automatyczne urządzenie do wydajnego zamykania wkładów zniczy

automatyczne urządzenie do wydajnego zamykania wkładów zniczy

2/2009
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU
AUTOMATYCZNE URZĄDZENIE DO WYDAJNEGO ZAMYKANIA
WKŁADÓW ZNICZY NAGROBKOWYCH
Stanisław PERGAŁOWSKI, Janusz KOBIAŁKA, Jerzy ŁUNARSKI
DuŜe zapotrzebowanie i zuŜycie zniczy nagrobnych,
wyposaŜonych we wkładki z parafiną i knotem, stwarza
konieczność dostarczania wkładek – o róŜnych wielkościach, kształtach i kolorach, zamkniętych wieczkiem
i zapakowanych – do producentów obudów zniczy,
zapewniając spełnienie subiektywnych potrzeb estetycznych klientów. Wkłady takie są zróŜnicowane w zaleŜności od finalnego wykorzystania zniczy. Dzięki normalizacji
zapotrzebowanie pokrywane jest wkładkami wypełnionymi
parafiną o trzech wysokościach i dwóch średnicach
(w większej jest zwęŜenie części górnej). W związku
z tym dla wszystkich typowymiarów stosowana jest identyczna pokrywka o stałej średnicy.
Koncepcja wytwórcy polegała na skonfigurowaniu
trzech urządzeń automatycznych, z których w jednym następowałoby zalewanie wkładek parafiną z jednoczesnym
wstawianiem knota, po czym wypełnione wkładki byłyby
przemieszczane przenośnikiem do urządzenia zamykającego poszczególne wkłady pokrywkami, a następnie
przenośnikiem dostarczane byłyby do automatycznej pakowarki pakującej w folię po 12 sztuk zamkniętych wkładek. W Instytucie Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa
Skalnego w Warszawie w Zakładzie Technologii MontaŜu
opracowano automatyczne urządzenie realizujące proces
zamykania wkładek przy ich ruchu ciągłym na przenośniku doprowadzającym i odprowadzającym, z wydajno-
ścią 120 sztuk zamykanych wkładek w ciągu minuty,
z układem sterującym, który jednocześnie synchronizuje
procesy odbioru i przemieszczania,
doprowadzając
wkładki do strefy zamykania oraz nadzorując dalsze
transportowanie i dostarczanie do pakowarki.
Ogólna koncepcja opracowanego urządzenia przedstawiona została na rys. 1.
Wymagania, które naleŜało spełnić przy projektowaniu
tego urządzenia, to:
łatwe przezbrajanie urządzenia do zamykania wkładek o róŜnych wysokościach i średnicach,
separowanie wkładek z wadliwie domkniętą pokrywką,
zapewnienie wydajności zamykania 120 sztuk na minutę,
zapewnienie synchronicznej współpracy z urządzeniem poprzedzającym i końcową pakowarką.
O ile wkłady z parafiną wchodzą na przenośnik taśmowy z urządzenia poprzedzającego, o tyle plastikowe
pokrywki naleŜy z odpowiednią prędkością dostarczać
w stanie zorientowanym (denkiem ku górze) do strefy zamykania. Czynności te wykonywane są za pomocą zasobnika wibracyjnego z odpowiednio ukształtowanymi orientownikami oraz wspomaganiem orientowania strumieniami powietrza. Widok podajnika i jego układu sterującego pokazano na rys. 2, przenośnika pokrywek na rys. 3.
Rys. 1. PołoŜenie poszczególnych układów roboczych i przenośnikowych urządzenia do automatycznego zamykania wkładek do zniczy
24
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU
1
2
2/2009
moŜna łatwo przezbrajać urządzenie i dostosowywać je
do aktualnie wytwarzanego typowymiaru wkładek.
Synchronicznie z pokrywami do strefy mocowania podawane są wkładki wypełnione parafiną za pośrednictwem przenośnika taśmowego (rys. 4).
1
3
2
4
3
4
Rys. 2. Podajnik wibracyjny cylindryczny: 1 – zasobnik podajnika,
2 – czujnik optyczny kontroli podawania pokrywek z podajnika
wibracyjnego na przenośnik taśmowy, 3 – programowalny zasilacz podajnika wibracyjnego, 4 – zespół pozycjonowania powietrza z elektrozaworem sterującym nadmuchem powietrza wspomagającego właściwą orientację pokrywek
1
2
4
Rys. 4. Przenośnik taśmowy wkładek z parafiną: 1 – czujnik
optyczny kontrolujący minimalny zapas wkładek na przenośniku
niezbędny do poprawnego i ciągłego montaŜu, 2 – czujnik
optyczny kontrolujący stopień zapełnienia przenośnika przez
wkładki, 3 – taśma przenośnika, 4 – motoreduktor napędu taśmy
przenośnika
Wkładki i pokrywy dostarczane przenośnikami do strefy
zamykania są zabierane za pomocą tarcz zabierakowych
stołu obrotowego: pokrywy przez górną tarczę (regulowane w pionie), a wkładki przez dolną tarczę. Elementy te
synchronicznie przemieszczają się po obwodzie stołu
i w miejscu, gdzie kończy się półokrągła płaska płyta – pokrywy opadają na wkładki i są za pomocą uderzeń udarnika osadzane na wkładce, powodując jej szczelne zamknięcie. Sytuację tę pokazano na rys. 5.
2
3
3
4
5
Rys. 3. Przenośnik taśmowy dostarczający zorientowane pokrywki do strefy zamykania: 1 – czujnik optyczny kontroli zapełnienia przenośnika przez pokrywy, 2 – sterownik przenośnika pokryw, 3 – silnik napędowy przenośnika pokryw, 4 – kierunek
przemieszczania pokryw
Pokrywy z przenośnika taśmowego podawane są
w wybrania tarczy obrotowej, pod którą znajduje się płaska, półokrągła listwa, po której górna tarcza obrotowa
z wycięciami przesuwa pokrywy do strefy zamykania.
W strefie tej znajduje się udarnik pneumatyczny z dwoma
rolkowymi bijakami, który za pomocą uderzeń,
z odpowiednio dobraną siłą, powoduje zamknięcie
wkładu. Udarnik ma moŜliwość regulacji pionowej (za pomocą śruby), podobnie jak górna tarcza zabierakowa
z półokrągłą listwą podtrzymującą pokrywy – za pomocą
śruby i pokrętła w górnej części. Dzięki tym regulacjom
1
6
Rys. 5. Widok z góry stołu obrotowego z głowicą zamykającą: 1 –
pokrywy, 2 – wkładki, 3 – udarnik, 4 – górna tarcza zabierakowa,
5 – pokrętło regulacji górnej tarczy zabierakowej, 6 – dolna tarcza
zabierakowa
Aby zapewnić poprawność montaŜu i nie dopuszczać
do wadliwego osadzania pokryw na wkładkach, w budo-
25
2/2009
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU
wie urządzenia wkomponowano szereg czujników układu
sterująco-nadzorującego, które wskazano na rys. 6.
1
a)
W przypadku wadliwego osadzania pokrywy lub braku
pokrywy na wkładce czujnik 4 (rys. 6) uruchamia układ
separacji pokazany poglądowo na rys. 7.
b)
2
1
3
4
2
5
Rys. 6. Widok strefy zamykania wkładek i głowicy montującej:
a – strefa zamykania, b – głowica montująca, 1 – siłownik pneumatyczny z czujnikami kontaktronowymi połoŜenia tłoczyska, 2 –
czujnik optyczny kontroli pokrywy przed montaŜem, 3 – czujnik
indukcyjny zbliŜeniowy synchronizujący moment montaŜu z połoŜeniem tarczy, 4 – czujnik indukcyjny zbliŜeniowy synchronizujący moment separacji dobrego i złego wyniku osadzania pokrywy na wkładce, 5 – czujnik kontroli obecności wkładki w strefie
wejściowej (pobrania przez dolną tarczę zabierakową)
Rys. 7. Schemat separacji braków od wkładek poprawnie zamkniętych: 1 – udarnik, 2 – wyrzutnik pneumatyczny wytrącający
braki
Opracowany układ sterowania urządzeniem synchronizuje jednocześnie prędkości podawania wkładek z urządzenia poprzedzającego i reguluje prędkości podawania
do pakowarki (uwzględnia jej cykl pakowania).
Podajnik wibracyjny
cylindryczny pokrywek
Elektrozawór sterujący
siłownikiem montaŜu
pokrywki zniczy
Ciekłokrystaliczny
pulpit operatorski
Zespół
przycisków
i lampek sterujących
Zespół czujników
kontrolujący proces
montazu
Elektrozawór sterujący
siłownikiem selekcji detali
dobrze i źle zmontowanych
Sterownik
mikroprocesorowy PLC
Silnik transportera
pokrywek
Falownik stołu obrotowego
Silnik transportera
odbierającego znicze
po montaŜu
Silnik stołu
obrotowego
Rys. 8. Schemat układu sterowania z wyszczególnieniem sterowanych funkcji
26
Elektrozawór sterujący
nadmuchem powietrza wspomagającego
orientację pokrywek
Sterownik transportera pokrywek
Zespół czujników kontroli
zapełnienia transportera
podającego znicze do montaŜu
Silnik transportera
podającego znicze
do montaŜu
Zasilacz
podajnika wibracyjnego
cylindrycznego pokrywek
Czujnik kontroli zapełnienia
transportera pokrywek
Zespół czujników
kontrolujący proces selekcji
Falownik transportera
podającego znicze
do montaŜu
Czujnik optyczny kontroli
podawania pokrywek
Falownik transportera
odbierającego znicze po montaŜu
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU
Schemat ideowy układu sterowania pokazano na rys. 8,
na którym wskazano wszystkie funkcje wywoływane układem i czynnością nadzoru. Centralnym elementem tego
systemu jest mikroprocesorowy sterownik przemysłowy
PLC firmy Omron, z którym za pomocą przycisków sterujących i ciekłokrystalicznego panelu operatorskiego moŜe
porozumiewać się uŜytkownik systemu. Na panelu operatorskim wyświetlane są informacje o stanie pracy urządzenia, o wartościach nastawianych parametrów poszczególnych zespołów oraz komunikaty alarmowe o zagroŜeniach dla poprawnej pracy i ewentualnych awariach.
Sterownik PLC, zbierając informacje z róŜnego rodzaju
czujników, poprzez elementy wykonawcze w postaci falowników i sterowników silnika napędu przenośników,
stołu obrotowego, podajnika wibracyjnego, steruje automatycznie podawaniem wkładek i pokryw, ich nasadzaniem na wkładki oraz separuje elementy poprawnie
zmontowane od wadliwych. Schemat rozmieszczenia
elementów układu sterowania pokazano na rys. 9.
2/2009
Opisane urządzenie, którego widok ogólny pokazano
na rys. 10, zostało wykonane i spełniło wymagania ustalone w załoŜeniach. Procent separowanych braków jest
znikomy (są to braki naprawialne przez ponowne wstawienie elementów na przenośnik taśmowy).
Rys. 10. Widok ogólny automatycznego urządzenia do zamykania wkładek zniczy nagrobnych
1
PODSUMOWANIE
2
1.
3
2.
4
3.
5
Rys. 9. Rozmieszczenie elementów sterujących: 1 – sterownik
PLC z zasilaczem obiektowym 24 VDL i modułem bezpieczeństwa, 2 – ciekłokrystaliczny pulpit operatorski (widok z tyłu), 3 –
zestaw listew przyłączeniowych wejść-wyjść, 4 – zestaw podzespołów zabezpieczeń przeciwporaŜeniowych oraz nadprądowych
przeciwzwarciowych, 5 – zestaw falowników zasilających silniki
motoreduktorów
Urządzenie poprawnie realizuje załoŜone funkcje, co
świadczy o właściwej koncepcji jego budowy.
Właściwa synchronizacja poszczególnych przemieszczeń wpływa na niezawodną pracę i mały procent
braków.
Praca
urządzenia
została
zsynchronizowana
z dwoma innymi urządzeniami automatycznymi (poprzednikiem i następnikiem), tworząc małą automatyczną linię produkcyjną.
__________________________
Mgr inŜ. Stanisław Pergałowski i mgr inŜ. Janusz Kobiałka
oraz prof. Jerzy Łunarski są pracownikami Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie. Prof. Jerzy Łunarski jest równieŜ pracownikiem Politechniki Rzeszowskiej.
ciąg dalszy ze str. 23
Evolvable assembly systems: coping with variations
through evolution.
Ewolucyjne systemy montaŜu: pokonywanie przeszkód poprzez ewolucję.
Główne cechy ewolucyjnych systemów rozproszonych
obejmują kontrolę, modularyzację, inteligentną i otwartą
architekturę oraz kompleksowe i wielowymiarowe wsparcie metodologiczne, które obejmuje architekturę odniesienia. W metodologii zostaje uwzględniona integracja istniejących podsystemów i modułów. Niniejszy artykuł ma
na celu przedstawienie najnowszych osiągnięć, zastosowań i aktualnych wniosków w tej dziedzinie. Ewolucyjne
systemy montaŜowe stanowią nową metodologię samą
w sobie, która obecnie jest stosowana w kilku europej-
skich projektach. MontaŜ ewolucyjny wykracza poza rekonfigurację i oferuje ciągłą ewolucję systemu. Prace w tej
dziedzinie były i są wdraŜane w duŜych europejskich projektach badawczych. Ewolucyjność stanowiąca podstawę
systemu występuje w kaŜdym aspekcie systemu montaŜowego w całym jego cyklu realizacji, tj. w fazie projektowania i realizacji, działania i rozwoju. W artykule zaprezentowano spostrzeŜenia i wnioski z ostatnich projektów
i wdroŜeń systemu. Przedstawiono w nim równieŜ metodologię oraz najnowsze zastosowanie systemu w przemyśle. Jest to pierwsze wdroŜone rozwiązanie, które oferuje samodzielną konfigurację urządzeń i osprzętu.
ciąg dalszy – str. 31
27