Состояние и перспективы применения робототехники в переработке пластмасс

В отрасли переработки пластмасс промышленные роботы в основном применяются при производстве штучных изделий, то есть преимущественно в литье под давлением, прессовании, термо- и выдувном формовании.

Промышленные роботы выполняют локальные транспортные операции, которым могут сопутствовать дополнительные технологические действия (удаление литников и кромок, нанесение на изделия товарных знаков, простейшие операции сборки и т. п.).

Отличительная особенность изготовления изделий из термопластов на современных литьевых машинах — предельная автоматизация технологического процесса литья под давлением. Имеется целый ряд технологических ситуаций, оправдывающих применение робототехники как технически, так и экономически.

В литье под давлением применение промышленных роботов позволяет извлекать изделия из формы при более высоких температурах, сокращая длительность производственного цикла на 8—12 %; повышать сохранность конфигурации изделия; обеспечивать тщательную реализацию параметров автоматизированного технологического процесса; снижать количество персонала с низкой квалификацией и неоправданно высокой зарплатой (грузчики, стропальщики, уборщики и т. д.) [1].

Роботизация литьевых производств предполагает несколько этапов. На первом этапе наиболее целесообразно использовать робототехнические устройства там, где доля ручного труда традиционно велика: в обслуживании литьевых агрегатов большой мощности (при производстве крупногабаритных изделий на термопластавто- матах с объемом впрыска 2000 см3 и более). Обслуживание таких машин, включая съем и транспортирование изделий, сопряжено с особыми трудностями, обусловленными габаритами машины, размерами и массой изделий.

Применение роботов часто оказывается эффективно также при формовании изделий сложной конфигурации, извлечение которых с помощью системы выталкивания литьевых машин затруднено.

Обрезка литников и облоя, очистка и смазка литьевых форм, транспортирование и упаковка готовых изделий — все эти операции, сопутствующие основному технологическому циклу и требующие значительной доли ручного труда, могут быть автоматизированы путем создания роботизированных комплексов с использованием промышленных роботов.

Роботизированные комплексы не дают существенного увеличения производительности технологического процесса литья под давлением при достаточно большой продолжительности цикла. Однако при длительности цикла в несколько секунд экономия даже долей секунды (например, на операции удаления деталей из пресс-формы) способна быстро окупить затраты, связанные с внедрением роботизированного комплекса.

В сравнительно новых технологиях литья под давлением деталей из пластмасс (многокомпонентное литье, сборка изделий в форме, литье на подложку, декорирование в форме, IML-технология этикетирования в форме и др.) робототехника является необходимой составляющей литьевого производства. Применение роботов оправдано также при одновременном использовании двух литьевых форм.

Выбор типа робототехнического устройства для литьевого производства определяют следующие факторы:

  • • форма и габариты готовых изделий;
  • • серийность производства;
  • • конструкция, габариты и гнездность форм;
  • • рабочий объем, отводимый под размещение и перемещение манипулятора;
  • • требуемые траектория, рабочая скорость перемещения и точность позиционирования схвата;
  • • требуемое число степеней свободы схвата;
  • • затраты на приобретение, монтаж, программирование и перепрограммирование робота [16].

Число степеней свободы схвата имеет большое значение при извлечении отливок в переработке полимеров литьем под давлением или при установке закладных деталей. Усложнение конструкции руки вблизи от схвата приводными устройствами создает определенные трудности для линейных роботов (по сравнению с коленно- рычажными). Соответственно одним из основных критериев выбора робота становится то обстоятельство, что для линейного робота любая позиция в рабочем объеме достижима лишь при определенном положении трех осей. Кроме того, решение сложных задач (удаление фрагментов литников деталей из технологической оснастки и др.) линейными роботами более затруднительно. Коленно-рычажные роботы предпочтительны также для удаления грата по свободному контуру детали или закрепления пружинных зажимов.

При литье под давлением тонкостенных и (или) малогабаритных деталей, когда длительность цикла мала, возрастает значение ускорения операции извлечения детали из формы (ввод схвата в раскрытую литьевую форму и вывод из нее). В общем случае линейные роботы имеют более высокую рабочую скорость перемещений схвата, благодаря высокой мощности приводов, большому передаточному отношению и малой движущейся массе, поэтому их гораздо выгоднее использовать для высокоскоростных работ.

При выборе типа робота необходимо также учитывать особенности его расположения относительно литьевой машины. Линейные роботы чаще всего устанавливаются на фиксированном основании, реже — на независимой от литьевой машины портальной конструкции, причем основное движение робот выполняет по нормали к продольной оси машины. Обычно такие роботы входят в рабочий объем сверху и доставляют отформованную деталь к обслуживаемой стороне литьевой машины.

Коленно-рычажные роботы устанавливаются, как правило, на полу производственного помещения с обслуживаемой стороны литьевой машины. Манипулятор входит в рабочий объем сбоку и перемещает готовую деталь в зону доработки или складирования. При значительных усилиях смыкания, превышающих 5000 кН, роботы данного типа крепятся на неподвижной плите основания литьевой машины и в зависимости от назначения устанавливаются на обслуживаемой или противоположной стороне литьевой машины [16].

Применение робототехнических устройств также считается эффективным при получении изделий из реактопластов методом прессования. Высокая доля ручного труда (до 60 % на отдельных операциях) и вредные условия для работающих — характерные признаки данного метода переработки. Они служат достаточно вескими аргументами в пользу первоочередной автоматизации технологических процессов прессования реактопластов [3].

При прессовании применение промышленных роботов позволяет:

  • • резко уменьшить количество трудящихся, работающих в неблагоприятных условиях;
  • • исключить ожогоопасную операцию ручной выемки горячих изделий из разогретых до 200 °С форм;
  • • повысить качество изделий;
  • • уменьшить долю брака и отходов производства;
  • • интенсифицировать процесс формообразования отверждением за счет использования активных каталитических систем, ускорителей, возможного повышения температуры прессования.

Известны случаи применения промышленных роботов и для механической обработки пресс-изделий.

В процессах термоформования промышленные роботы наиболее эффективно используются для раскроя заготовок; загрузки в зажимные устройства; извлечения изделий из формы с последующей упорядоченной укладкой; установки изделий в вырубные устройства; манипуляций с оставшимися после вырубки отходами.

В выдувном формовании промышленные роботы эффективны в операциях удаления облоя, складирования и внутрицехового транспортирования изделий [1].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >