PL242729B1

PL242729B1 - Rama chwytaka do robota przemysłowego

Info

Publication number: PL242729B1
Application number: PL436319A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Graboś; Ireneusz Wróbel
Original assignee: Polmotors Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2023-04-11
Also published as: PL436319A1; EP4019199A1

Abstract

Rama nośna chwytaka do robota przemysłowego złożona jest z zespawanych ze sobą głównej belki nośnej (1) i ramion (2), które są zamocowane do kiści robota. Od górnej strony ramy nośnej przy kiści robota zamocowana jest rama wzmacniająca w postaci belek wzmacniających (4, 5) zorientowanych wzdłuż głównej belki nośnej albo przestrzennej kratownicy, dla których różnica wartości rozszerzalności cieplnej pomiędzy ramą nośną a ramą wzmacniającą o mniejszej rozszerzalności cieplnej wynosi 15% a 25%.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest bimetalowa konstrukcja ramy chwytaka do robota przemysłowego, służąca do przenoszenia płaskich formatek na linii produkcyjnej w szczególności, podczas manewrowania (półwyrobami) formatkami w bardzo wysokiej temperaturze - ponad 800°C, w której konstrukcyjne skompensowane zostają giętne deformacje cieplne.

Proces technologiczny tłoczenia na gorąco prowadzony jest w wysokiej temperaturze, szczególnie podczas załadunku i wyładunku formatek do pieca. Temperatura komory pieca mieści się w granicach od 800°C do 950°C. Z opisu wynalazku CN111112418 znany jest proces wytłaczania części z blachy, który dotyczy dziedziny procesów obróbki części z blachy. Proces tłoczenia części z blachy składa się z następujących etapów: blacha ze stali nierdzewnej jest cięta w celu uzyskania wymaganej blachy, blacha jest umieszczana w piecu grzewczym w celu podgrzania do 840-900°C z prędkością ogrzewania 30-40°C / min, utrwalanie ciepła przez 20-40 minut, a następnie schładzanie pieca;

w formie wtryskiwana jest warstwa smaru odpornego na wysokie temperatury, forma jest wstępnie podgrzewana do 240-300°C i poddawana konserwacji termicznej, gdy temperatura metalowej płyty jest obniżona, aby była zgodna z temperaturą formy, metalowa płyta jest zaciskana przez mechaniczne ramię w celu szybkiego przeniesienia do formy, która ma być poddana formowaniu przez przebijanie, następuje naturalne chłodzenie do temperatury pokojowej i uzyskuje się półfabrykat części z blachy; oraz, blachę umieszcza się w piecu grzewczym w celu nagrzania do 180-200°C, chłodzenie powietrzem do temperatury pokojowej po utrzymaniu ciepła przez 10-15 minut, a blachę można uzyskać po umyciu czystą wodą. Metoda ma zalety polegające na tym, że trudność procesu jest niewielka, rozmiar częśc i z blachy jest stabilny, rozkład grubości jest jednolity, a pęknięcia i odkształcenia nie występują.

Ze względu na pracę w tak wysokich temperaturach proces ten jest zautomatyzowany, realizowany za pomocą robotów przemysłowych. Do kiści robota przymocowany jest specjalny chwytak. Tradycyjna konstrukcja ramy chwytaka jest spawaną konstrukcją ramową, wykonaną z profili zamkniętych o przekrojach prostokątnych lub kwadratowych, złożoną z głównej belki nośnej, do której przymocowane odpowiednie ramiona. Na tych ramionach mocuje się odpowiednie urządzenia chwytające i pozycjonujące formatkę w określonym położeniu.

Chwytak taki ma za zadanie pobranie formatki (płaskiego blaszanego wykroju o określonym kształcie) z magazynu i przeniesienie jej do nagrzanej do wysokiej temperatury (ponad 800°C odpowiedniej komory pieca. Drugim zadaniem tego chwytaka jest pobranie wygrzanej formatki z komory pieca i przeniesieniu jej do tłocznika, gdzie blacha zostanie ukształtowana do końcowej formy. Piec jest zbudowany z kilku komór (od dwóch do pięciu), które są ułożone jedna nad drugą. Robot z zamocowanym do jego kiści chwytakiem z pobraną formatką przenosi tę formatkę do wybranej komory pieca, następuje wycofanie pustego chwytaka, komora pieca zamyka się i otwiera inna komora pieca, robot umieszcza chwytak w otwartej komorze i pobiera z niej nagrzane formatki i przenosi je do tłocznika. Proces ten powtarzany jest sekwencyjnie. Ze względu na pracę w podwyższonych temperaturach jest on najczęściej chłodzony powietrzem, które przepływa wewnątrz belek konstrukcji nośnej. Podczas produkcji seryjnej rama chwytaka w trakcie przenoszenia formatek nagrzewa się (przejmując ciepło pieca). Po osiągnięciu stałej temperatury pracy (150°C-200°C), która jest znacznie większa od temperatury otoczenia, rama chwytaka deformuje się. Deformacja ta ma postać wygięcia ramy nośnej w kierunku działania siły grawitacji. W temperaturze otoczenia wygięcie ramy chwytaka jest małe i pochodzi wyłącznie od ciężaru przenoszonych formatek i ciężaru własnego konstrukcji. Po nagrzaniu ramy chwytaka do temperatury pracy (150°C-200°C) pojawia się dodatkowe ugięcie, które jest znacznie większe niż początkowe ugięcie pochodzące od ciężaru własnego i ciężaru formatek. Ta dodatkowa deformacja jest bardzo niekorzystnym zjawiskiem w szczególności podczas pozycjonowania chwytaka przed wjazdem do komory pieca. Deformacja ta uniemożliwia precyzyjne pozycjonowanie chwytaka z formatkami względem każdej komory pieca. Bardzo niekorzystnym zjawiskiem, wpływającym na automatyzację procesu, jest zwiększenie się deformacji chwytaka od wartości początkowej, gdy chwytak ma temperaturę pokojową, do maksymalnej gdy chwytak osiągnął temperaturę pracy. W tym czasie następuje stopniowe zwiększanie się deformacji chwytaka, i jego pozycja względem drzwi komory pieca się zmienia. Może to spowodować kolizję chwytaka z piecem podczas automatycznej pracy linii produkcyjnej.

Istotą nowej, bimetalowej ramy chwytaka jest zastosowanie stali o dwóch różnych wartościach rozszerzalności cieplnej w konstrukcji belki nośnej chwytaka. Główna belka nośna ramiona oraz moco wanie do kiści robota są wykonane ze stali o wyższej rozszerzalności cieplnej na przykład ze stali nierdzewnej rodzaju austenitycznej, ferrytycznej, martenzytycznej lub ferrytyczno-austenitycznej której współczynnik rozszerzalności cieplnej mieści się w granicy 15 ^ 17*10^-6K^-1.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia odmiany ramy bimetalowej, gdzie fig. 1a ukazuje odmianę z kratownicą, a 1b z dwoma równoległymi belkami wzmacniającymi. Fig. 2 przedstawia przykład wykonania z zastosowaniem ramy wzmacniającej z szeregiem belek wzmacniających, gdzie fig. 2a ukazuje szczegóły ramy z boku, fig. 2b przekrój poprzeczny przez belki wzmacniające, natomiast fig. 2c widok ramy z góry, a fig. 2d widok aksonometryczny od strony kiści robota. Fig. 3 przedstawia przykład wykonania z zastosowanie ramy wzmacniającej z kratownicy, gdzie fig. 3a ukazuje szczegóły ramy z góry, fig. 3b widok ramy z boku, a fig. 3c widok aksonometryczny od strony kiści robota.

Dzięki takiemu rozwiązaniu następuje automatyczna kompensacja deformacji cieplnej, co podnosi dokładność pozycjonowania formatek w piecu.

Wzmocnienia belki głównej w postaci dodatkowych belek wzmacniających, dodatkowej konstrukcji ramowej są mocowane u podstawy ramy chwytaka od strony kiści robota, są wykonane ze stali o mniejszej rozszerzalności cieplnej na przykład ze stali niskowęglowej zwykłej jakości, której współczynnik rozszerzalności cieplnej mieści się w granicy 10,5 ^ 12*10⁶K1 . Należy tak dobrać zastosowane gatunki stali aby różnica wartości rozszerzalności cieplnej obu omawianych części musi się mieścić miedzy 15% a 25%.

Przykład 1

Rama chwytaka przedstawiona na fig. 2 to konstrukcja ramowa spawana z belek wzmacniających, korzystnie rur. Gabaryty ramy mieszczą się w zakresie: szerokość od 300 mm do 500 mm a długość 1800 mm do 2500 mm. Składa się ona z zespawanych ze sobą głównych belek nośnych 1 o średnicy D równej 60 do 80 mm i grubości ścianki 1,5 do 3 mm, dwóch belek wzmacniających 4,5 z rur o średnicy D1 = od 40 do 50 mm i grubości ścianki 1 do 3 mm i D2 = od 24 do 30 mm, ramion 2 z rur o średnicy D3 = od 30 do 35 mm i grubości ścianki od 1,2 do 2 mm oraz D4 od 10 do 15 mm i grubości ścianki od 0,8 do 1,6 mm. Dodatkowo belka główna 1 o średnicy D i długości L oraz belki wzmacniające 4,5 o średnicy D1 i D2 i długości odpowiednio L1 i L2 są usztywnione blachą o grubości od 1 do 4 mm. Długość głównej belki nośnej L wynosi od 2000 mm do 2600 mm. Chwytak z jednej strony jest zakończony mocowaniem do kiści robota 6. Jest on wykonany z blachy grubości od 12 do 18 mm. Główne belki nośne 1 o średnicy D, ramiona chwytaka 2 i mocowanie do kiści robota 6 są wykonane ze stali nierdzewnej o rozszerzalności cieplnej od 15% do 25% większej od połączonego z całością metodą spawania wzmocnienia 2 wykonanego z rur ze stali węglowej. Długości belki 4 wzmocnienia oznaczonego na fig. 2 - L1 w chwytaku jest równe (0,35 + 0,5) długości całkowitej chwytaka L. Długość belki 5 wzmocnienia oznaczonego na fig. 2 - L2 w chwytaku jest równe 0,5 + 0,8 długości belki L1.

Wszystkie elementy chwytaka są połączone ze sobą za mocą spoin.

Przykład 2

Rama chwytaka przedstawiona na fig. 3 to konstrukcja spawana z dwóch ram ramy nośnej i ramy wzmacniającej. Rama nośna o długości L równej od 2000 mm do 2600 mm i szerokości od 300 mm do 600 mm jest wykonana z rur o średnicach D równej od 60 do 80 mm i grubości ścianki 1,5 do 3 mm, D1 równej 30 do 35 mm i grubości ścianki od 1,2 do 2 mm, D2 równej od 10 do 15 mm i grubości ścianki od 0,8 do 1,6 mm. Rama nośna jest wykonana ze stali nierdzewnej, której współczynnik rozszerzalności cieplnej mieści się w granicy 15 + 17*10’⁶K’¹. Rama nośna połączona jest na stałe, z pomocą połączenia spawanego z ramą wzmacniającą. Rama wzmacniająca (rys. 4) ma długość L1, która jest równa (0,35 + 0,5) długości całkowitej ramy nośnej L. Rama wzmacniająca jest wykonana z rur o średnicy d równej od 14 do 16 mm i grubości ścianki od 1 do 2 mm. Szerokość b ramy wzmacniającej jest równa od 100 do 120 mm a wysokość a1 wynosi od 40 do 70 mm. Rama wzmacniająca jest podzielona jest na od 7 do 9 równych odcinków, tzw. sekcji o długości c. Każdy odcinek jest wyznaczony przez skośnie umieszczone belki tworzące ramę wzmacniającą. Rama wzmacniająca jest wykonana ze stali niskowęglowej zwykłej jakości, której współczynnik rozszerzalności cieplnej mieści się w granicy 10,5 + 12*10’⁶K’¹. Rama nośna jest wykonana ze stali o rozszerzalności cieplnej od 15% do 25% większej niż rama wzmacniająca.

Claims

1. Rama nośna chwytaka do robota przemysłowego złożona z zespawanych ze sobą głównej belki nośnej (1) i ramion (2), które są zamocowane do kiści robota (6), znamienna tym, że od górnej strony ramy nośnej przy kiści robota zamocowana jest rama wzmacniająca w postaci belek wzmacniających (4, 5) zorientowanych wzdłuż głównej belki nośnej albo przestrzennej kratownicy, dla których różnica wartości rozszerzalności cieplnej pomiędzy ramą nośną a ramą wzmacniającą o mniejszej rozszerzalności cieplnej wynosi 15% a 25%.

2. Rama według zastrz. 1, znamienna tym, że rama nośna wykonana jest ze stali nierdzewnej o rozszerzalności cieplnej w granicach 15 +17*10'⁶K'¹.

3. Rama według zastrz. 1, znamienna tym, że rama wzmacniająca wykonana jest ze stali niskowęglowej o rozszerzalności cieplnej w granicach 10,5 ^ 12*10·⁶Κ^_1.

4. Rama według zastrz. 1, znamienna tym, że długości belki (4) wzmocnienia L1 w chwytaku jest równe (0,35 ^ 0,5) długości chwytaka L.

5. Rama według zastrz. 1, znamienna tym, że długość belki (5) wzmocnienia L2 w chwytaku jest równe 0,5 ^ 0,8 długości chwytaka L.

6. Rama według zastrz. 1, znamienna tym, że rama wzmacniająca ma długość L1, która jest równa od 0,35 do 0,5 długości chwytaka L.

7. Rama według zastrz. 1, znamienna tym, że rama wzmacniająca z kratownicy jest podzielona na od 7 do 9 odcinków.