Изучение построения робототехнических комплексов для нанесения лакокрасочных материалов в мебельной промышленности

Содержание.

Введение

1. Особенности построения комплексов для нанесения лакокрасочных

покрытий

1.1 Назначение и виды отделки

1.2 Виды защитно-декоративных покрытий

1.3 Подготовка поверхностей к отделке

1.4 Методы нанесения лакокрасочных материалов

1.5 Способы отверждения покрытий

1.6 Типовые технологические процессы прозрачной отделки мебели.

2. Автоматизированные линии отделки. Компоновка РТК

для нанесения лакокрасочных материалов

3. Исследование строения привода окрасочного робота

3.1. Общие сведения

3.2 Требования к рабочей жидкости гидроприводов

3.3 Насосы

3.4 Исполнительные механизмы

3.5 Аппаратура управления

4. Система управления РТК для нанесения лакокрасочных

материалов

4.1 Структура системы управления

4.2 Алгоритм системы управления

Заключение

Список используемой литературы

1. Введение.

Успешное мебельное производство предполагает предварительный глубокий анализ всех его составных частей, современных тенденций и процессов . Не менее важно знать, в чем конкретно состоит влияние того или иного составляющего на весь комплекс в целом.

В настоящее время имеется большая необходимость в изучении зффективных подходов к повышению качества продукции, и что немало важно к долговременноиу использовагию конечного изделия потребителем. Именно поэтому лакопокраска является доминирующим процессом мебельного производства.

Целью данной работы является изучение построения робототехнических и автоматизированных линий и комплексов на мебельном предприятии.

Оснвными задачами работы являются:

1. Дать характеристику отделки столярных изделий и рассмотреть основные этапы этого процесса.

2. Ознакомиться с составляющими элементами производственных линий и их особенностями .

3. Исследовать эффективность описанных технологических процессов лакопокрасочного участка предприятия.

В работе автор использовал многочисленные издания технической литературы, информационные ресурсы глобальной сети Internet,

Автор работы считает важным уделять должное внимание к внедрению в производство новых автоматизированных линий и робототехнических комплексов, которые будут благоиворно влиять на развитие конкретного предприятия и промышленности в целом.

1. Особенности построения комплексов для нанесения лакокрасочных покрытий

1.1 Назначение и виды отделки

Отделка выполняется с це­лью придания поверхно­стям защитных и декора­тивных свойств. Она мо­жет быть прозрачной, не­прозрачной, имитацион­ной, специальной.

Прозрачная отделка представляет собой нанесение на отделываемую поверхность лако­красочных материалов(ЛКМ), которые создают по­крытие, сохраняющее и еще больше прояв­ляющее текстуру древесины. Такая отделка применяется при изготовлении мебели из мас­сивной древесины, а также из плитных мате­риалов, облицованных строганым шпоном или пленками, пропитанными синтетическими смолами.

Непрозрачная отделка заключается в нане­сении на отделываемую поверхность пигмен­тированных лакокрасочных материалов (кра­сок, эмалей), которые полностью скрывают текстуру и цвет древесины или другого отде­лываемого материала. Непрозрачная отделка применяется при изготовлении бытовой мебе­ли (особенно детской, кухонной и встроенной), офисной и другой мебели для общественных помещений, а также при наружной отделке до­мов, садово-парковой мебели.

Имитационная отделка представляет собой способ создания декоративного покрытия ме­тодом глубокого крашения, нанесения рисунка текстуры древесины на отделываемую поверх­ность, напрессовывания на основу пленок с напечатанной на них текстурой древесины, мрамора или другого материала. Имитацион­ная отделка с использованием пленок широко применяется при изготовлении массовой срав­нительно дешевой мебели.

Специальная отделка имеет несколько раз­новидностей. Это может быть нанесение на поверхность отделочного слоя из расплавлен­ного или порошкообразного металла (металли­зация), полимерных и других материалов. К ней можно также отнести пескоструйную об­работку поверхности, тиснение, выжигание, инкрустацию, резьбу по дереву. Широко рас­пространенная в недалеком прошлом песко­струйная обработка поверхностей, особенно стекла, в настоящее время практически не применяется. Инкрустация и еще в большей мере резьба, наоборот, находят все более ши­рокое применение, особенно при изготовлении художественной мебели

.

1.2 Виды защитно-декоративных покрытий

Эксплуатационные свойства покрытий опре­деляются в основном свойствами применяемых материалов. В зависимости от вида материалов и технологии отделки различают покрытия ла­кокрасочные, пленочные и комбинированные, т. е. с использованием пленки и лакокрасочно­го материала.

По декоративным свойствам различают по­крытия прозрачные и непрозрачные, т. е. скры­вающие цвет и строение отделываемой по­верхности. Формируют покрытия методом по­следовательного нанесения на поверхность различных материалов.

Защитно-декоративные покрытия (ОСТ 13-27-82) на изделиях мебели из древесины и дре­весных материалов, эксплуатируемых в закры­тых отапливаемых помещениях при отсутствии агрессивных сред, классифицируют по различ­ным признакам .

В зависимости от рода основного пленко­образующего материала лакокрасочные по­крытия делятся на семь групп: полиэфирные (ПЭ), полиуретановые (УР), меламинные (МЛ), полиакриловые (АК), мочевинные (МЧ), нитроцеллюлозные (НЦ), пентафталевые (ПФ). В зависимости от показателей внешнего вида группы лакокрасочных покрытий подразделя­ются на две подгруппы: А - покрытия с откры­тыми порами и Б - покрытия с закрытыми по­рами, в том числе непрозрачные. Группа покрытий, образованная ма­териалами на основе пропитанных бу­маг, в зависимости от применяемого пропиточного материала и покровного лака делится на три подгруппы: А -меламиноформальдегидные и мелами-нокарбамидоформальдегидные, карбамидоформальдегидные и их модифика­ции, полиэфирные; Б и В - карбамидоформальдегидные модифицированные с лаковым покрытием.

Обозначение защитно-декоративных покрытий состоит из пяти частей. Первая часть определяет группу покрытия. Для ла­кокрасочных материалов указывается покров­ный материал по ГОСТ 9825, например лак НЦ-243, для синтетических материалов - род полимера (русскими буквами, например, ТР - термореактивный, ТП - термопластичный). Вторая часть указывает подгруппу (заглавны­ми буквами) и категорию покрытия (арабскими цифрами). Третья часть определяет вид лако­красочного покрытия в зависимости от про­зрачности. Она указывается только для лако­красочных покрытий и обозначается заглав­ными русскими буквами. Четвертая часть обо­значает вид покрытия по степени блеска. Она обозначается заглавными русскими буквами. Пятая часть определяет защитные свойства по­крытия и обозначается арабскими цифрами.

Части обозначений отделяются друг от дру­га точками. Примеры обозначений покрытий:

Эмаль НЦ-25. Б1. Н. Г. 3 — покрытие нитроцеллюлозной группы, подгруппы Б первой категории, образованное эмалью НЦ-25, не­прозрачное, глянцевое, ограниченно водостой­кое, низкотепло- и низкоморозостойкое; ТР. А2. ПГ. 9 — покрытие, образованное об­лицовочным материалом на основе бумаг, про­питанных термореактивными полимерами под­группы А, второй категории, полуглянцевое, водо-, тепло- и морозостойкое.

1.3 Подготовка поверхностей к отделке

Предназначенные для отделки поверхности должны быть ровными и гладкими. Для полу­чения таких поверхностей необходима тща­тельная предварительная их подготовка.

Подготовка поверхностей к отделке состоит из двух этапов: столярной подготовки и отде­лочной подготовки. Первый этап включает устранение дефектов, выравнивание и шлифо­вание поверхностей, второй - окон­чательное выравнивание поверхностей шпат­леванием и порозаполнением, получение же­лаемого цвета, тона и четкости структуры дре­весины под прозрачными покрытиями методом отбеливания и крашения. Шпатлевание прово­дится лишь при подготовке к непрозрачной и имитационной отделке, порозаполнение, отбе­ливание и крашение - при подготовке к про­зрачной отделке. Более высокие требования предъявляются к поверхностям, на которых формируются тон­кослойные открытопористые покрытия (лака­ми нитроцеллюлозными, полиуретановыми, кислотного отверждения). При отделке крас­ками, эмалями, полиэфирными лаками поверх­ности могут быть менее гладкими, так как эти материалы образуют толстые пленки, обладаю­щие способностью заполнять мелкие углубле­ния.

Для подготовки поверхностей под прозрачные покрытия необходимо удалить с поверхности ворс, его сначала поднимают, увлажнив поверхность древесины тампоном, смоченным в теплом 3 -5 %-ном растворе глютинового клея, а затем высушивают ее (при температуре 18 - 20 °С сушить не менее 1,5 ч, при температуре 50 °С -5-10 мин). Затем ворс удаляют шлифовальной шкуркой № 6. При использовании термопрока­та удалять ворс не надо.

При необходимости отбеливания поверх­ность обрабатывают на полировальных станках или вручную тампоном. Для древесины березы и ясеня следует брать

20 %-ный раствор пере­киси водорода и 20 %-ный водный раствор аммиака в соотношении 10:1. Затем поверхно­сти сушат при температуре 23 °С в течение 3 ч и выдерживают после сушки 48 ч.

Крашение осуществляют протравами, кра­сителями и пигментами: вручную (тампоном, кистью), окунанием, пневматическим распы­лением, распылением при повышенном давле­нии («сухое»), вальцовым способом.

При подборе цвета и тона окраски поверх­ности готовят растворы исходных красителей, при необходимости их смешивают и ведут пробное крашение образцов. Для приготовле­ния красящих растворов необходимо исполь­зовать мягкую воду (с добавлением в нее 0,1 -0,5 %-ной кальцинированной соды) или кипя­ченую. Краситель растворяют в горячей воде, фильтруют через два слоя марли и охлаждают до комнатной температуры.

Растворы протрав готовят перемешиванием солей металлов в мягкой чистой воде с после­дующим фильтрованием и разбавлением водой до необходимой концентрации. Растворы про­трав готовят 0,5 - 5 %-ными в зависимости от желаемого тона.

Грунтовочные составы наносят вручную кистью или тампоном, пневматическим распы­лением, вальцовыми станками, обливом, окунанием. Вручную, т. е. кистью и тампоном, со­ставы наносят при ремонте мебели и индиви­дуальном или мелкосерийном ее производстве. Пневмораспыление используют при отделке деталей и изделий решетчатой формы, изделий в собранном виде и с фасонными поверхно­стями. При отделке щитовых деталей грунтов­ку наносят лаконаливными машинами типа ЛМ-3, ЛМ-140 или вальцовыми станками типа МЛН 1.03б ВЩ-9, ВЩ-14 с дозирующими устрой­ствами (рис.4) при скорости подачи до 30 м/мин. Наиболее производительный и эко­номичный метод - вальцовый.

После грунтования поверхности сушат и шлифуют для снятия поднявшегося ворса. Для шлифования используют ленточно-шлифовальные, вибрационные и щеточные станки.

Подготовка поверхностей под непро­зрачные покрытия включает грунтова­ние и шпатлевание — сплошное и местное.

Грунтование проводят пигментированными глифталевыми (ГФ-032, ГФ-020 и др.), масля­ными, нитроцеллюлозными и другими грун­товками. Их наносят вручную тампонами, пневмораспылением, обливом, вальцами, в электрическом поле токов высокого напряже­ния, струйным обливом, окунанием.

Шпатлевание различают местное (густой шпатлевкой) и сплошное (шпатлевкой жидкой консистенции). Его можно осуществлять вруч­ную шпателем, пневматическим распылением (обычно фасонных и криволинейных поверх­ностей), обливом и вальцеванием. При исполь­зовании вальцеракельных станков достигаются высокие качество шпатлевания и производи­тельность, минимальный расход шпатлевки. После сушки зашпатлеванные поверхности шлифуют

1.4 Методы нанесения лакокрасочных материалов

1.4.1 Нанесение пневматическим распылением

Этот способ применяют при отделке стульев, рамочных изделий, ящиков, деталей криволинейного и сложного профиля, которые нельзя отделать другими способами. Распыле­нием наносят лаки, краски, эмали, красители, шпатлевки. Этот способ универсален, прост в техническом отношении, но дает большие по­тери материала и создает повышенную загазо­ванность рабочей среды.

Сущность пневматического распыления со­стоит в том, что в результате дробления жид­кости струей сжатого воздуха ЛКМ переходит в состояние аэрозоля, аэрозольные частицы движутся в направлении воздушной среды и на отделываемой поверхности сливаются в сплошной слой. Распыление материала проис­ходит в форсунке, которая является основной частью распылителей (рис.1). Скорость воздушной струи на выходе из форсунки должна составлять 300 - 450 м/с, давление воздуха в зависимости от конструкции лакораспылителя 0,25 - 0,55 МПа. Оптимальное зна­чение вязкости ЛКМ - 25 - 35 с по ВЗ-4, раз­мер аэрозольных частиц при этом составляет 6 - 80 мкм. Различают форсунки с воздушным и материальным соплом.

Методом распыления ЛКМ чаще всего наносят вручную, используя краскораспылители марок КРП-З, КР-20, КР-20, ЗИЛ, С-765 и др. Процесс выполняют в распылительных кабинах, которые должны обеспечивать полную очистку загрязненного воздуха от лакокрасочной пыли, максимальное удаление образую­щихся паров и аэрозоля из зоны окраски, пожаробезопасность.

Краскораспылитель, краско- и воздухоподводящие шланги перед началом работы необ­ходимо тщательно осмотреть и проверить их исправность. Затем производят настройку краскораспылителя, т. е. устанавливают форму факела в зависимости от площади окрашивае­мой поверхности, регулируют подачу воздуха и краски.

Во время перерывов в работе переднюю часть краскораспылителя необходимо держать в растворителе. При смене краски или лака, а также после окончании работы краскораспылитель необходимо промыть растворителем.

Отделку деталей методом распыления выполняют в распылительных кабинах. Кабины служат также для сбора и отсоса летучих элементов, которые образуются в виде тумана.

По способу подачи изделий распылительные кабины бывают тупиковые и проходные. В тупиковых изделия подают и выгружают через один и тот же проем, а в проходных - изделия подают в один проем, а выгружают из другого.

Рис. 1.

Схема пневматического распы­ления жидкости форсункой с кольцевым соплом для воздуха: 1 - кольцо для сжатого воздуха; 2 -материальное сопло; 3 -зона разрежения; 4 - зона избыточного дав­ления; 5 - зона распыления; 6 - зона образования тумана

На рис. 2 показана распылительная камера для отделки изделий средних размеров - тумбочек, стульев и т. п. Во время работы воздух с лакокрасочным туманом проходит сначала через краскоуловительную решетку, а затем через камеру с гидрофильтром из двух водяных завес, где очищается от лакокрасочной пыли и частично от растворителей. Далее воздух проходит через сепаратор, который состоит из набора металлических пластин. Здесь он освобождается от избытка влаги, которая стекает в ванну, а затем поступает в систему вытяжной вентиляции и выбрасывается в атмосферу. В ванну стекает и вода, вытекающая из форсунок гидрофильтра. После отстоя вода вновь поступает в гидрофильтр.

Распыление подогретых лаков имеет ряд преимуществ по сравнению с распылением холодных лаков: улучшается растекание лаков с большей вязкостью, уменьшается образование потеков на вертикальных поверхностях, т. е. лаки можно наносить более толстым слоем, а это дает возможность эконо­мить растворители и увеличивать про­изводительность труда.

Для подогрева лакокрасочных материалов существуют установки УГО-2МВ, УГО-4М и др. Они обеспе­чивают температуру ЛКМ на выходе из распылителя 70 - 75 °С и температуру воздуха на выходе из установки 80 °С.

К недостаткам отделки методом распыления относятся большие потери ЛКМ (до 40 %), загрязнение воздуха, необходимость использования специ­альных кабин. Избежать ряда недос­татков данного метода позволяет спо­соб безвоздушного распыления. Он ос­нован на распылении ЛКМ путем при­менения высокого давления в лакоподающей системе установки. ЛКМ по­дается к краскораспылителю под высо­ким давлением. При выходе из сопла развивается большая скорость струи лака, превышающая критическую ско­рость движения при данной вязкости, что и приводит к распылению лака. Та­кой метод позволяет наносить ЛКМ повышенной вязкости с получением более качественных покрытий. Существуют холодный и горячий способы безвоздушного распыления. При холодном давление достигает 24 МПа, а при горячем - 4,5 - 7,0 МПа, но лак нагревается в последнем случае до 70-100°С.

Метод безвоздушного распыления пригоден практически для всех марок лаков, за исключением содержащих ускорители высыхания и имеющих не­большую жизнеспособность.

Рис.2.

Распылительная камера для отделки изделий средних размеров: 1 - каркас; 2 - светиль­ник; 3 - вентилятор;

4 - сепаратор; 5 - гидрофильтр 6 - ванна;7 -решетка; 8 - пово­ротный стоя; 9 - насос

1.4.2 Нанесение электростатическим распылением

Электростатическое распыление происходит одновременно с приданием аэрозольным частицам отрицательного заряда, вследствие чего они притяги­ваются и осаждаются на положительно заряженное изделие. Этот метод хорош для отделки изделий сложной формы, решетчатых конструкций, например стульев.

Производительность его вы­сокая, потери ЛКМ минимальные. При использовании стационарных устано­вок процесс почти полностью автома­тизирован. Санитарно-гигиенические условия труда хорошие.

К недостаткам данного способа относится ограниченный ассортимент применяемых ЛКМ, не всегда равномерное их нанесение на все поверх-ности отделываемого изделия, сложность и высокая стоимость аппаратуры и обслуживания.

Распыление ЛКМ при электроокраске возможно пневматическим, гидравлическим, центробежным и электростатическим способами. Последний способ осуществляется в постоянном электрическом поле высокого напряжения (50 -140 кВ), а изделие при этом заземляют. При электроокраске происходят следующие электрофизи­ческие процессы: зарядка ЛКМ, его распыление, образование факела, движение капель жидкости к изделию, осаждение их на изделии. Принципиальная схема электроокрасочной установки с высоковольтным выпрямителем показана на рис. 3.

.

Рис. 3.

Схема установки с высоковольтным выпрямителем для отделки изделий в электростатическом поле высокого напряжения; 1 - высоковольтный трансформатор; 2 -трансформатор накали­вания кенотрона; 3 - ке­нотрон; 4 - ограничи­тельное сопротивление;5 - автоматический раз­рядник; 6 — шинопровод; 7, 9 -- изоляторы; 8 -стойка авторазрядника;

10 - бак с лакокрасочным материалом; 11 - доза тор; 12- распылитель; 13 - изделие, 14 - подвес­ка; 15 - цепной конвейер

Метод нанесения ЛКМ в электрическом поле позволяет уменьшить расход материалов до 50 % по сравнению е пневматическим распылением.

Установки для отделки в электрическом поле могут эксплуатироваться в соответствии с действующими правилами и нормами эксплуатации высоковольтных электротехнических установок и правилами безопасных условий труда и пожарной безопасности. Двери и проемы камеры распыления должны иметь автоблокировку, которая снимает высокое напряжение при входе человека в камеру. Все металлические части установки, находящиеся под напряжением, должны быть заземлены. Перед подачей высокого напряжения и включением конвейера должны подаваться звуковой и световой сигналы. Вытяжная вентиляция должна быть сблокирована с высоковольтным выпрямителем так, чтобы без ее включения нельзя было подать высокое напряжение на распылители.

К обслуживанию установки должны допускаться только лица, которые прошли инструктаж по технике безопасности, пожарной безопасности и охране труда.

1.4.3 Нанесение лакокрасочных материалов вальцами

Нанесение выполняют за один или несколько проходов в зависимости от требуемой толщины покрытия, с одной или с двух сторон. ЛКМ наносится на поверхность с помощью вращающегося вальца. Материал попадает на наносящий валец из ванны с помощью питательного и дозирующего вальцов или из промежутка между дозирующим и наносящим вальцами. Принципиальная схема работы вальцового станка показана на рис. 4 и 5.

Рис. 4.

Схема вальцового лаконаносящего станка:

1 - лаконаносящий валец; 2 -ракель; 3 - дозирующий ва­лец; 4 - прижимной ролик; 5 - ленточ­ный конвейер;

6 - приводной валец; 7 - слой лакокрасоч­ного материала на поверхности отде­лываемой детали

По конструкции станки бывают разными. Вальцовым методом можно наносить красители, грунтовки, шпатлевки, лаки, печатные рисунки. Для крашения щитов применяют станки марок КЩ, КЩ-9, для нанесения грунтовок, шпатлевок и лаков — отечественные станки МЛН1.03, ВЩ9-1, ОД-58, ШПЩ-9, а также импортные.

Рис.5. Принцип работы машины для окраски полотен методом наката:

1-транспортер;2 полотно; 3 — бачок с краской; 4--струя краски; 5 — валики; 6 — конвекционная сушильная камера; 7-возвратно-поступательный механизм

Преимуществами вальцового метода являются высокая производительность, незначительные потери материала, возможность нанесения материалов различной вязкости, очень тонких слоев, а также легкая встраиваемость станков в автоматические линии.

1.4.4 Нанесение лакокрасочных материалов методом плоского налива

Плоский налив получил широкое распространение, так как он обеспечивает высокую производительность. За одну операцию можно нанести большое количество материала при сравнительно высокой вязкости, т. е. с малым расходом растворителей. Метод налива имеет небольшие потери ЛКМ, правда, он не обеспечивает нанесение малых расходов лака за один проход (менее 90 г/м²), а при встраивании лаконаливных машин в линии требуется применение специальных систем для разгона и торможения деталей, поскольку скорость в машине выше, чем в линии.

Сущность нанесения ЛКМ методом налива состоит в том, что уложенные на движущийся конвейер плоские детали проходят через завесу жидкого материала, который вытекает из наливной головки. Завеса отделочного материала может быть образована различными способами, в зависимости от схемы головок лаконаливных машин (рис. 6).

Рис. 6.

Схема образования завес отделочного материала: а - вытекание из дон­ной щели; б - перели­вание через сливную плотину; в — перелива­ние со сливной плоти­ны со стенанием с эк­рана; 1 - деталь; 2 - экран; 3 - лакоподающая труба; 4 - по­крытие; 5 - конвейер; 6 - лоток; 1 - корпус головки; 8 - сливная плотина; 9 - перего­родка; 10 -фильтр

Краткая техническая характеристика наливной машины ЛМН-1М

Вязкость лакокрасочных материалов по ВЗ-4, с......................... ........ 25—130

Расход лаков, смеси на 1 м² лакируемой поверхности, г/м² ………… 30—600

Скорость подачи деталей, м/мин ........................................................... 10—170

Длина сливной кромки головки, мм ....................................................... 1400

Диапазон регулирования подъема головок от уровня стола,

мм .......................................................................................................... 30—270

Расстояние между головками, мм .......................................................... 375

Емкость сливного бака, л ....................................................................... 50

Суммарная мощность электродвигателей, кВт.................................... 3,37

Агент подогрева лаковой смеси................................................... .. Горячая вода

Габаритные размеры машины, мм ............................................. 4000x2200x1350

Масса машины, кг .................................................................................... 1700

Новая машина обеспечивает лучшее качество покрытия, дает возможность получать тонкие покрытия, снабжена двумя наливочными головками. Для отделки кромок разработана типовая конструкция наливной машины ЛМК-1.

Брусковые детали можно отделывать на наливных машинах КВ-50-02 и КВ-50-13 (два зеркальных исполнения одной модели), выпускаемых Рыбин­ским ЗДС.

Краткая техническая характеристика наливной машины КВ-50-02

Размеры отделываемых деталей, мм ................................(450—3000) х (10—150)х (10—150)

Скорость подачи деталей, м/мин ............................................................ 30—120

Длина сливной кромки головки, мм............................................................ 350

Расстояние от сливной кромки головки до

линии пере­сечения образующих роликов и

поверхностей подаю­щих лент транспортеров, мм .............................. 120—400

Установленная мощность, кВт..................................................................... 2,3

Количество наливных головок ...................................................................... 1

Габаритные размеры машины, мм ................................................ 6560 (1800) х 1400 х 1400

Масса машины, мм

(с рольгангом) ............................................................................................... 1425

Способом налива можно наносить однокомпонентные и двухкомпонентные лакокрасочные материалы, а также и водно-дисперсионные.

Для отделывания пластин щитов применяют машины типов ЛМ-3, ЛМ-140-1, ЛМ-80-1, для отделывания кромок -ЛМК-1 (двухголовочная) и др.

1.4.5 Нанесение лакокрасочных материалов методом окунания

Окунание применяют для отделки деталей обтекаемой формы. Детали или изделия погружают в ванну с ЛКМ, затем извлекают из нее, выдерживают до отекания излишков лака или краски и сушат.