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机器人抛丸解决方案

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-01-29  来源:AI汽车网  浏览次数:1498
核心提示:发动机铸件具有复杂的外形,表面处理工艺必须能够保证铸件优异的表面质量。专用于发动机铸件的机械手抛丸系统专为此设计,保证了工艺的可靠性。目前,发动机铸件的抛丸处理已实现完全自动化,大大缩短了生产周期。
图1 抛丸清理发动机铸件是一项极具挑战性的任务

 

发动机铸件的生产中,往往是大规模、成批量地生产各种零部件,较短的产出时间以及无中间存储区的可靠输送系统,有利于显著减少手动工作量,相互衔接并用于不同加工阶段的自动化设备使生产的自动化水平大大提高。既能连接生产工艺中的不同工序,轻松监控整个工艺流程,允许执行各项生产检查并确保铸件生产得以跟踪,同时又能最大程度地减少占地面积的系统成为发动机铸件生产厂家追求的目标。自动化不仅能提高生产率、降低成本,很多情况下还能实现不同设备之间的协同作业并减少相应的投资。

用于复杂零部件表面处理的抛丸机

发动机铸件的抛丸清理是一项颇具挑战性的任务(见图1)。一方面,目前用于生产零部件的材料,例如铁、铝和镁合金,它们对设备的设计和布局提出了各种不同的要求。另一方面,抛丸清理后必须清除曲轴箱或是气缸盖等不易接触的型腔内的砂粒,同时在零部件内部不能留下丸料。


图2 可同时处理两个发动机缸体的机械手

机械手式抛丸系统在20世纪70年代后期首次开发成功。当时抛丸机应用均配有针对所处理的零部件而设计的各种罩壳或移动控制系统,设备整体变得过于复杂和费时。因此需要一种能在抛丸过程中提供多种控制工件的摆放和移动的解决方案。在寻找解决方案的过程中,工程师们曾采用了适合多个系列零件的通用控制系统,而目前所使用的机械手则是开发完成的最终成果。由于兼具灵活性和功能强大的优点,维尔贝莱特的机械手式抛丸系统被证明是此类应用理想的解决方案。目前,全球各地已有100多台该类设备投入使用,它们一般被用于高强度多班制生产场合中。它们也可用作独立的制造单元,例如上游配备磨床、除芯机和压印机,或下游配备喷砂系统的自动清理生产线等。

可编程的机械手

机械手能握持不同种类、外形和大小的零部件,而无需改装设备(见图2)。系统能全自动化运行动作,包括装载、除砂和卸载(见图3)。机械手的移动程序可通过编程设定,包括沿不同方向旋转、摆动和停止,从而使得难以接触的区域也能由该设备进行可靠的抛丸清理,避免留下丸料。


图3 机器人完成抛丸机处理工件的装载和卸载

根据实际应用,有以下各种基本型号可供选择:

1.带机械手的设备用于齿轮箱、曲轴箱以及气缸盖等铸铁和轻质合金材质汽车零部件的落砂、除锈和表面精加工(砂型铸造、永久铸造和拉模铸造);

2.带旋转轴的设备用于曲轴箱等旋转零件的除砂、除锈和抛丸强化;

3.机器人或组合型机器人/机械手式抛丸机的设备负责装载和卸载,也可用于喷丸处理。

现代生产线的构成

维尔贝莱特的DS/DV型模块化结构使设备具有极佳的设计灵活性,确保设备能够满足应用范围、搬运解决方案、所需空间和性能等方面的各种要求。具有可移动夹爪的机械手能抓取零部件并从设备中穿过(见图4和图5)。夹爪能自动适应零部件的外形,可抓取高度范围是80~650mm的单个零件或成组零件。用户一般从事特定的零部件生产,例如曲轴箱,但是他们通常生产不同尺寸的全系列零部件,所以,灵活性仍然是一项重要标准。


图4 夹爪用于夹持零部件

全自动化设备还配套零件识别系统,可根据不同的要求调节抛丸参数。这些参数包括抛丸和丸料清除期、丸料用量、抛丸速度、丸料流中零件移动次序以及启用的分丸轮数量。过程参数根据经验确定或者通过抛丸测试确定。

零部件和抛丸器的排列能够保证零件处于丸料流中的理想位置,能够尽可能利用抛丸能量,同时将磨损减至最低。抛丸器一般位于机械手水平轴之上,很大程度上防止干扰丸料流。

由于除砂和除锈已经完成,丸料自身无法进入低处的分丸轮内,因此有助于降低磨损。抛丸后清空设备内的铸件,令丸料的清除工作更加简单。由于能实现各种运动,包括旋转、停止和摆动,因此可从零部件内有效清除丸料。


图5 杆状物用于夹持零部件

短距离搬运和高度自动化

应用全自动化设备,找出适合接口和交接点的正确解决方案并确定适合的周边设备的恰当设计,这些都是关键的因素。其中包括确保无需中间存储区和多道搬运工序的连续而又合理的生产流程,提供监控系统并将人工干预减至最低。

机器人或机械装载和卸载机能够顺利完成这些任务,主要基于各种标准、重要的成本/收益因素、布局要求和用户偏好来选择合适的解决方案。如果移动次序简单并且循环时间较短,同时空间受限,那么装载和卸载装置是一种经济有效的解决方案。它们通常与质量超过250kg的零部件以及前装载后卸载的连续设备一起使用。装载和卸载装置对于加工不同零件的应用场合尤其适用。

应用前景

工业机器人一般用于循环时间较短并且零部件质量超过250kg的应用,其主要优点包括执行复杂移动次序、精确定位和高度重复性,以及易于维护和移动次序修改灵活性等功能。

机器人也可用于清理取出机器外部零部件上的丸料。如果是独立的制造单元,例如除芯/磨削、抛丸和修剪冲压,一个机器人即可连接不同的制造区。这确保了有效利用等待时间,从而将生产成本控制在较低的水平。在自动生产工艺中采用这些机器意味着员工的工作只剩下搬运清洁的铸件。在自动化程度较高的地方,可以长期运行设备而无需人工干预。

 
 
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