Изучение построения робототехнических комплексов для нанесения лакокрасочных материалов в мебельной промышленности

поверхностей и повышенным (по сравнению с работой на масле) трением. В этих

условиях сопряжение поршень-цилиндр неработоспособно по причине заедания и

быстрого износа. Поэтому при работе на водомасляной эмульсии можно

использовать только плунжерные и дифференциальные цилиндры. При работе на

минеральном масле можно использовать цилиндр любого типа.

3.4.1 Краткие сведения о конструкции гидроцилиндров

Признаки, характеризующие конструкцию гидроцилиндра:

1) тип гидроцилиндра (плунжерный, поршневой, дифференциальный);

2) способ базирования цилиндра на станине (с опорой на фланец или на дно

цилиндра);

3) конструкция донной части (дно выполнено за одно целое с цилиндром или

отъемным);

4) вид уплотнительного устройства.

На конструкцию цилиндра оказывает влияние также способ его

изготовления (литье, ковка, сварка).

На рис. 26 показана распространенная конструкция литого

гидроцилиндра плунжерного типа с опорой на фланец, днище цилиндра выполнено

за одно целое с цилиндром. В цилиндре 1 установлен плунжер 2, для

направления которого предусмотрена втулка 3. Уплотнение 4 предназначено для

герметизации полости цилиндра. Оно удерживается в цилиндре с помощью

нажимной втулки 5 и кольца 6. Цилиндр фиксируется в станине с помощью

кольца 7. Для уменьшения скорости плунжера при подходе его к крайнему

верхнему положению используется тормозной дроссель 8. При входе его в

отверстие А, предназначенное для подвода и отвода жидкости, гидравлическое

сопротивление проходного сечения существенно возрастает. Поэтому давление

жидкости, а значит и сила сопротивления, приложенная к плунжеру,

увеличивается, что обеспечивает быструю его остановку.

Литые цилиндры плунжерного типа выполняют из стали 35Л или

45Л. Плунжеры, как правило, изготавляют из углеродистых конструкционных

сталей марок 45 или 60, реже - из хромоникеле-вых или хромомолибденовых

сталей. Для повышения износостойкости плунжеры подвергают поверхностной

закалке. Втулки 3 и 5 выполняются из бронзы марок БрАЖМцЮ-3-1,5; БрОЦС5-5-

3.

[pic]

Рис. 26. Плунжерный гидроцилиндр с опорой на фланец

На рис. 27 показана конструкция гидроцилиндра поршневого типа с

отъемным дном. В кованом цилиндре / установлен поршень 2, смонтированный на

штоке 3. Отъемное дно 4 закреплено в цилиндре с помощью кольца 5 с наружной

резьбой. Точное направление штока обеспечивается втулкой 6, которая

фиксируется в цилиндре с помощью полуколец 7 и крышки 8. Полукольца 7

удерживаются в кольцевой канавке цилиндра стопорным кольцом 9. Герметизация

полостей цилиндра обеспечивается уплотнениями 10 -14. Манжета 15 выполняет

роль грязесборника. Цилиндр закрепляется в станине пресса при помощи

полуколец 16, фланца 17 и гайки 18.

Цилиндр 1, поршень 2 и шток 3 выполняют из стали 45. Шток и поршень

термически обрабатывают до твердости 28 ... 32HRC. Втулка б выполняется из

бронзы или из стали, но с антифрикционным покрытием (бронза или полиамид)

поверхности отверстия. Антифрикционное покрытие наносят и на рабочую

поверхность поршня. Шероховатость рабочих поверхностей втулки 4 и штока 3

должна быть Ra < 0,16 мкм, а поверхности цилиндра -Ra< 0,32 мкм.

[pic]

Рис. 27. Конструкция цилиндра поршневого типа

Поршневые гидроцилиндры рассмотренной конструкции,

предназначенные для работы при давлении масла р = 32 МПа в диапазоне усилий

63 ... 2500 кН, серийно выпускаются специализированными заводами как

комплектующие изделия.

Многообразие конструкций гидроцилиндров не исчерпывается, разумеется,

рассмотренными примерами. Так, например, гидроцилиндры, работающие при

очень высоких давлениях - свыше 100 МПа, выполняют в виде предварительно

напряженной конструкции с двухслойной цилиндрической стенкой. Наружный слой

соединяют с внутренним по посадке с натягом, благодаря чему наиболее

напряженная зона цилиндра при сборке нагружается сжимающими напряжениями.

Они суммируются с растягивающими напряжениями при нагружении цилиндра

внутренним давлением. Применение предварительно напряжкнной конструкции

позволяет существенно уменьшить наружний диаметр цилиндра. Имеются примеры

конструкций, в которых наружняя станина выполнена путем намотки

высокопрочной проволки, причем в процессе намотки создается необходимое

натяжение проволки.

3.5 Аппаратура управления

Аппаратура управления гидропривода может быть разделена на

распределительную, регулирующую и защитную.

3.5.1. Распределительная аппаратура

Эта аппаратура обеспечивает распределение потоков рабочей

жидкости в соответствии с циклом работы машины. К ней относятся клапанные и

золотниковые распределители, а также клапаны, пропускающие жидкость только

в одном направлении - так называемые обратные клапаны и некоторые

специальные устройства на их базе (поддерживающие клапаны и гидрозамки).

3.5.1.1 Клапанные распределители

Клапанные распределители делятся по назначению на впускные или

напорные и на выпускные или сливные. Впускные обеспечивают проход жидкости

от источника давления (насоса) к потребителю (гидроцилиндру), а выпускные -

из гидроцилиндра на слив. Для управления одной полостью гидроцилиндра

устанавливают два клапанных распределителя - впускной и выпускной.

Клапанные распределители используют в гидроприводах, работающих с водой. В

гидроприводах, работающих с минеральными маслами, как правило, используются

золотниковые распределители.

Схема клапанного распределителя показана на рис. 28. Для прохода жидкости

в направлении, указанном стрелками, клапан 1 приподнимают с помощью

управляющего штока 2. При опущенном клапане 1 вход и выход распределителя -

полости А и Б - разъединены, так как клапан 1 прижат к седлу 3 силой Рв

давления жидкости в полости В, постоянно сообщенной с полостью А.

Пружина нужна главным образом для ускорения опускания

клапана 1 после отвода штока 2 вниз. Для удаления воздуха из надклапанной

полости предусмотрена воздухос-пускная пробка 5.

Рис. 28. Схема клапанного распределителя

Размеры клапана и высоту его подъема при открытии назначают такими,

чтобы скорость жидкости в полости Б и в зазоре м«вдукпа-паном и седлом не

превышала допустимой величины. Для воды. 20 30 м/с доя впускных и 10 ... 15

м/с для выпускных клапанов. Допустимая скорость для выпускных клапанов

Уменьшена с тем чтобы снизить перепад давлений на клапане при обратном ходе

поршня (плунжера).

3.5.1.2 Золотниковые распределители

Золотниковые распределители предназначены для работы в

гидроприводах, где в качестве рабочей жидкости используется минеральное или

синтетическое масло. Принцип действия распределителя поясняется схемой,

приведенной на рис. 46. В корпусе 1 запрессована втулка 2, в которой с

возможностью относительного осевого перемещения установлен золотник 3.

Каналы (ходы) 1 - IV предназначены для подвода и отвода жидкости. Канал 1

соединяют с источником жидкости высокого давления, канал II - с линией

слива, каналы III и IV - с полостями поршневого гидроцилиндра, управляемого

данным распределителем.

Таким образом, для управления двухполостным гидроцилиндром

достаточно иметь один золотниковый распределитель вместо четырех клапанных.

Золотник 3 распределителя может занимать три фиксированных положения - два

крайних и одно среднее (нейтральное). На рис. 29 золотник 3 показан в

нейтральном положении. В крайнем левом положении золотника канал III будет

соединен со сливом, а канал IV с насосом. В крайнем правом положении канал

III

[pic]

Рис. 29. Золотниковый распределитель

будет соединен с насосом, а канал IV со сливом. Перемещение золотника из

нейтрального положения в крайние осуществляется при помощи двух

электромагнитов толкающего типа, а при больших размерах золотника для этого

используют гидравлическое или электрогидравлическое управление. В первом

случае в торцовые камеры А к Б подается жидкость под давлением из линии

управления через отдельный вспомогательный распределитель. Во втором случае

вспомогательный трехпозиционный распределитель с электромагнитным

управлением или два двухпозиционных вспомогательных распределителя

устанавливаются на корпусе 1 и являются неотъемлемой частью основного

распределителя.

Для возврата золотника 3 в нейтральное положение

предусмотрены пружины и дистанционные втулки 4.

Герметизация сопряжения золотник-втулка обеспечивается

благодаря малой величине зазора.

Золотниковые распределители характеризуются следующими

признаками:

- числом позиций;

- числом ходов (каналов);

- допустимым расходом жидкости (пропускная способность);

- допускаемым давлением жидкости;

- схемой распределения потоков жидкости;

- способом управления;

- способом монтажа.

По числу позиций различают трехпозиционные и двухпозици-

онные распределители. По числу ходов различаются двух-, трех- и

четырехходовые, или, что то же, двух-, трех- и четырехлинейные.

Специализированные заводы гидроаппаратуры выпускают

золотниковые распределители с допустимым расходом жидкости от 1,33 • 10"4

м3/с до 0,55 м3/с (от 8 до 3000 л/мин), рассчитанные на давление 20 МПа и

32 МПа, в специальном исполнении - до 50 МПа.

Схемы распределения потоков жидкости серийными

золотниковыми распределителями показаны на рис. 30. Трехпозиционные

распределители (1) - (5) отличаются друг от друга состояниями в нейтральном

положении золотника. В распределителе первого исполнения напорная линия

насоса соединена со сливом, полости гидроцилиндров заперты. Во втором

исполнении все линии соединены между собой. В третьем исполнении все линии

перекрыты (конструктивная схема распределителя этого исполнения приведена

на рис. 29).

В четвертом исполнении оба гидроцилиндра соединены с

насосом, а в пятом - со сливом. Во всех пяти исполнениях при крайнем левом

положении золотника цилиндр Ц1 соединяется с напорной линией насоса, а

цилиндр Ц2 - со сливом, в крайнем правом Ц1 - со сливом, а Ц2 - с насосом.

[pic]

Рис.30 . Четырехлинейные распределители:

(/) - (5) - трехпозиционные, (б) и (7) - двухпозиционные; Н- подвод

жидкости от насоса, С - слив,

Ц1,Ц2 - линии к гидроцилиндрам

Потеря давления при движении жидкости через золотниковый

распределитель обычно не превышает 0,3 ... 0,4 МПа.

По способу управления, как было отмечено выше, различают

распределители с электромагнитным, гидравлическим и электрогидравлическим

управлением. Значительно реже применяются распределители с пневматическим

управлением.

По способу монтажа, т.е. соединения распределителя с другими

элементами гидропривода, различаются распределители со стыковым, фланцевым

и резьбовым подсоединением. В первом случае все каналы (I, II, III, IV, а

также отверстие для дренажа утечек) выведены на одну из плоскостей корпуса,

которая при помощи винтов или шпилек стыкуется с плитой из толстолистового

проката. В плите просверлены отверстия, необходимые для соединения

аппаратов управления гидроприводом в соответствии с гидросхемой. Такой

способ монтажа в настоящее время находит широкое применение.

При втором способе монтажа к каналам распределителя присоединяются трубы с

помощью фланцев, а при третьем способе в каналах (ходах) нарезается резьба,

как правило коническая, в которую ввинчиваются штуцеры, соединяемые с

трубами.

Золотники изготовляют из углеродистых сталей У8А, У10А, из

конструкционной стали 20Х с последующей цементацией, а также из сталей

аустенитного класса, например, стали ШХ15. Золотник должен быть закален до

твердости 56 ... 62HRC. Поверхности рабочих поясков золотника шлифуются и

полируются, после чего золотник промывается или подвергается ультразвуковой

обработке с целью удаления продуктов износа абразивного инструмента.

Втулка золотникового распределителя выполняется либо из тех

же сталей, что и золотник, либо из твердых бронз. В ряде конструкций

распределителей втулка отсутствует, и золотник размещается непосредственно

в отверстии корпуса, который изготовляют из высококачественного чугуна

путем литья в кокиль.

3.5.1.3 Обратные клапаны, поддерживающие клапаны, гидрозамки

Обратные клапаны предназначены для пропускания жидкости в одном

направлении. Они самоуправляемы, т.е. их состояние - открытое или закрытое

- зависит от направления потока жидкости. Схема обратного конического

клапана показана на рис. 31. При небольших расходах жидкости применяются

также шариковые обратные клапаны. Пружина предназначена для ускорения

посадки клапана на седло при "запрещенном" направлении потока. Расчет

размеров обратного клапана выполняется так же, как для клапанного

распределителя.

Рис. 31. Схема обратного клапана

Поддерживающие клапаны (рис. 32) обеспечивают свободный проход жидкости в

одном направлении, а в противоположном направлении жидкость проходит через

клапан только при определенном давлении. При движении жидкости в

направлении 1 она прохо

Рис. 32. Поддерживающий клапан

дит из полости А в полость Б через обратный клапан с шариком 7, конический

клапан 2 в это время прижат к седлу 3 пружиной 4. При движении жидкости в

направлении II она проходит из полости Б в полость А, отжимая конический

клапан 2, под давлением, определяемым силой затяжки пружины 4. Серийно

выпускаются поддерживающие клапаны, рассчитанные на давление до 20 МПа и

расход до 2,67- 10'3м3/с(160л/мин).

Гидрозамок (рис. 33) представляет комбинацию обратного клапана

и клапанного распределителя с гидравлическим управлением. Когда давление рл

в линии А превышает давление рБ в линии Б, жидкость проходит из линии А в

линию Б, отжимая обратный клапан1., линии А и Б разъединены, и жидкость в

линии Б и соединенной с ней полости гидроцилиндра заперта. Для соединения А

и Б в этом случае необходимо отжать клапан 2. Для этого под поршень 3

подается жидкость под достаточным давлением через линию управления В.

Серийно выпускаемые гидрозамки рассчитаны на давление до 32 МПа и расход

жидкости до 6,67 • 10"3 м3/с (400 л/мин).

[pic]

Рис. 33. Схема гидрозамка

3.5.2 Аппаратура управления давлением жидкости

Для изменения состояния гидропривода при достижении

определенного давления жидкости применяют реле давления 1 (рис. 34). К

камере А подсоединяется ответвление управляемой гидролинии. Пока сила

давления жидкости меньше

силы затяжки пружины 1 золотник 2 неподвижен и находится в положении,

показанном на рис. 54. При достижении установленного давления золотник 2

перемещается вверх и нажимает на шток микропереключателя 3. Срабатывание

микропереключателя приводит к изменению состояния электрической системы

управления гидроприводом.

Таким образом обеспечивается, например, переключение с рабочего хода на

обратный ход, или с холостого хода на рабочий и т.п. Давление срабатывания

регулируется путем изменения затяжки пружины / с помощью регулировочного

винта 4. Каналы Б и В предназначены для дренажа утечек и соединяются с

линией слива. Серийно выпускаются реле давления, рассчитанные на 50 МПа,

время срабатывания составляет 0,05 ... 0,10 с.

Рис. 34.

Конструктивная схема реле

давления

3.5.3 Аппаратура управлеия расходом жидкости

Для регулирования скорости ползуна пресса в соответствии с

требованиями технологии необходимо изменять количество жидкости,

поступающей в гидроцилиндр. Это можно осуществить двумя способами:

изменением Подачи насоса (объемное регулирование) или делением потока

жидкости, нагнетаемой насосом с постоянной подачей, на два потока, один из

которых направляется в полость цилиндра, а другой - на слив. Изменение

соотношения расходов в двух потоках достигается при помощи дросселя,

поэтому такое регулирование скорости называют дроссельным.

Дроссель, или дроссельный клапан, представляет собой местное

гидравлическое сопротивление, устанавливаемое в одной из гидравлических

линий. Коэффициент сопротивления дросселя а следова тельно, перепад

давлений и расход жидкости, проходящей через дроссель, могут бесступенчато

регулироваться в широких пределах путем изменения площади проходного

сечения. Дроссельное регулирование характеризуется высокой

чувствительностью

Стоимость гидропривода с дроссельным регулированием ниже, чем с

объемным благодаря использованию менее дорогих насосов с постоянной

подачей. Недостаток дроссельного регулирования - пониженный КПД

гидропривода из-за того, что часть нагнетаемой насосом жидкости высокого

давления вытесняетсяв бак и следовательно, не совершает полезной работы. По

конструктивному исполнению различают Дроссели игольчатые, щелевые и осевые.

На рис. 35 показана констру игольчатого дроссельного клапана. Расход

жидкости регулируется путем изменения проходного сечения между конусом иглы

1 и коническим отверствием в седле 2 за счет осевого перемещения иглы..

Конструктивная схема щелевого дросселя приведена на рис. 36. На дросселе 1

выполнена канавка переменной глубины, благодаря чему при повороте дросселя

относительно корпуса 2 изменяется площадь проходного сечения.

Рис. 35. Игольчатый россель

Рис. 36. Дроссель щелевого типа

Рис. 37. Дроссельный клапан осевого типа

На рис. 37 показан дроссельный клапан осевого типа (стрелки

показывают направление движения жидкости). Дроссель 1 под действием пружины

2 занимает положение, отвечающее наибольшей площади проходного сечения. При

смещении дросселя 1 влево от указанного положения площадь проходного

сечения уменьшается. Для слива утечек предусмотрены осевое и радиальное

отверстия в дросселе 1. Линия слива утечек присоединяется к отверстию в

крышке 3. Дроссельные клапаны такой конструкции применяют, например, для

плавного уменьшения скорости ползуна гидропресса перед началом

технологической операции. В этом случае перемещение дросселя 1 происходит

под действием плоского кулака, закрепленного на ползуне пресса.

4. Система управления РТК для нанесения лакокрасочных материалов

4.1 Структура системы управления

Структура системы управления РТК определяется в первую

очередь видом объектов управления, характером происходящих-в них процессов

и взаимодействиями между ними. Такими объектами в составе РТК прежде всего

являются технологическое оборудование и промышленные роботы, объединенные в

ячейки, транспортные системы и автоматизированные склады. Все эти объекты

находятся в определенной иерархической подчиненности и функционируют в

составе единого комплекса. Поэтому и структура системы управления комплекса

тоже является иерархической, включающей несколько уровней управления. На

нижнем (первом) уровне этой системы находится управление РТЯ, которое

организуется на основе специальных устройств управления с увязкой по

времени начала и конца выполнения отдельных операций или с использованием

дополнительной информации о ходе технологического процесса. В своей основе

этот уровень управления реализуется в виде программного управления. Он

включает в себя также каналы связи с оборудованием и верхними уровнями

управления. Реализация этого уровня в настоящее время осуществляется на

основе унифицированных устройств управления ПР и основного технологического

оборудования. Второй уровень управления — уровень связи систем управления

отдельных РТЯ в согласованно работающий участок или линию. Аппаратурно этот

уровень часто реализуется с помощью мини-ЭВМ. В развитом варианте на этом

уровне может также осуществляться автоматизированный синтез программ

функционирования РТЯ. Эффективность применения на данном уровне стандартных

мини-ЭВМ помимо выполнения приведенных выше функций обусловлена:

1) возможностью автоматизации технологической подготовки производства,

сокращением времени разработки программ и возможностью их быстрой

корректировки;

2) повышением надежности передачи информации в результате ликвидации

промежуточных программоносителей (магнитные ленты, перфоленты) и устройств

считывания с них информации (магнитные головки, фотосчитыватели);

3) автоматизацией учета показателей технологического процесса (время

обработки, точность и т. д.) и контроля технологических

режимов;

4) возможностью автоматизации контроля качества продукции и

определения его зависимости от изменения технологических

параметров.

Следующим по сложности типом РТК является цех, и

соответственно система управления РТК цехом образует третий уровень

управления, который осуществляет координацию работы РТУ, автоматизированных

складов и внутрицеховых транспортных систем. Этот уровень реализуется также

с использованием ЭВМ.

Четвертый уровень—уровень оперативно-календарного планирования и контроля.

На этом уровне осуществляется составление плана по объему и номенклатуре

изделий на смену, сутки, педелю и т. д. Как самостоятельные подсистемы в

состав четвертого уровня входят подсистемы диагностики и устранения

неисправностей РТК.

Таким образом, в развитом виде система управления РТК состоит из четырех

уровней управления. Структурная схема такой системы приведена на схеме 2..

[pic]

Схема 2 . Структурная схема системы управления:

1 —банк данных; 2 — подсистема управления РТК; 3 — подсистема оперативно-

календарного планирования; 4— подсистема контроля качества; 5 — подсистема

автоматического контроля и устранения неисправностей; 6,7 — диспетчер

управления оборудовалием (ДУО); 8 — диспетчер управления транспортом; 9 :—

подсистема планирования по объему и номенклатуре; 10 — устройство

управления транспорта

11 —диспетчер управления оборудованием контроля качества; 12, 13 —

подсистема выбора программ (ПВП); 14 — подсистема расчета маршрута; 15 —

подсистема учета и анализа простоев оборудования; 16 — подсистема учета

брака, и его статистического анализа; 17, 18, 19 —устройства управления

роботов и технологического оборудования (УРТО).

2. Алгоритм системы управления

[pic]

Список используемой литературы

1. В.В. Кислый. Справочное пособие по деревообработке.—Екатеринбург,

издательство «Бриз», 1995 г.

2. Г. Заславская. Обраюотка дерева.Традиционная техника – Москва,

«Издательство АСТ»-«Гелиос», 2001 г.

3. А.А. Барташевич; В.П. Антонов. Технология производства мебели и резьба

по дереву. – Минск, «Вышэйшая школа», 2001г.

4. Т.В. Грацианская. Нормативы расхода материалов в производстве мебели и

паркета -- Москва, издательство «Бриз», 2000г

5. О.Д.Бобиков. Изготовление столярно-мебельных изделий. – Москва, 2000г

6. В.Н. Волынский. Каталог деревообрабатывающего оборудования.—Москва,

«АСУ-Импульс», 2001г.

7. В.Ф. Крисанов, Б.М. Рыбин, В.Г. Санаев. Оборудование для отделки из

древесины. – Москва, «Лесная промышленность», 1985г

8. Типовые гибкие технологические процессы производства оеон и дверей.

Том 1.—Балабаново : НПО «Научстандартдом», 1991г.

9. Типовые гибкие технологические процессы производства оеон и дверей.

Том 2.—Балабаново : НПО «Научстандартдом», 1991г.

10. В.П. Бухтияров. Технология производства мебели. – Москва, «Лесная

промышленность», 1987.

11. Мебельное обозрение – ноябрь 2001г.—Москва

12. Н.И. Прозоровский Технология обработки столярных изделий. – Москва.,

«Высшая школа», 1986г.

13. Т.Л. Лившиц, Б.И. Тиняковский . Лакокрасочые материалы / Справочное

пособие. – Москва, «Химия», 1982г.

14. Н.А. Гончаров, Башинский В.Ю., Буглай Б.М. Технология изделий из

древесины. – Москва, «Лесная промышленность», 1990г.

15. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. –

Москва, «Машиностроение», 1983г.

16. Шурков В.Н. Основы автоматизации производства и промышленные роботы. –

Москва, «Машиностроение», 1986г.

Заключение

В данной работе было рассмотрено построение роботизированных

технических комплексов для нанесения лакокрасочных покрытий на мебельном

производстве. Данная тема всегда будет актуальна, т.к. создание таких

мехатронных устройств ведёт к неминуемому повышению качества производимых

предприятием изделий. И ещё не моло важно то, что технологический процесс

лакопокраски является вредным для человека, а поэтому следует стремиться к

проектированию таких комплексов, чтобы участие человека в их работе

сводилось к миниммуму.

Автор изучил компоновку робототехнических комплексов, их состав,

а также алгоритмы работы. В массовом производстве производительность РТК

играет роль двигателя всего предприятия.

В силу своих особенностей робототехнические комплексы представляют

собой целый раздел в технической науке, ведь они включают в себя не только

механику, но и обширные материалы из других отраслей.

-----------------------

Технологический процесс

Работы и технологическое оборудование

10

19

18

17

16

15

14

13

12

11

9

Система управления РТК

8

7

6

3

4

5

2

1

2

1

3

4

5

МЗ

ТУ

ТУ

ТУ

ТУ

МВ

ПР

ПР

ПР

ПР

ПР

Ввод исходных данных

Анализ состояния РТК

Анализ следующего со сотоятния

Формирование следующего состояния

Проверка работоспособности элементов системы

Определение следующего ближайшего перехода

Формирование моментов начала работы РТК

Формирование статистических оценок и анализ результатов

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5