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        機(jī)器人噴涂在鑄造行業(yè)中的應(yīng)用與創(chuàng)新

        2019-10-09 02:08:24賈秀芹姜亦曉原秀晶
        中國鑄造裝備與技術(shù) 2019年5期
        關(guān)鍵詞:砂型線型噴槍

        賈秀芹,姜亦曉,原秀晶

        (濰柴動力(濰坊)鑄鍛有限公司,山東濰坊 261100)

        按應(yīng)用場景分類,工業(yè)機(jī)器人主要分為焊接、裝配、噴涂、處理和搬運(yùn)五大類。其中,噴涂機(jī)器人則主要分為涂裝、點(diǎn)膠和噴漆;目前噴涂機(jī)器人主要應(yīng)用于3C行業(yè)(電腦、通訊、及電子產(chǎn)品領(lǐng)域)、汽車制造行業(yè)、夾具行業(yè)等。用機(jī)器人代替人工作業(yè)是目前工業(yè)自動化發(fā)展的趨勢。將噴涂機(jī)器人應(yīng)用于鑄造行業(yè)中,代替人工用于造型線型腔噴涂,把噴涂工人從惡劣的工作環(huán)境中解救出來,利用機(jī)器人噴涂型腔,不僅重復(fù)精度好,提高了工作的生產(chǎn)效率,降低了勞動成本,還提高了噴涂質(zhì)量。國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的總體水平在未來長期時(shí)間將處于穩(wěn)定上升區(qū),而兩極分化趨勢愈顯。

        1 造型線型腔噴涂設(shè)備介紹

        造型線型腔噴涂設(shè)備主要包括噴涂機(jī)器人系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、配套設(shè)施等,布局圖如圖1所示。

        噴涂簡要工作流程如圖2:造型線給出砂型對應(yīng)產(chǎn)品號——機(jī)器人控制系統(tǒng)讀取產(chǎn)品號調(diào)用相應(yīng)機(jī)器人噴涂程序——造型線給出允許噴涂信號——機(jī)器人開始噴涂——噴涂完畢——放行造型線——造型線移箱,開始下一個(gè)循環(huán)。

        圖1 系統(tǒng)布局圖

        圖2 系統(tǒng)流程圖

        1.1 噴涂機(jī)器人系統(tǒng)

        圖3 機(jī)器人本體

        噴涂機(jī)器人系統(tǒng)是噴涂工作的執(zhí)行者,由機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、示教器、管線包、噴涂夾具、機(jī)器人防護(hù)服等組成,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)噴涂、點(diǎn)火、火焰檢測等功能。機(jī)器人系統(tǒng)可儲存、調(diào)用多套不同產(chǎn)品工藝參數(shù),機(jī)器人收到切換品種信號時(shí),自動切換。

        機(jī)器人采用的是ABB六軸六關(guān)節(jié)機(jī)器人(圖3),每個(gè)軸又分別由伺服電機(jī)、減速機(jī)及其相應(yīng)的手腕體組成。由六個(gè)轉(zhuǎn)軸組成的空間六桿開鏈機(jī)構(gòu),理論上可達(dá)到運(yùn)動范圍內(nèi)空間任何一點(diǎn),每個(gè)轉(zhuǎn)軸均帶有一個(gè)齒輪箱,機(jī)械手運(yùn)動精度 (綜合)達(dá)正負(fù)0.05mm至正負(fù)0.2mm。

        1.2 噴涂系統(tǒng)

        噴涂系統(tǒng)可通過自動調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力間接調(diào)節(jié)涂料供給量和噴槍噴幅寬度,與機(jī)器人運(yùn)行路徑和速度匹配間接保證鑄型著膜均勻。噴涂系統(tǒng)原理圖如圖4所示,由涂料罐、涂料過濾系統(tǒng)、涂料攪拌系統(tǒng)、輸送裝置、自動噴槍、壓縮空氣控制系統(tǒng)、收集清洗桶、輸送管路、閥等組成。其中,涂料罐2套,1套用于噴涂時(shí)另一套可以進(jìn)行清洗和人工涂料準(zhǔn)備,手動切換。涂料罐設(shè)置有過濾網(wǎng)、取樣口和排污口;設(shè)置有自動攪拌裝置,防止涂料沉淀;設(shè)置有低料位檢測和報(bào)警裝置。涂料在涂料罐內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁?jīng)過濾后利用輸送裝置進(jìn)行輸送,經(jīng)調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓輸送到自動噴槍,霧化噴涂至砂型表面;系統(tǒng)設(shè)置堵槍檢測和報(bào)警裝置。

        圖4 簡要原理圖

        系統(tǒng)帶有噴槍清洗和管路清洗功能,生產(chǎn)期間停線時(shí)間過長,機(jī)器人自動行進(jìn)到清洗收集處,開啟噴槍泄壓,泄壓完畢進(jìn)行空氣反吹噴嘴或酒精清洗噴嘴,防止涂料沉淀和堵塞噴嘴。生產(chǎn)結(jié)束時(shí)手動開啟管路清洗功能,機(jī)器人自動行走至清洗收集器處,自動開啟卸料閥,排泄管路涂料;管路涂料排空完畢后開啟壓縮空氣閥,用壓縮空氣沖洗管路;空氣沖洗管路后泵入酒精清洗,干凈后關(guān)閉。清洗收集桶設(shè)置有料位檢測、報(bào)警裝置和排污口,方便排出收集的涂料。

        1.3 控制系統(tǒng)

        電控系統(tǒng)(圖5)由控制柜、人機(jī)界面、電控系統(tǒng)及電氣管線等組成。電控系統(tǒng)采用西門子S7-1200系列可編程控制器[1],通過PROFINET和PROFIBUS技術(shù)分別與ABB機(jī)器人和HMI等通訊(圖6),構(gòu)成噴涂控制網(wǎng)絡(luò)。完成相應(yīng)工序、故障處理、安全預(yù)警、與造型線聯(lián)鎖等功能,實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定噴涂。

        控制系統(tǒng)安全可靠、操作方便,具有多種保護(hù)、報(bào)警功能。從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動化操作流程。噴涂全過程實(shí)現(xiàn)自動控制。噴涂過程連續(xù)可控,噴涂軌跡根據(jù)造型線生產(chǎn)件號的不同可以進(jìn)行自動切換。

        圖5 控制系統(tǒng)

        圖6 硬件組態(tài)

        圖7 造型線型腔噴涂設(shè)備

        2 總結(jié)

        機(jī)器人善于完成重復(fù)的,單調(diào)的,精度要求高的工作,能取代人在惡劣的環(huán)境中完成人類不能或不愿意完成的工作,機(jī)器人的出現(xiàn)大大解放了人類的生產(chǎn)力。機(jī)器人的發(fā)展是社會發(fā)展的結(jié)果,也是社會發(fā)展的必然趨勢[2]。為了適應(yīng)社會發(fā)展和企業(yè)發(fā)展的需要,濰柴動力鑄鍛有限公司在2018年開展鑄造工序自動化提升項(xiàng)目,將5套造型線砂型噴涂設(shè)備成功應(yīng)用于鑄鍛公司5條大件缸體自動化造型生產(chǎn)線(圖7),代替人工進(jìn)行砂型噴涂,減少了勞動力,提高了鑄造工序自動化水平。

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