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第 8 卷- 2020 年 9 月刊
性能优异的喷砂机器人伴随着最高的安全性



图1:大部件龙门式喷砂机器人/机械手


图2:操作员在控制舱舒适工作,免受喷砂室危险环境影响


图3:大型铸件全自动喷砂


图4:用于机械和设备工程清理部件的机械手功能喷砂机器人

大型部件喷砂过程艰难,并不是完全没有危害。利用专门设计的喷砂机器人,可以更快、更安全、更经济高效完成此项运动。

在表面技术领域,喷涂或涂层之前,必须让钢结构部件具有一定清洁度并确定其表面粗糙度(轮廓),通常通过喷砂清理实现。同样,在进一步机械加工之前,喷砂是去除铸件残留物的主要手段。人工喷砂过程十分繁琐,而且对健康有害,因为工人要承受很大的体力压力、噪音和灰尘,特别是大型部件,如起重机、轨道车辆和船舶发动机部件。目前为止,自动清理主要使用抛丸机和压力喷砂机实现的。但是,这些清理技术的使用范围仅限某种类型、尺寸、材料的简单部件。
虽然多轴工业机器人,适用范围广,更加合适,但是由于磨料喷砂造成的现场环境,多轴工业机器人的使用并不实际。磨料喷砂颗粒和灰尘会对这些设备造成损坏,影响其功能和使用寿命。虽然覆盖能起到较好的保护作用,但是受到固定工业机器人操作范围的限制,在喷砂过程中必须经常定位部件。另一方面,专门为喷砂研发的机器人符合所有任务要求。结合喷砂房,这些机器人甚至可以用作机械手,对大型简单部件或复杂形状工件进行喷砂。

喷砂机器人的优点

首先,喷砂机器人的优点在于其能保障更大程度的职业安全。操作员在控制舱或控制室内舒适工作,免受喷砂室危险环境影响。与现在许多机械和设备一样,利用操作杆操作控制喷砂机器人。控制舱和控制室具有良好的隔热性能,进行完全气候控制,在轻微加压,可防止噪音和灰尘进入。
喷砂机器人有龙门式或墙挂型。龙门式机器人的移动方式类似于高架起重机。这样,机器人手臂可以触及工件外部所有区域,甚至可以清理工件内部。例如,在铁路行业,机器人手臂可以穿过漏斗车上部的人孔通过车窗或漏斗车喷砂清理客车内部。
壁挂型机器人可用于高架运输系统或与转盘一同使用。使用高架输送系统,通常会有两个壁挂型机器人,一边墙上一个。可从两侧对工件进行高效喷砂。单个壁挂机器人可与转盘串联使用,也可将转盘作为机器人的轴,这样机器人可以控制工件的转动。
在系列生产情况下,喷砂机器人可以完全自动运行。自动操作的清洗结果具有连续性和可重复性。喷砂顺序很容易通过示教进行程序化,操作员通过手动操作操纵杆清洗部件一次。在此过程中,该系统的所有动作和功能都将按顺序记录下来,创建喷砂程序,用于清洗更多相同的部件。如果不能通过手动操作机器人对部件进行一次性喷砂清理,可利用便捷式手持面板对其进行编程。这种情况下,机器人的动作通过点对点过程的方法进行记录,产出高效准确的喷砂程序。
离线编程效率甚至更高,因为这样不需要中断生产。在单独PC上进行离线编程包括将部件的3D数据和喷砂房输入到特殊的模拟程序中。然后机器人所有的动作都在电脑上进行模拟,操作员在电脑上可以模拟喷砂结果,检查可能的碰撞。同时,这项技术可以优化离线清洗的质量和持续时间,从而有效提高机器人喷砂清理的成本效率。

高性能喷砂

喷砂机器人的另一个主要优点是即使在高的输出率下,仍然不知疲倦。由于离开喷嘴的磨料射流产生强大的反冲力,6至7巴的手动喷砂的喷嘴直径不能超过10至12mm。另一方面,现代喷砂机器人可以在高达10巴的喷砂压力下处理直径达19mm的喷嘴,没有任何限制。仅这一点就说明机器人的喷砂性能为人工喷砂效率的好多倍,而且喷砂机器人的性能可通过增加喷嘴进行加强。基本条件下,喷砂性能指标可达到200m²/h,而一个普通工人的工作效率还不能达到15m²/h。对于很多公司来说,找到愿意在特定危险环境情况下从事如此危险工作的工人越来越难。

清理快速灵活

与其他喷砂设备和方式相比,喷砂机器人容易适应不同形状和尺寸的部件。具有8个轴的龙门式机器人可以在整个喷砂房内移动,可处理抛丸设备不能到达随后需要手动补喷喷砂的地方。除了喷砂清理外,机器人还可以执行其他任务。包括利用压缩空气去除工件喷砂后的磨料和灰尘。让工件可以更快进行到下一步加工工序,同时在喷砂房内为更多部件腾出空间,从而缩短整个加工周期。
20世纪80年代早期,Blastman Robotics一直致力于将创新工程理念和正确材料选择应用到制造专为自动喷砂清理而设计的高耐用机器人上。事实上,仍在运行的由Blastman Robotics提供的最老的喷砂机器人系统已经超过25年。根据应用的不同,磨料会有不同:从锋利铸钢砂到灰尘较大的氧化铝和石榴石砂,任何东西都可以使用。

高度通用

喷砂机器人是清理大型部件和表面最有效的方式。在手动喷砂非常费时以及涉及到需要随后进行手工喷砂的部件,使用喷砂机器人特别具有成本效率优势。这些应用的例子包括喷砂清理乘轨道客车和货车,因为这些部件比较大,表面很难完全触及到。通过引导机器人手臂通过轨道车辆的进口,按照规范完成内部表面喷砂清理。因为这种车通常是系列生产,喷砂机器人的自动化功能可为制造商提供额外好处。Blastman Robotics已为轨道交通车辆行业提供了100多台全自动喷砂清理机器人。
喷砂机器人也是去除铸造部件(如:风电轮毂和船用柴油机缸体)上的粘砂的较多方法。用粗的铸钢砂和以高达200m/s的冲击速度有针对性喷射去除顽固沉积物。喷砂机器人使用的其他例子包括商用车辆部门的部件,如农机、建筑和推土设备(ACE)。此外,建筑业或机械和设备工程的少量个别零件或部件,如桥段或涡轮机外壳,如今也由具有机械手功能的喷砂机器人处理。除此之外,带有直接控制舱的喷砂机器人可以灵活操作处理各种产品。喷砂机器人也特别适合处理维护和修理旧部件时的各种表面。
Blastman Robotics拥有广泛的喷砂清理机器人组合可以适应不同应用。根据部件的数量、形状和尺寸进行清洗,喷砂机器人可以是简单四轴独立喷砂机器人,也可以是触及喷砂房每个角落的类似八轴龙门式喷砂机器人。每个Blastman机器人根据客户要求进行制造。不同类型机器人的基本类型和操作原理是相同,比如龙门架可以从4米到30米不等。轴的尺寸根据工件的尺寸而定,Blastman始终考虑客户需求,提供可供选择的喷砂清理解决方案。



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