Автоматизированная линия групповой загрузки жестяных банок в тару

спецификация.dwg

Конвейер пластинчатый
Конвейер вибрационный
СевНТУ Кафедра АТПП группа АКТ-41д
Автоматическая линия загрузки банок.
Линейный модуль HMPL-20
Вакуумный схват VAS-65-18-NBR
Электрический терминал
Соединение SCK-PK-4-KU
Линейный модуль DGPL

Министерство образования и науки Украины.doc

Министерство образования и науки Украины
Севастопольский национальный технический университет
«Устройство для групповой загрузки жестяных банок
Студент группы АКТ-41д
Консультант : Волков С.П.
Анализ объекта автоматизации
Анализ методов и средств автоматизации процесса
Разработка технологического процесса
Подбор оборудования компоновка линии
Расчет сборочного узла
Разработка системы управеления
Автоматизация технологического процесса – это совокупность методов и средств предназначенная для реализации системы или систем позволяющих осуществлять управление производственным процессом без непосредственного участия человека
Основными целями автоматизации технологического процесса являются
повышение эффективности и безопасности производственного процесса.
К преимуществам автоматизации можно отнести: возможность значительного повышения производительности труда; более экономичное использование физического труда материалов и энергии; более высокое и стабильное качество продукции; сокращение периода времени от возникновения потребности в изделии до получения готовой продукции; возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.
Основными требования предъявляемыми в сфере автоматизации явялются надежность переналаживаемость и высокая производительность систем.
Использование промышленных роботов обеспечивает повышение уровня автоматизации и производительность труда а также и сменную работу оборудования.
В данной выпускной работе будет разработана система групповой упаковки консервных банок в тару.
В данной выпускной работе поставлена задача разработки технологического процесса сборки.
Технологический процесс реализует задачу групповой загрузки деталей в картонную тару.
Деталью является жестяная консервная банка.
Банка имеет следующие габариты:
Рисунок 1 – габариты детали
Масса детали 0455 кг
Высота детали h=865 мм
Диаметр детали 835 мм
Одновременно выкуумный схват захватывает 8 банок.
Таким образом масса 8 банок составит:
Выберем производительность комплекса 80 банок в минуту.
Расстояние которое проходит привод линейного перемещения от одной точки позиционирования до другой составляет 15 метра.
Соответственно время заполнения 1 коробки составит 12 секунд.
Так как коробка заполняется за два подхода то время 1 перемещения линейного привода составит 6 секунд.
Линейная скорость перемещения 05 метра в секунду.
Производительность автоматизированного комплекса составляет 4800 банок в час или 38400 банок за один восьмичасовой рабочий день.
Анализ методов и средств автоматизации процесса сборки
Автомат групповой упаковки в гофротару
Автомат групповой упаковки предназначен для максимальной автоматизации упаковочного процесса и используется в составе автоматический упаковочных линий в том числе как конечный автомат после автомата картонирования АК-40 или АК-50 и автомата целлофанирования АЦ. Производительность автомата позволяет использовать его совместно с несколькими упаковочными линиями если они фасуют одинаковую продукцию.
Преформа гофрокороба из кассеты поступает в автомат где автоматически раскрывается и подается на позицию упаковки. Коробочки по транспортеру-накопителю подаются к группирующему устройству где собираются в ряды по ширине и высоте гофрокороба. Сформированный ряд подается в гофрокороб. Короб опускается на высоту одного ряда и операция повторяется до полного заполнения короба. Клапаны гофрокороба закрываются и фиксируются липкой лентой с одной стороны или вокруг короба. Укладка гофрокоробов на поддон производится вручную. В соответствии с желанием заказчика автомат может быть дополнительно укомплектован: принтером даты для нанесения данных о продукте и дате его выпуска системой подводящих отводящих транспортеров транспортером накопителем для оптимизации процесса упаковки и для полной автоматизации процесса при проектировании транспортерной системы учитываются особенности помещения и технологического процесса. Автомат может так же комплектоваться системой управления другими автоматами стоящими в технологической линии.
Обслуживать ее может один оператор и один подсобный рабочий (грузчик). В целом внедрение комплексной автоматической линии заменяет до 12 человек упаковщиц (в одну смену) и подсобных рабочих (занятых на вспомогательных операциях таких как предварительная сборка гофрокороба нанесение вручную информации на пачку и гофрокороб перетаскивание полуфабрикатов на различные технологические участки).
Универсальная машина упаковки
Универсальная машина выполняющая несколько операций: формирование короба укладку в него продукции и заклейку короба. Машина оснащена собственным транспортером подачи продукта.
Рисунок 2 - Универсальная машина модели F30 Picker
Особенность модели заключается в том что укладку продукции выполняет 4-х осевой робот-укладчик. Это позволяет собирать произвольно лежащий одиночный продукт с высокой эффективностью.
Скорость робота — до 90 цикловминуту.
Автомат предназначен для комплектации ряда продукции (бутылок контейнеров коробок банок ампул флаконов мешков) в групповую упаковку.
Роботизированные укладчики.
Рисунок 3 - Роботизированный укладчик.
Задачей роботизированного укладчика является перемещение продукта имеющего относительно небольшие геометрические размеры и вес с большой производительностью (более 10 000 штчас).
Разработка технологического процесса:
В ходе данного технологического процесса будет реализована групповая загрузка консервных банок в тару.
Загрузка осуществляется перемещением банки из вибрационного накопителя в тару находящуюся на шаговом конвейере.
Всего в тару можно загрузить 16 банок. Упаковка осуществляется в два этапа по 8 банок за один раз.
Данный технологический процесс состоит из следующих этапов:
Перемещение деталей в зону первичного ориентирования
Ориентирование деталей в накопителе
Перемещение пустой тары
Захват первой партии деталей вакуумным захватным устройством
Перемещение деталей из накопителя в тару
Упаковка первой партии деталей в тару
Захват второй партии деталей
Упаковка второй партии деталей в тару
Премещение заполненной тары на 1 шаг
Иллюстратор технологического представлен на рисунке
Рисунок 4– иллюстратор технологического процесса
Подбор оборудования и компоновка линии.
Для захвата банок используются вакуумные захваты (присоски) с соединительной резьбой
Рисунок 4– вакуумный захват
- VAS: Присоски диаметр 1 125 мм изготовлены из полиуретана
Особенности схватов:
- Удержание заготовок и гладкой непрерывной поверхностью
- Могут быть приспособлены для работы с неровными скругленными и ребристыми поверхностями при помощи сильфонных присосок
- компенсатор длины для устранения расхождений по высоте
- адаптер для вакуум-генераторов для крепления на штоке цилиндра
Для транспортировки тары используется цепной конвейер
Цепные (пластинчатые) конвейеры в различных вариантах исполнения: одноручьевые или многоручьевые прямые наклонные и поворотные; материал изготовления пластин – пластмассы или нержавеющая сталь. Конвейеры цепные (пластинчатые) предназначены для транспортирования штучных предметов (бутылок банок жесткой тары и т.п.). В качестве грузонесущего элемента используется металлический или пластмассовый носитель состоящий из отдельных пластин прикрепленных к одной или двум тяговым втулочно-роликовым цепям.
Риунок 5 – Пластинчатый конвейер
Для транспортировки консервных банок используется вибрационный транспортный желоб с накопителем.
Рисунок 6 – вибрационный конвейер
Для обеспечения связи между виброконвейером и цепным конвейером и перемещением банок из накопителя в тару используется универсальный портальный модуль.
Этот модуль предназначен для работы с накопителями заготовок и деталей уложенных в приспособлении спутнике в ориентированном виде. Типовые детали – тела вращения диаметром от 40 до 160 миллиметров и высотой до 100 миллиметров.
Рисунок 7 – общий вид линии
- поворотный привод
- специальная транспортерная лента
- боковая направляющая
- прямолинейный вибрационный желоб
- тара для упаковки
Показанная на рисунке установка предназначена для групповой упаковки жестяных банок при этом одновременно перемещаются 8 банок. Это позволяет применять линейные модули которые имеют только два конечных положения. Тара для упаковки перемещается шагами. Для этого используется храповой механизм с остановками цепи конвейера. Схема храпового механизма представлена на рисунке 8
Рисунок 8 – механизм остановки конвейера
На ведущий вал 7 вращающийся вокруг неподвижной оси A жестко насажена втулка 1 к которой в точке В шарнирно присоединена собачка 2.
Входя под действием пружины 6 в зацепление с храповым колесом 3 собачка 2 поворачивает жестко скреп ленную с храповым колесом цепную
звездочку 4 приводящую в движение роликовую цепь 5. Приходя в соприкосновение с неподвижным пальцем b собачка 2 разъединяется с храповым колесом 3 и цепная звездочка 4 а следовательно и цепь 5 остаются неподвижными все время пока палец b скользит по стороне а — а собачки 2. Механизм применяется в конвейерах
Периодические остановки цепи необходимы для загрузки конвейера
Для ориентировани деталей после их прохожденя по вибролотку используется веерообразная накопительная система. Распределение и ориентирование банок осуществялется с помощью отклоняющих заслонок.
Схема делительной системы и накопителя представлена на рисунке 9
Рисунок 9 – веерообразная делительная система
-отклоняющая заслонка
I-VI – распределенные потоки деталей.
Управление отклоняющии заслонками осуществляется с помощью логических элементов и оптических датчиков.
Общие сведения о расчете вакуумных захватных устройств:
Расчет ВЗУ предполагает определение:
) равнодействующей всех внешних сил отрывающих деталь от ВЗУ;
) минимально допустимой силы притяжения ВЗУ;
) требуемой площади и размеров присосов.
Расчет равнодействующей:
В процессе захвата подъема и перемещения груза грузоподъемность ВЗУ
не остается постоянной она зависит от соотношения сил P N и Т
удерживающих груз стремящихся оторвать его и сдвинуть соответствен-
Рисунок 10 - Взаимодействие сил при подъеме и транспортировании груза:
Рисунок 11 - Расчетная схема ВЗУ для определения снижения его грузоподъемности
Равнодействующую Ro всех внешних сил (статических от массы груза G динамических Рд ветровых Pв и др.) отрывающих груз от ЗУ можно разложить на составляющие: нормальную N и касательную Т.
Подъем в вертикальном направлении когда сила тяжести по направлению совпадает с силой прижатия к ЗУ
N = Q + PД + PВ; T = 0 ;
Расчет удерживающего усилия:
Для надежного удержания груза ВЗУ необходимо чтобы состав-
ляющие удерживающих сил были больше соответствующих сил отрыва
т.е. P > N или P = KN*N; Т'т > Т и Т"т > Т или Т'т = КтТ; Т"т > КтТ
где KN и Кт соответственно коэффициенты запаса по силам отрыва и сдвига груза.
Для нормальной работы ВЗУ необходимо чтобы разница между силой Р (прижатия груза) и N (нормальной составляющей силы отрыва) была достаточной для создания давления q в контакте уплотнения присоски и поверхности груза обеспечивающего герметизацию камеры:
где Sy контактная площадь уплотнения.
Необходимое давление на герметизирующей кромке присоски при ее контакте с грузом зависит как от материала уплотнения так и от шероховатости груза. Предельное значение силы N при которой сохраняется достаточное для герметизации давление qmin в контакте уплотнения присоски и поверхности груза при известной силе вакуумного притяже-
ния можно определить из условия: N = P = qmin*Sy. Значения qmin выбраны из справочника МПа.
Для получения надежной герметизации поверхности груза по плоскости уплотнения последнее должно подвергаться деформации сжатия на определенную величину которая зависит в основном от материала уплотнения и шероховатости поверхности груза.
Расчет размеров присосок
Площадь присосок и разрежение в них определяют из уравнений:
где: Ра Pb соответственно атмосферное и остаточное давление
внутри камеры Па; n количество присосок в ЗУ; So площадь при-
Расчет конкретного узла.
Для того чтобы расчитать сборочный узел необходимо знать следующие данные:
Pа=001013 МПа - атмосферное давление;
кТ= 15 и значение коэффициента запаса по сдвигу
кn =12 значение коэффициента по отрыву
Значение нормальной составляющей отрывающих сил:
Значение нормальной составляющей силы реакции захвата:
Значение результирующей всех отрывающих сил:
Значение касательной составляющей сил реакции захвата:
Значение диаметра присоса получим из следующих формул:
Так как диаметр ободка обычно составляет 006—012d.схвата то получим:
Из стандартного ряда размеров вакуумных схватов выберем округлив в большую сторону:
Диаметр схвата равен 65 миллиметров.
Действительное подъемное усилие N1 развиваемое вакуум захватом определяется выражением
N1>N2 условие выполняется.
Следовательно подъемная сила захватного устройства достаточна для подъема и перемещения груза.
Разработка системы управления.
Для разработки сисетмы управления необходимо вначале реализовать алгоритм работы технологического процесса.
После составления алгоритма работы станции необходимо выбрать элементы которые должны быть размещены на электрической и пневматической схемах управления.
Схема управления технологическим процессом разработана в программе FluidSim Pneumatic
По составленным схемам системы управления впоследствии можно написать программу реализующую работу системы.
Алгоритм работы технологического комлекса предствлен ниже.
Рисунок 12 – пневматическая схема управления автоматизированным комплексом упаковки жестянок.
Пневматическая схема управления включает в себя:
-Поворотный привод с конечными точками позиционирования R1 R2
-Линейный привод горизонтального перемещения каретки с конечными точками позиционирования A1 A2 A3
-Линейный привод опускания и подъема пневмосхвата с конечными точками позиционирования B1 B2
-Дроссели с обратными клапанами позволяющие регулировать скорость перемещения привода
-Пневмораспределители
-Пневматический датчик наличия детали P1
Для упрощения внешнего вида и наглядности пневмосхемы на ней изображен только один пневмосхват.
Рисунок 14 – электрическая схема управления автоматизированным комплексом упаковки жестянок
В ходе данной выпускной работы был разработан технологический процесс групповой упаковки консервных банок в картонную тару.
В ходе работы над заданием был разработан иллюстратор технологического процесса составлена общая компоновка линии и изображен ее полный внешний вид.
Кроме того был выполнен расчет сборочного узла и изображена его конструкция.
Библиографический список
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 Под. Ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова – 4-е изд. перераб и доп. – М.: Машиностроение 1986. 656 с. ил.
Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник.-М.: Машиностроение 1983.-376 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3 т. Т.1. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение 2001 – 920 с.: ил.
Пашков Е.В. Осинский Ю.А. Четверкин А.А. Электропневмоавтоматика в производственных процессах: Учебное пособие. – Севастополь : Изд-во СевГТУ 1997. – 368 с.: ил.
Пашков Е.В. Транспортно-накопительные и загрузочные системы в сборочном производстве Е.В. Пашков В.Я. Копп А.Г. Карлов. – К.: УМК ВО 1992. – 536 с.
Каталог фирмы “Festo”

Общий вид линии.dwg

Номинальная скорость прокрутки конвейера
мс 2. Максимальная масса груза установленного на конвейер
кг 3. Подшипники валов и роликов стандартные по ДСТУ ГОСТ 520-2003 4. * Размеры для справок
Техническая характеристика конвейера
Техническая характеристика портального робота
кг 2. Число степеней подвижности 3. Погрешность позиционирования
мм 4. Число захватных устройств 5. * Размеры для справок
СевНТУ Кафедра АТПП группа АКТ-41д
Автоматическая линия загрузки банок. Вид общий.

Иллюстратор.dwg

Кафедра АТПП гр. АКТ-41 д
Перемещение банок по виброжелобу
Распределение банок
Перемещение пустой тары
Загрузка банок в тару
Перемещение заполненной тары
Пластинчатый конвейер
Вибрационный транспортер
Автоматическая линия загрузки банок Иллюстратор

СБ+Э3+П3.dwg

FestoDidactic. EzOPC.1 FluidSIM IN EasyPort1.IntputPort1
FestoDidactic. EzOPC.1 FluidSIM OUT EasyPort1.OutputPort1
Автоматическая линия загрузки банок. Сборочный чертеж
Кафедра АТПП гр. АКТ-41 д
Автоматическая линия загрузки банок. Cхема электрическая