Материал: Курсовое проектирование по автоматизации, робототехнике и ГПС кузнечно-штамповочного производства. Антонов С.И., Бойко А.Ю

На основании анализа планировки и данных, полученных при анализе процессов и выборе структур, определяются основные параметры РТК и его составных частей, Рекомендуемая номенклатура параметров приведена в табл,23; (требуемые параметры отмечены знаком «+»), Составление технических заданий на проектирование РТК и его составных частей должно проводиться согласно ГОСТ.

Важное значение имеют вопросы обеспечения безопасности эксплуатации РТК. Должна быть предусмотрена сеть контрольно-блокировочных устройств, обеспечивающих следующие функции: невозможность включения пресса при нахождении в зоне штампа руки робота, выключение РТК при попадании в зону штампа посторонних предметов, выключение РТК при отсутствии заготовки и невыходе отштампованной детали из зоны штампа, а также при других повреждениях технических средств. Для РТК с применением ПР большой грузоподъемности требуется создание специальных ограждений и блокировок, предупреждающих доступ в рабочую зону ПР людей.

Для облегчения процесса проектирования РТК следует разработать классификаторы типовых РТК, В основу их построения должно быть положено следующее:

• по имеющимся исходным данным (параметры технологических процессов, деталей, оборудования) формирование требуемых параметров РТК и их составных частей, структурной схемы РТК, типажа вспомогательных устройств и др,;

• по имеющимся данным (параметры технологических процессов, деталей, оборудования) систематизация информации о наличии типовых РТК (наименование и состав конструкторской документации, держатель подлинников и др,),

Таблица 23

Номенклатура параметров, отражаемых в техническом задании

I, Определение требуемых параметров пр.

1. λпоз ≤ 0,1 мм,

2. тд + тзх ≈ 0,2 кг, Следовательно, грузоподъемность ПР должна быть не менее 0,2 кг.

3. Учитывая ограничения в зоне пресса (в виде направляющих колонок), заготовки надо подавать в матрицу при линейном перемещении руки.

4. Изменение формы заготовки после обработки не учитываем, так как ПР только загружает заготовки на пресс.

5. Существующая производительность неавтоматизированного процесса равна 8 дет/мин. Для получения экономического эффекта (из анализа ряда РТК штамповки) необходимо, чтобы производительность РТК была больше не менее чем на 20 %, Следовательно, требуемая производительность РТК должна составлять не менее 10 дет,/мин, Быстродействие пресса составляет 45,,,50 ходов в минуту, а время пластической деформации (выдавливания) равно 1,25 с. Следовательно, для получения необходимой производительности РТК требуется, чтобы цикл загрузки-разгрузки пресса был не более 4,75 с.

6. Для определения требуемой кинематической схемы ПР рассмотрим возможные траектории детали при перемещении между позициями МНУ штамп-тара. Учитывая ограничения в зоне пресса, предположительные размеры НПУ и тары, существующий процесс ручной загрузки-разгрузки пресса, при мем траекторию загрузки, показанную в табл, 24, УТД-5. Данная траекторий перемещения детали может быть легко реализована с применением ПР, имеющего цилиндрическую или прямоугольную систему координат. Так как по каждому перемещению траектории требуется две точки позиционирования детали, Г1Р может иметь цикловую систему управления.

Таблица 24

Виды условных траекторий движения деталей при загрузке-разгрузке прессового оборудования

II. Выбор структурной схемы РТК

Выбор схемы проводим согласно методике, изложенной в предыдущем разделе.

1. Для расчета (учитывая ограничения в зоне пресса) выбираются схемы РТК-2, РТК-3, РТКЛ, РТК-5, РТК-7.

2. В дополнение к ранее изложенным исходным данным .

Таблица 25

Технические характеристики ПР, применяемых при листовой штамповке мелких деталей

Решение данных задач возможно при рассмотрении следующих вопросов:

• установить номенклатуру и классификации параметров технологических процессов деталей, прессового оборудования, РТК, РТЛ, ПР, НПУ, захватывающих и транспортных устройств;

• установить критерии взаимосвязи между параметрами технологических процессов деталей, оборудования и параметрами РТК, РТЛ, ПР, НПУ, захватных и транспортных устройств;

• сформировать банк данных на параметры ТС и их конструкторскую документацию;

• разработать принципы кодирования и обработки информационных данных на ЭВМ;

• подготовить и выпустить руководящие материалы по сбору информационных данных;

• установить четкую организацию работ по оперативному обеспечению требуемой информацией предприятия.

Этап внедрения РТК может осуществляться при различных организационных структурах, Рассмотрим два варианта: внедрение ПР на новом производстве; внедрение ПР в действующее производство.

Исходя из опыта внедрения, можно рекомендовать бригадную форму организации внедрения РТК, Возглавлять такую бригаду должен ведущий специалист-разработчик РТК, К началу внедрения РТК должен быть разработан детальный план-график работ, предусматривающий быструю доработку оборудования и участка, стыковку технических средств, отладку и пусковые работы.

Некоторые предприятия организуют внедрение РТК с предварительной отладкой на свободных площадях с последующей передачей их пользователю, Такая форма более перспективна, она не требует прямого участия представите­ля пользователя.

Весьма перспективной формой в организации внедрения и эксплуатации РТК можно считать создание специализированных (участков) цехов. Суть ее заключается в том, что создаются спецслужбы роботизации, которые не только внедряют РТК, но и берут их в свое подчинение, получая на них определенную программу работ. Таким образом, создается особая форма в организации работ. Создатели РТК сами же их и эксплуатируют, приспосабливая под все более широкую номенклатуру деталей. Это тем более оправдано, что РТК, особенно в условиях мелкосерийного производства, необходимо постоянно дорабатывать (перестраивать), При этом труд эксплуатационников РТК коренным образом изменяется. От них требуется не только обслуживать работающие РТК, но и выполнять функции планирования, функции наладчика, разработчика.

12. РАЗРАБОТКА ТИПОВЫХ РТК ШТАМПОВКИ

Рассмотрим РТК, предназначенный для штамповки деталей типа «экран», на котором использован пресс КД2534, Масса заготовок 0,2 кг, размеры заготовок: 78x63x30, 78x59x30 и 78x31x30 мм. Образцы заготовок и деталей показа­ны на рис, 66; требуемая погрешность позиционирования заготовок в штампе + 0,1 мм.

Рис 66. Заготовки и детали типа «экран»

Типовой технологический маршрут изготовления «экранов» состоит из следующих операций: заготовительная, мойка, вырубка, термообработка, покрытие смазочным материалом, обратное выдавливание, фрезерование, пролижи, обрубка и рельефная формовка.

Из данного технологического маршрута можно выделить операции, которые выполняются на прессовом оборудовании: вырубка, обратное выдавливание, проколка, обрубка и рельефная формовка. Все эти операции можно автоматизировать и использовать для их выполнения ПР.

Создание РТК обратного выдавливания деталей типа «экран» можно разделить на два этапа:

принимаются: tрем = 0,5 ч; t_орг = 0,5 ч; tбр = 600 ч (для схем РТК-2, РТК-3); tбр = 400 ч (для схем РТК-4, РТК-5, РТК-7); tб,пер = 0,5 ч (для схем РТК-2, РТК-3); tпер = 1 ч (для схем РТК-4, РТК-5, РТК-7); tб,пер = 32 ч; а также па­раметры ПРРФ-201М, РФ-202М, МП-9С, «Ритм». Определяется коэффициент повышения производительности Кβ для всех РТК - время бесперебойной работы).

Подставим данные, получим: дня РТК-2, Кβ = 1,2; для РТК-3, Кβ =1,25; для РТК-4, Кβ =1,35; для РТК-5, Кβ =1,35; для РТК-7, Кβ = 1,4.

Согласно методике расчета экономической эффективности определяем эффективность РТК (тыс, руб,): для РТК-2 Э_Г = 4,7; для РТК-3 Э_Г = 4,3; лля РТК-4 Э_Г = 3,95; для РТК-5 Э_Г - 3,72; для РТК-7 Э_Г = 3,5.

Из условия максимальной эффективности выбираем схему РТК-2. Сопоставив полученные требования по п,1 и 2, выбираем ПР РФ-201М.

Выбранный робот имеет достаточную универсальность и небольшую стоимость (16000 руб.). Это дает возможность применять его на различных операциях листовой штамповки мелких деталей, Технические характеристики РФ-201М приведены в табл, 25.

Примечание, П - пневматический; ЭМ - электромеханический; Ц –цикловая.

З ахватное устройство выбрано из следующих соображений. Согласно требованиям технологии, заготовка изготовлена из немагнитного материала и перед процессом выдавливания ее смазывают, что не позволяет для захвата применять электромагнитный и пневматический схваты. Выбираем механический схват, изображенный на рис. 68.

Рис 67. Схват промышленного робота ИМ-1, РФ-202М, МП-9С и МП-11С

Для ориентации заготовок и подачи их в зону загрузки питателя выбрано пнбрационное загрузочное устройство ВПУ-400. Оно имеет следующие технические характеристики: диаметр чаши 402 мм; тип лотка спиральный; шаг спи­рали 40 мм; тип подвески направленный; частота тока 50 Гц; тип привода элек- громагнитный; число электромагнитов 3; размер бункера 405 х 212 мм; скорость движения заготовки ν = 0,02 м/с, Тип вибропривода ВПУ-250а.

Принцип работы РТК заключается в следующем (рис, 69), Заготовки, имеющие развальцовку, с одной стороны засыпаются в вибробункер загрузочного устройства (ЗУ) 1, которое осуществляет подачу их по направляющим 2 в ниппель 3, Робот 4 завершает захват заготовки из питателя ЗУ, отрабатывая комплекс приемов, устанавливает ее в рабочее гнездо матрицы штампа, возвращается в исходное положение и даст команду прессу на отработку рабочего Подл. В конце рабочего хода пресса съемник 7 штампа удаляет деталь с пуансона. Деталь, попадая в воздушную струю сопла 5 сбрасывающего устройства, направляется в улавливающее устройство, соединенное с приемной тарой 6, Далее цикл повторяется.

Рис 68. Структурная схема РТК выдавливания экранов

Циклограмма работы РТК показана на рис 70. РТК обеспечивает работу в автоматическом режиме при продолжительности цикла работы 6 с.

Рис 69. Циклограмма работы РТК выдавливания экранов

Доработка существующего оборудования велась в следующих направлениях. Во-первых, изменили положение матрицы штампа. Матрица линий штампа расположена под углом 45° к продольной оси. Такое расположение матрицы в штампе значительно облегчило труд оператора и создало улучшение при управлении оборудованием, Учитывая особенности конструкции рабочее гнездо матрицы было совмещено с ее поперечной осью (рис. 71). Во-вторых, была устранена разновысотность плоскостей матрицы и матрицы держателя, траектория движения руки робота находится в строго горизонтальной плоскости, и если по каким-то причинам деталь не будет удалена из зоны штампа, то это будет осуществлено рукой робота без нарушения цикла работы комплекса. В-третьих, удалены с траектории движения руки робота конструктивные элементы крепления штампа к столу пресса и увеличена рабочая зона штампа за счет подъема съемника деталей.

Взаимосвязь работы пресса, ПР и вспомогательного оборудования достигалась их установкой по разметочным координатным осям (рис. 72). Сначала проводилась взаимная установка лотка и ПР, Для этого на установочной плите 1 были нанесены две оси под углом 120°, В этих границах находятся предельные точки позиционирования робота. Пересечение осей дало координатную точку для установки робота 2, Позиционная площадка 3 лотка практически может быть установлена в любой точке на другой координатной оси. Закрепляя робот и лоток, проводили отработку цикла поворота колонны и регулирование точности углового позиционирования с помощью подвижных упоров конструк­ции ПР.

Рис 71. Координатные оси для установки оборудования РТК

После установки робота лоток стыковали с вибробункером, Затем рядом пробных пусков проверяли точность захвата заготовки роботом и проводили штифтовки базовых элементов ПР и лотка. Перемещением установочной плиты и корпуса руки проводили настройку позиционирования в продольном направлении. Затем установочную плиту монтировали на рабочий стол пресса. Высотные параметры системы были достигнуты за счет установки сменных про­кладок под базовую поверхность робота.

При установке ПР и вспомогательного оборудования определяли точность позиционирования заготовок. Рядом пробных бросаний заготовки, при которых она на 100 % ориентировалась в матрице штампа, была установлена предельная погрешность позиционирования заготовки относительно матрицы штампа. Она определяется наименьшей погрешностью позиционирования, полученной при загрузке указанных заготовок, и не должна превосходить ± 1,0 мм. Таким образом, точность установки позиционной площадки лотка вибробункера и робота, с одной стороны, и робота с матрицей штампа — с другой, не должна превышать этого значения, Значит, погрешность параметров РТК не должна быть ниже ±1,0 мм.

При создании устройства блокировки был проведен анализ каждой функции РГК с целью устранения всех возможных неполадок во взаимосвязи робота и обслуживаемого им оборудования, которые могут нанести серьезный ущерб.

Вибрационное загрузочное устройство не обеспечивает стабильной подачи заготовок в зону захвата робота из-за их некондиционности, а сортировка заготовок в этом случае экономически нецелесообразна. Поэтому, в зависимости от качества заготовок в лотке, первая их них может не досылаться до упора площадки позиционирования, а это приводит к неправильному захвату заготовки роботом, к сбою в работе РТК, Опытным путем или расчетом устанавлива­ется предельное число заготовок, при котором первая из них досылается до упора площадки позиционирования (оно равно семи). Для контроля предельного числа заготовок, находящихся в лотке, в нем установлен фото датчик, кото­рый в случае уменьшения числа заготовок ниже предельного подает команду на отключение РТК, Принципиальная схема фотодатчика изображена на рис, 73,

Фотодатчик служит для ограждения и работает следующим образом, Световой поток попадает на линзу, установленную в корпусе фото датчика, Линза фокусирует этот поток на фоторезистор R1, Под действием этого светового потока сопротивление фоторезистора уменьшается, Потенциал в точке R1 R2 увеличивается, далее он усиливается составным транзистором U1 U2 и открывает транзистор U3, на коллекторе которого создается потенциал, близкий к потенциалу земли, Если между осветителем и фотодатчиком находится не прозрачный объект, на коллекторе U4 сохраняется высокий потенциал.