамповке к деталям и заготовкам предъявляют следующие дополнительные требования (являются общими при применении любых средств автоматизации вспомогательных операций — промышленных роботов, механических рук, различного рода подач и питателей): • детали, получаемые за несколько переходов, после завершения каждого перехода должны оставаться на нижней части штампа, занимая фиксированное положение; • заусенцы на заготовках не должны вызывать их взаимного сцепления при хранении в накопителе и на позиции выдачи; • отклонение от плоскостности и изменение размеров заготовки не должны превышать 2% от ее длины или ширины (в зависимости от направления подачи в рабочую зону пресса); • листовые заготовки из немагнитного материала во избежание слипания должны быть обезжирены перед подачей их на исходную позицию загрузки. Общие требования к оборудованию, оснастке и устройствам, комплектующим РТК. Чтобы кузнечно-прессовое оборудование можно было встроить в РТК, оно должно отвечать следующим основным требованиям (часть из них может быть реализована и на существующих моделях): • конструктивные элементы, исполнительные механизмы, форма и габаритные размеры рабочей зоны оборудования должны обеспечивать возможность загрузки-выгрузки деталей и отходов с помощью ПР, а также удобство визуального наблюдения за ходом процесса обработки; • оборудование должно быть оснащено датчиками, контролирующими исходное положение его рабочих органов и момент завершения технологической операции; • в системе управления и электроавтоматики следует предусматривать разъемы для линий сигналообмена, обеспечивающих синхронность работы с ПР и другим вспомогательным оборудованием, в том числе блокировку по командам от робота; • штамповочное оборудование ударного действия, за исключением высокоскоростных молотов, должно быть оснащено устройствами программирования энергии и числа ударов на технологических переходах штамповки; • система управления оборудованием должна обеспечивать контроль срабатывания устройств или механизмов выталкивания деталей (полуфабрикатов) из штампа и их фиксирования в определенном положении (или удаления из рабочей зоны). Таблица 4.2 Характеристика деталей простейших видов, рекомендуемых для обработки на кузнечно-прессовом оборудовании с применением промышленных роботов Штампы должны иметь трафареты, ловители, упоры или другие приспособления, обеспечивающие фиксацию и удержание заготовки после подачи ее ПР, а также датчики наличия и правильности установки заготовки в штампе. Необходимо предусматривать устройства выталкивания отштампованных изделий из инструмента с фиксированным их расположением (если не производится штамповка «на провал»). Контурные отходы, остающиеся на зеркале штампа, должны удаляться роботом или другими механизмами. При этом специальные датчики должны формировать сигнал об удалении отходов. Исходная позиция загрузки в питателях поштучной выдачи (бункерах, конвейерах, магазинах и т.п.) должна обеспечивать фиксированное и ориентированное положения заготовки. На исходной позиции загрузки или в захватном устройстве ПР необходимо размещать датчики контроля поштучной выдачи заготовок, формирующие блокировочный сигнал при захватывании двух и более заготовок или при их неориентированном положении. Промежуточные транспортные средства, соединяющие РТК, должны обеспечивать сохранение ориентированного положения заготовок и полуфабрикатов. В РТК для горячей штамповки расстояния от нагревательных устройств до кузнечно-прессовых машин должны быть минимальными для сохранения температурных режимов штамповки. Управление, диспетчирование и синхронизация работы оборудования, механизмов и устройств, комплектующих РТК, должны осуществляться по командам системы управления ПР. 4.2. Роботизированные технологические комплексыРТК для типовых операций в кузнечно-прессовом производстве в настоящей работе приведены применительно к основным видам КПО и операций. Операции разделения исходных материалов обычно осуществляют на оборудовании, работающем с непрерывным материалом (рулон ленты, бунт проволоки, полоса и т.д.). Такое оборудование нецелесообразно автоматизировать путем применения ПР. Они находят применение при загрузке ножниц штучными заготовками. Рис. 4.1. РТК на базе сортовых ножниц для резки листов и разделения круглого проката: а — планировка комплекса; б — промышленный робот; 1 — мерная тара для отрезанных заготовок; 2 — промышленный робот; 3 — тара для немерных отходов; 4 — электрошкаф комплекса; 5 — автоматизированный стеллаж для выдачи прутков (листов); 6 — роликовый конвейер; 7 — пульт управления; 8 — ограждение; 9 — ножницы; 10 — цепной конвейер РТК на базе сортовых ножниц для автоматизации разрезки листов или круглого проката с ориентированной укладкой в тару отрезанных заготовок показан на рис. 4.1. На позиции рис. 4.1, а приведена планировка комплекса. Заготовки поступают с автоматизированного стеллажа 5 на роликовый конвейер 6 к сортовым ножницам 9. Отрезанные заготовки падают на цепной конвейер 10, передающий их до упора на позиции захвата роботами 2, которые укладывают заготовки ориентированно в мерную тару 1. В состав РТК входит комплект датчиков внешней информации для проверки положения заготовки на конвейере и формирования командных сигналов на очередность работы роботов и оборудования. На рисунке 4.1, б показан робот, входящий в состав РТК, грузоподъемностью 250 кг, предназначенный для укладки сортовых и листовых заготовок и съема готовых деталей при обслуживании роликовых конвейеров правильных машин, листовых и сортовых ножниц и листоштамповочных прессов. Поворотная колонна и насосная станция установлены на общем основании. На конце выдвижной руки закреплена регулируемая рама в виде четырех параллелограммов с электромагнитами. ПР может оснащаться клещевым захватом. Система управления позиционная цикловая. Ход руки вперед-назад 1200 мм, вверх-вниз 1000 мм. В конструкции ПР предусмотрена возможность ручного управления от кнопочного пульта. РТК для холодной и горячей штамповки формируют на базе прессов. РТК на базе однокривошипных прессов. На однокривошипных прессах простого действия выполняются листоштамповочные операции вырубки, пробивки, неглубокой вытяжки. Однокривошипные прессы двойного действия применяют при глубокой вытяжке и вырубке. Состав РТК на базе однокривошипного пресса простого действия показан на рис. 4.2. В РТК с однокривошипными прессами двойного действия дополнительно вводится установка для нанесения технологической смазки на заготовку перед штамповкой. Отштампованные детали или «отход» (в зависимости от того, как ведется штамповка) ПР выносит в специальную тару (на конвейер) или они идут «на провал» в тару (на склиз или транспортное средство), установленную под столом пресса. Состав операций, выполняемых ПР, зависит от его конструкции и наличия дополнительных вспомогательных устройств. В общем случае ПР выполняет одну из следующих операций: 1) захватывание заготовки с исходной позиции питателя, перенос ее в рабочую зону пресса и укладку в штамп; 2) захватывание отштампованного изделия и укладку его в тару (на транспортное средство). Рис. 4.2. Роботизированный технологический комплекс на базе однокривошипного пресса простого действия: 1 — электрошкаф пресса; 2 — пресс; 3 — устройство поштучной выдачи заготовок; 4 — место установки тележки с тарой для отштампованных деталей; 5 — система управления ПР и РТК; 6 — датчики внешней информации; 7 — ограждение комплекса; 8 — промышленный робот ПР может захватывать и выносить из рабочей зоны пресса контурный отход. Тогда рядом с тарой для деталей устанавливают тару для отходов. РТК на базе двухкривошипных прессов простого действия обеспечивает автоматизацию листоштамповочных операций вырубки, пробивки, неглубокой вытяжки, формовки и гибки крупных деталей или деталей небольших размеров при установке на прессе двух штампов. Робот выполняет операции загрузки и (или) выгрузки пресса. При этом удаление отштампованной детали возможно «на провал». Планировка типовых РТК приведена на рис. 4.3. РТК на базе кривошипно-коленных чеканочных прессов. Чеканочные прессы применяют для калибровки, клеймения, чеканки, рельефной штамповки и правки деталей в холодном или горячем состоянии за одну технологическую операцию. Назначение ПР — оснащение прессов усилием 4 МН, составляющих большинство в общей группе этого оборудования. Автоматизируются операции установки и снятия средних и крупных изделий, поскольку загрузка-выгрузка небольших деталей обычно осуществляется с помощью механических рук и грейферных подач. Рис. 4.3. Роботизированные технологические комплексы на базе двухкривошипных прессов простого действия для одновременной штамповки двух (а) и одного (б) изделий: 1 — система управления промышленного робота; 2 — пресс; 3 — ограждение комплекса; 4 — промышленный робот; 5 — место установки тележки с тарой для отштампованных изделий; 6 — магазинное устройство поштучной выдачи заготовок; 7 — заготовки В состав РТК (рис. 4.4) помимо пресса входят: специальный бункер, выбирающий заготовки из «навала» и поштучно подающий их к ориентирующему устройству; робот, выполняющий загрузку-выгрузку пресса; тара или транспортное средство для удаления изделий; набор датчиков внешней информации; комплект сменных захватных устройств. Если операция производится над заготовкой в горячем состоянии, то в комплект РТК вводят нагревательное устройство с механизмом поштучной выдачи заготовок и установку для подачи технологической смазки в штамп и сдува окалины. Внимание! Авторские права на книгу "Применение промышленных роботов. Учебное пособие" (Козырев Ю.Г.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
