Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

И р одо л же н и е табл. 1§

Из приведенных данных видно, что измерительные машины имеют огромное значение для комплексной автоматизации произ­ водства, поскольку без них невозможно контролировать резуль­ тат работы станков с программным управлением. Внедрение стан­ ков с программным управлением и связанных с ними измеритель­ ных машин позволит строить адаптивные системы программного управления, которые смогут взаимодействовать с внешней средой, меняющейся непредусмотренным образом.

40.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

ВСИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Роботы в литейном производстве

Промышленные роботы в настоящее время находят широкое применение в литейном производстве, однако не во всех процессах, а в основном для обслуживания машин литья под давлением.

Они успешно используются для извлечения отливок из ко­ кильных машин и дальнейшей обрубки литников, при литье по выплавляемым моделям и оболочковом литье, для пескоструйной очистки отливок и для их дробеструйной обработки с целью упроч­ нения.

Заинтересованность фирм в приобретении роботов для литей­ ного производства по материалам зарубежной печати становится ощутимой примерно с 1965— 1966 г. Например, в 1967 г. на одном из крупнейших заводов литья под давлением в США (Ныо-Джерси) были установлены три стандартных робота Unimate Магк II для разгрузки литейных машин, а в дальнейшем диапазон их исполь­ зования значительно расширился.

Применение роботов в литье под давлением имеет свои харак­ терные, положительные стороны. Например, устойчивость режима работы машины, стандартность условий съема отливок со штырей пресс-формы в течение всего рабочего периода, обеспечивающая стабильность температуры формы, а следовательно, и качества отливок.

402

Робот может работать 24 ч в сутки в течение семи дней недели, нуждаясь только в. регулярном профилактическом ос­ мотре и уходе. Робот можно легко и быстро перепрограммировать, его использование также выгодно не только в условиях крупно­ серийного и массового производства, но и при частой смене видов производимой продукции на машинах литья под давлением, т. е. при серийном производстве. Ниже приведено описание работы робота по обслуживанию машины литья под давлением с усилием запирания 800 тс и горячей камерой сжатия. Когда пресс-форма машины открывается, рука робота Unimate подвигается к прессформе, захват входит в нее и зажимает литник отливок, массой около 34 кг. Затем робот производит операцию проверки целост­ ности извлеченных отливок. Если отливка вышла из формы це­ ликом, то робот дает машине команду на повторение рабочего цикла. Если из пресс-формы извлечена не вся отливка, то процесс работы прерывается и производится необходимая отладка. Как только начинается новый рабочий цикл, рука робота погружает отливку в охладительную ванну, а затем подает ее под обрезной пресс, устанавливая ее в матрицу пресса. Удельное давление на отливку пальцев захвата робота составляет примерно 4,2 кгс/см2. Робот Unimate применяется также для поочередного обслуживания двух машин литья под давлением на Чикагском заводе, на метал­ лообрабатывающем заводе Metallworken в г. Вестерас (Швеция) и на других предприятиях США и Западной Европы. Рука робота извлекает отливку из пресс-формы, как только последняя откры­ вается, устанавливает ее перед контрольным датчиком инфракрас­ ного излучения для определения целостности отливки, затем опус­ кает в бак для охлаждения, после чего устанавливает ее на кон­ вейер, а затем поворачивается к рядом стоящей машине для вы­ полнения тех же операций с другой отливкой. Характерно, что установка робота не потребовала изменений в расположении про­ чего оборудования и литейных машин. Поворот робота ко второй машине и начало следующего цикла его работы производятся только после получения им от соответствующего датчика сигнала об окончании предыдущей операции.

Автоматизация процесса литья под давлением при помощи робота удобна и выгодна при серийном производстве, так как он легко программируется по контрольным точкам, индивидуальным для каждой новой отливки. Способ автоматизации, при котором отливки просто падают из пресс-формы в ванну, не позволяет проконтролировать их целостность. Большое значение имеет также и то обстоятельство, что робот легко можно запрограммировать на управление смазочным пистолетом, с таким расчетом, чтобы он наносил смазку только на ту поверхность пресс-формы, где это необходимо. Робот может также наносить смазку во время рабочего цикла с помощью кисти, поэтому не требуется делать перерыва в работе машины. Время, необходимое для составления программы, составляет всего несколько минут. Наладка же автоматического

механического и пневматического смазочного оборудования за­ няла бы несколько дней. Наконец, робот имеет еще одно преиму­ щество: при передаче отливок на обрезной пресс он всегда по­ стоянно ориентирует их в пространстве в нужном положении, тогда как на конвейер, проходящий через охладительный бак, отливки падают беспорядочно.

На'заводе фирмы «Allen Stevens Согр.» (США) эффективно используется робот Unimate, обслуживающий машину литья под давлением. Он извлекает отливку из пресс-формы, проносит через оптическое устройство для контроля ее целостности, и, если отливка вышла из пресс-формы полностью, подает сигнал машине на повторение цикла. Затем поворотом кисти на 90° робот ориен­ тирует отливку в горизонтальной плоскости и подает ее к обрезному прессу за литник. После обрезки робот продолжает удерживать литниковую систему отливки, выносит ее из зоны пресса, повора­ чивается и опускает ее на скрап-конвейер. Далее, поворачивая кисть на 90°, он возвращается в исходное положение, при полу­ чении сигнала об окончании предыдущей операции, возобновляет цикл работы.

В результате применения роботов производительность машины литья под давлением на этом предприятии повысилась с 215 от­ ливок в час (при обслуживании машины вручную) до 330 отливок в час. Часовая стоимость эксплуатации роботов менее двух долла­ ров при работе в одну смену и менее одного доллара при трехсмен­ ной его эксплуатации (в стоимость эксплуатации робота включаются профилактические осмотры и ремонты, расходы по его содержанию и на замену деталей). Швейцарская фирма «Buller» применяет на одном из своих заводов манипуляторы и роботы с программным управлением, в частности, один робот Unimate. Основной целью использования роботов по свидетельству фирмы является повы­ шение производительности, улучшение'условий труда рабочих и повышение техники безопасности при литье под давлением.

Некоторые фирмы считают, что роботы имеют следующие не­ достатки: а) высокую стоимость; б) сложность устройства, которая требует для его обслуживания высококвалифицированного пер­ сонала; в) необходимость наличия значительных производствен­ ных площадей для установки робота и возможность использования его лишь при сравнительно простой конфигурации отливок.

Крупнейшие американские автомобилестроительные и маши­

Motors» и др. В настоящее время фирма «General Motors» экс­ плуатирует роботов для извлечения отливок из пресс-форм машин литья под давлением и для сварочных работ.

Фирма «Buller» (Швейцария) применяет робот типа Simpltran 500 для обслуживания машины литья под давлением. На за­ воде фирмы этот робот работает с горячекамериой машиной с уси-

404

лием запирания 160 тс. Робот выполняет следующие операции: захват и удержание отливки; удаление ее из пресс-формы; опуска­ ние отливки в ванну с водой для охлаждения; установку отливки иа стол перед обрезным прессом.

В некоторых конкретных случаях одна установка литья под давлением и обрезной пресс обслуживаются двумя роботами Simpltran. При этом один робот снимает отливки с машины и уклады­ вает их на конвейер, транспортирующий их в охладительную ванну, расположенную на площадке обрезного пресса, другой — подает отливки из ванны к обрезному прессу. Такая установка используется при работе робота с машинами производительностью до 400 циклов в час и с расстоянием между центрами плит и краем станины от 100 до 125 мм.

Установки с роботами Versatran 500Р используются для более крупных машин производительностью до 200 циклов в час. При этом робот обслуживает одну машину. Его устанавливают на на­ правляющих рельсах, расположенных перпендикулярно к оси станины машины. Передвигаясь по направляющим, робот достав­ ляет снятую с пресс-формы отливку к обрезному прессу.

На выставке 1970 г. в г. Кливленде (США) в связи с ежегодным конгрессом по литью под давлением фирмой «AMF Thermatool Sue.» был экспонирован робот Versatran Е с новой позиционной системой управления модели 302. Соответственно типовой про­ грамме, демонстрировавшейся на выставке, после автоматического определения целостности снятой с пресс-формы отливки, робот переносил негодную отливку на скрап-конвейер, а годную отлив­ ку — в специальную тару, в заданном положении.

Накопленный за восемь-девять лет опыт использования про­ мышленных роботов в литье под давлением позволил системати­ зировать все существующие производственные варианты приме­ нения их, выделив следующие,'наиболее типичные.

1. Съем отливки с одной машины и укладка ее в тару, иногда может потребоваться охлаждение в ванной. Для выполнения этих несложных операций робот должен иметь запоминающее устрой­ ство для программ примерно из десяти перемещений при системе позиционного управления, обладать возможностью осуществить два или три движения руки с 2—3 положениями по каждой из осей и 2—3 позициями поворота кисти и ее наклона. Производи­ тельность машины, достигнутая при такой установке, состав­ ляет до 900 циклов/ч, в зависимости от расположения оборудо­ вания.

2.Съем отливок с двух машин литья под давлением поочередно

иустановка их в тару с охлаждением или без него. При этом ро­ боту необходима программа приблизительно из 16 перемещений: два-три горизонтальных и два-три вертикальных движения, а

также три качания руки, плюс две позиции наклона кисти (в за­ висимости от особенностей пресс-форм и необходимости охлажде­ ния отливок). Отливаемые детали должны быть однородны по

405

конфигурации. Примерная производительность каждой маши­ ны—250 цпклов/ч.

3.Съем отливки с одной машины, отделение литниковой си­ стемы и укладка отливки на конвейер. Требования к программе аналогичны указанным в п. 1, и сверх этого робот должен удер­ живать литник во время обрезки. Достигнутая машиной произ­ водительность составляет примерно 420 циклов/ч.

4.Съем отливки с одной машины, охлаждение в ванне с водой, окончательная обрезка, съем отливки с пресса и установка на конвейер. Для выполнения этих операций требуется от 14 до 20 перемещений по программе (при позиционной системе управления роботом): два-три движения по каждой из трех осей перемещения

руки, два положения наклона кисти и два ее поворота. В этом случае необходимо тщательно проработать не только программу, по н расположение машины, штампов пресса, выталкивателей пресс-формы, а также способ удаления облоя из штампа пресса. Примерная производительность машины, достигнутая в этом слу­ чае, составила 250 циклов/ч.

5.Съем отливки и все последующие операции, плюс очистка

и(пли) смазка пресс-формы. Последнюю операцию выгодно осу­ ществлять при помощи робота только в том случае, если это не снижает производительности машины. Данная типизация опера­ ций, выполняемых им, позволяет разработать типовые программы для стандартных роботов, выпускаемых для обслуживания ма­ шин литья под давлением, а также, по всей вероятности, и кокиль­ ных машин.

Для выбора оптимальных, с точки зрения производственных условий и экономики, типа и конструкции робота представляют интерес сравнительные характеристики роботов. Выяснилось, что робот Versatran при работе производит в 10 раз меньше шума, чем робот Unimate, затрачивая при этом наполовину меньше мощ­

ности при плавной работе. Однако Unimate с его большим радиусом действия может выполнять операции, недоступные небольшому роботу Versatran (минимальный радиус действия робота Unimate приблизительно равен максимальному радиусу действия робота Versatran). Но зато, благодаря меньшим размерам, Versatran требует для себя примерно столько же площади, сколько и опе­ ратор, обладая при этом таким же радиусом действия. Versatran имеет две системы управления: позиционную и непрерывную, или аналоговую, которая позволяет руке робота непрерывно следовать по заданной траектории, ускоряя или замедляя движение в соот­ ветствии с программой. Благодаря этому Versatran может окраши­ вать стержни или отливки (и выполнять другие подобные работы), что значительно сложнее осуществлять при позиционной системе управления.

Сопоставление и анализ работы роботов того и другого типа за ряд лет (с 1967 г.) провел A. Sanders — представитель фирмы «Allen Stevens Согр.» (США), единственной по его словам фирмы,

406