4.5. Применение роботов в производстве строительных материалов

Необходимость автоматизации процессов на пред­приятиях строительных материалов вызвана увеличени­ем объема продукции, требованием значительного улуч­шения ее качества, необходимостью снижения трудоза­трат и сокращения численности рабочих. Важен при этом и социальный фактор, так как многие технологи­ческие процессы на предприятиях можно отнести к ка­тегории производств с вредными условиями труда. Объ­ем ручного труда по отрасли велик и в ряде случаев до­стигает более 50 %. Решить пробле­му автоматизации труда в отрасли помогает применение промышленных роботов.

Промышленные роботы и про­стейшие РТК используются при производстве кирпича, керамической плитки, стеклоизделий, санитарно-технического оборудования. Использование роботов на пред­приятиях стройматериалов позволяет высвободить рабочих, занятых на тяжелых и вредных работах, облегчить условия труда. Современный этап роботизации в отрасли характе­ризуется переходом от применения отдельных манипу­ляторов и роботов к их групповой эксплуатации в соста­ве РТК. Это позволяет, несмотря на значительные капи­тальные вложения, получить наибольший экономический эффект.

Использование промышленных роботов и РТК дает возможность создавать на предприятиях стройматериа­лов новые более совершенные гибкие технологии, что означает перестройку основ производства строительных материалов, включая организацию и управление. РТК целесообразно внедрять при техническом перевооруже­нии, реконструкции или расширении производства и раз­работке новых технологических процессов. Область применения робототехники в производстве строительных материалов обширна. Манипуляторы и промышлен­ные роботы могут быть эффективны на предприятиях и участках, выпускающих строительную керамику, кера­мическую плитку, асбестоцементные изделия, оконное стекло, санитарно-технические изделия из фарфора и фаянса, линолеум, волокнистые и другие материалы.

Практика и исследования показывают, что наибо­лее обширной областью применения робототехники яв­ляются предприятия строительной керамики. Керамиче­ские массы весьма распространенный строительный материал. Это глиняный кирпич, пустотелые блоки, че­репица, канализационные и дренажные трубы, плиты для наружной облицовки стен, плитки для внутренней облицовки стен и полов и др. Основным направлением использования средств робототехники при производстве этих изделий является автоматизация операций по их перемещению, передаче, пакетированию, погрузке и раз­грузке. На кирпичных заводах с помощью роботов ликвиди­руются трудоемкие ручные операции садки кирпича и укладки его на поддоны. На ряде заводов внедрены специальные автоматы и роботы для перекладки кирпича с формовочной линии на сушиль­ные вагонетки, автоматы пакетной садки кирпича на печные вагонетки и др. Внедрение специализи­рованных манипуляторов с пакетирующим устройством позволяет автоматизировать все операции по съему и укладке кирпича. Участие рабочих сво­дится к укладке пустых поддонов, наблюдению за ра­ботой механизмов, уборке бракованной продукции с цеп­ных столов. Промышленные роботы для укладки кирпича на су­шильные вагонетки вместо автоматов-укладчиков снаб­жены необходимой оснасткой и вспомогательным обо­рудованием, что позволяет уложить отрезанный кирпич-сырец на деревянные рамки или бруски и далее поме­стить на сушильные вагонетки. В составе такого комплекса предусматриваются магазины-на­копители рамок.

Н а рис.4.15 показан робот для погрузочно-разгрузочных и перестановочных операций при производстве кирпича и блоков с мокрым помолом глины. Технологическая линия, включающая вальцы (1), вакуум-пресс (2), резательный аппарат (3), тунельные сушилки (6) и сушильные вагонетки (5) оснащается роботами-укладчиками (4), которые решают задачу комплексной автоматизации всего техно­логического процесса.

Рис. 4.15

В случае выполнения роботом операций укладки в сушильные и обжиговые вагонетки производительность достигает более 10 тыс. шт./ч. С помощью схватов различной конструкции можно переносить кирпич поштучно и пакетами. Опыт использования роботов при производстве кирпича по­зволяет сделать вывод о необходимости более широкого внедрения и создания на их основе полностью автома­тизированных технологических процессов.

Штабелирующие, посадочные и бандажирующие ро­боты позволяют рационализировать работу установок по выпуску бетонной кровельной черепицы, мозаичных плиток, бетонного мостового кирпича, малоформатных бетонных элементов и высвободить в каждом случае от 3 до 6 рабочих. Для роботизации процессов их производ­ства разрабатываются специализированные роботы и ма­нипуляторы с учетом особенностей технологии. Транспортно пакетирующий манипуляторы позволяют автоматизировать процесс пакетирования свежеотформованных изделий и установки их на тележки для термообработки. Такой манипулятор позволяет автоматизировать съем поддонов с затвердевшими изделиями и устанавливать их на меха­низм распалубки, сбор пакетов готовых изделий на кон­вейере для отправки на стройку. Манипулятор представ­ляет собой самоходный агрегат с гидроприводом, насосной станцией и системой управления, которые обеспечивают подъем, опускание, поворот грузов и др. манипуля­ции. Подача команд выполняется с пульта дистанцион­ного управления.

Заводами стройматериалов выпускается обширная номенклатура асбестоцементных изделий: волнистые и плоские листы, конструкционные изделия, облицовочные листы и трубы, электроизоляционные плиты. Оценивая современный уровень асбестоцементного производства, необходимо отметить достаточно высокую степень его механизации. Внедрение средств робототехники дает воз­можность перейти к комплексной автоматизации произ­водства. Основным направлением использования робо­тов и манипуляторов здесь являются транспортные, ук­ладочные и перестановочные операции. Анализ отечест­венного и зарубежного опыта роботизации и автомати­зации производства асбестоцементных листов (рис.4.16) показывает, что на операциях укладки, съемки, перебор­ки и пакетировки экономически выгодны промышленные роботы с программным управлением. Компоновочная схема автоматизированной линии формирова­ния асбестоцементных листов с тремя роботами включает конвейеры (1,6, 8), робот укладчик (2), тележку цепного кон­вейера (3); перегрузочный робот (4), термовлажностная камера (5), конвейер водного твердения (7), робот пакетировщик (9), гидроснижатель (10). Один из роботов установлен после калибровочной маши­ны и переносит листы с конвейера на тележки, уклады­вая их друг на друга в пакеты по 12—14 шт.

В торой робот размещается в месте разгрузки конвейера и обеспечивает перенос пакетов с него на разгрузочный кон­вейер и после освобождения тележек от пакетов покры­вает их внутреннюю поверхность тонким слоем смазки. Манипулятор третьего робота выполняет заключитель­ные операции: переборку пакетов и укладку готовых листов в стопы по 100 шт. Все роботы напольного типа с программным управлением. При комплексной автома­тизации производства асбестоцементных листов следует использовать перегрузочные роботы для съема поддонов с листами и погрузки их на транспортирующие тележки с автоматическим управлением для доставки готовой продукции на склад.

Роботы дают возможность комплексно механизиро­вать процесс изготовления щитовых изделий из асбесто­цементных листов с применением прессов. РТК, вклю­чающий пресс и роботы с программным управлением, позволяет выполнить все необходимые операции: подачу нижних листов, нанесение на них клея, установку де­ревянных рамок и укладку верхних листов. После прес­сования изделий роботы разбирают и укладывают го­товые щитовые изделия в стопы.

Имеется опыт использования промышленного робота в составе линий для декоративной отделки асбестоце­ментных листов, который позволяет механизировать подачу листов из штабеля на пост загрузки. Внед­рение робота значительно повышает производительность линии. В производстве оконного стекла промышленные ро­боты также помогают автоматизировать процесс уклад­ки и пакетирования листов. Для транспортировки стекла применяют вакуумные схваты, устанавлива­емые на грейферную головку. Накоплен определенный опыт применения манипу­ляторов и роботов на предприятиях, выпускающих изде­лия для инженерного оборудования зданий. Разработан роботизированный формо­вочный участок для изготовления форм чугунных ото­пительных радиаторов. В состав формовочного блока входят базовая формовочная машина ПФ-4 и два спаренных автоматических манипулятора портального типа, имеющих три степени подвижности. Управление комплексом осуществляется по жесткой программе с помощью цикловой системы управления. Производитель­ность формовочного блока 120 форм в 1 ч. Формовочный блок обслуживают оператор и один рабочий, который ставит стержни в форму. Внедрение роботизированного формовочного комплекса дало возможность ликвиди­ровать тяжелый монотонный труд 5 рабочих и повысить производительность оборудования в 1,6 раза.

Не вызывает трудностей применение автоматических манипуляторов для обслуживания стержневых полуав­томатов. Автоматическая карусельная линия изготовления стержней для производства чугун­ных радиаторов имеет в своем составе робот для съема готовых стержней с линии и по­дачи их на цепной подвесной конвейер. Производитель­ность линии 1000 стержней в 1 ч. Внедрение линии вы­свобождает 4 рабочих, занятых тяжелым и монотонным трудом, и повышает в 5 раз производительность базо­вого оборудования. В Германии разработана авто­матическая линия по изготовлению плоских батарей цен­трального отопления. В такую линию входят робо­ты-питатели, роботы-штабеляторы, роботы-разделители, робот—контроллер герметичности, робот-сварщик, робот-перестановщик, робот-конфекционер, выполняющие все основные и вспомогательные операции.

Ближайшими задачами роботизации процессов про­изводства строительных материалов являются широкое внедрение серийно выпускаемых промышленных робо­тов на транспортно-перегрузочных и пакетирующих опе­рациях, создание для них специальной оснастки, разра­ботка типовых проектов роботизации технологических процессов. В дальнейшем необходимо создать специаль­ные модульные конструкции роботов, оснащенные сен­сорными устройствами, и широко внедрить в отрасль РТК и разработать на их основе ГАП.