Экоробот

Трехкоординатный транспортный робот – основное средство автоматизации роботизированных гальванических линий – разрабатывался с перспективой под задачи экологии.

Робот имеет полипропиленовую кабину, в которой транспортируются обрабатываемые детали, поддон для сбора капель, бак для их накопления с системой слива в канализацию, бортовой контроллер с необходимым запасом вычислительной мощности и достаточного места для установки парогенератора, системы душирования, бака с водой, и, при необходимости, безмасляного компрессора с ресивером.

ТР перемещается между рядами ванн – маршевое перемещение – и позиционируется с помощью лазерного дальномера с точностью ± 5 мм при скорости 1м/сек. Остановившись напротив требуемой ванны, ТР перемещает транспортировочную кабину в поперечном направлении, одновременно открывая краем кабины крышку ванны.

При остановке кабины на центре ванны подъемная траверза ТР входит в контакт с рогами технологического спутника (ГБ или ГП), после чего начинается подъем ГБ (ГП) над ванной внутри транспортировочной кабины ТР. При истечении заданного для каждой ванны времени стекания начинается обработка деталей паром. При обработке барабанов пар подается в торцевые крышки ГБ.

Конденсируясь на поверхности металлических деталей, пар стекает в ванну, над которой завис технологический спутник с деталями. ГБ может иметь вращение. Все описанные операции происходят внутри кабины, которая является перемещаемым аналогом «суперуловителя» нашей экспериментальной линии цинкования, а смыв естественным образом (без насосов) стекает в ванну. Таким образом достигается минимальный вынос электролита из процессных ванн.

Лимитирует операцию первоначальной обработки паром объем слива, который не должен нарушать водный баланс. На «газящих» операциях кабина (при поперечном перемещении) входит в плотный контакт с вентиляционным коллектором, открывая при движении его клапан. Таким образом, обработка деталей паром (водой) продолжается как бы в вытяжном шкафу, т.е. выбросы в атмосферу цеха локализуются – остаются в кабине – и направляются в систему вытяжной вентиляции.

Перемещение ГБ на центр ТР для перехода в следующую по технологическому процессу ванну, в ванну погружной промывки, происходит над поддоном ТР. Как правило промывная ванна находится в ряду напротив, а поддон ТР перекрывает края ванн в обоих рядах линии, т.е. капли растворов не попадают на борта ванн, венткороб и не загрязняют другие ванны. Движением на центр ТР кабина закрывает крышку ванны. Через сколько-то часов работы, когда кончит- ся вода в баке или переполнится капельный накопи- тель, ТР отъезжает в конец линии, где опорожняет ка- пельный накопитель или пополняет бак с водой для парогенератора (душирования), или то и другое одно- временно.
Уже более десятка таких ТР, только без системы обработки паром (душирования), надежно работают в различных отраслях промышленности России.

Описанный экоробот:

1. обеспечит экономию химикатов, сократит объем гальваностока (ограниченный вынос электролитов из ванн);
2. сократит выбросы в атмосферу цеха (крышки над ваннами и транспортировочная кабина);
3. сократит загрязнение линии, венткороба и рас- творов падающими каплями (межоперационная транс- портировка деталей над поддоном, а не над технологическими ваннами).

Энергосбережение

Основой энергосбережения являются следующие конструктивные решения.

Плотные полипропиленовые (фторопластовые) крышки ванн, открываемые/закрываемые ТР.

Их применение обеспечило:
- Сокращение объема отсасываемого с зеркала ванн воздуха и аэрозолей в среднем в 6 раз, (а не в 2 раза по существующей методике расчета ), что позволило разработать экономную и предельно компактную конструкцию вентколлектора и расположить его вдоль бортов ванн со стороны ТР.
- Сокращение расхода электроэнергии на разогрев раствора ванн в 6 раз. Причем это без учета выигрыша при утреннем разогреве, когда температура под крышкой за ночь падает всего на 100С, а на соседней линии, где ванны без крышек – на 300С.

Конструкция  нагревателей.

Разработанный инфракрасный донный нагреватель, за счет естественной тепловой циркуляции обеспечивает перемешивание раствора ванны и тем самым:

1. экономит время разогрева ванн;
2. снимает потребность в барботаже ванн с нагревом.

Пневматические клапаны.

Обеспечивают экономию сжатого воздуха при барботаже промывных ванн. коэффициент загрузки промывных ванн – в пределах 10%, однако барботаж ванны идет непрерывно. Установка механических пневмоклапанов позволит десятикратно сократить расход сжатого воздуха, так как компрессор не используется (на нашей экспериментальной линии цинкования фактическая мощность компрессора составит 0 кВт вместо 30 кВт)

Трансмиссия вращения барабанов и (или) качания подвески, корзины.

В последних моделях наших РГЛ для вращения ГБ применятся механическая трансмиссия – нетрадиционное продольное расположение ванн (вдоль линии) позволило предельно упростить трансмиссию. Так как звенья трансмиссии имеются в каждой ванне, то перемешивание растворов механическим путем не представит принципиальных трудностей. Если обра- ботка деталей барботажа не требует, то механическое перемешивание для барабанов обеспечивается их вращением, а для подвесок вводится механизм встряхивания во многих случаях заменяющий и барботаж.
Две РГЛ с трансмиссией, обеспечивающей как вращение барабана, так и качание (встряхивание) подвески в настоящее время работают на ОАО «МАРС», город Торжок.

Экономная сушка.

Сушка обрабатываемых деталей непосредственно в ГБ взамен громоздких и энергозатратных центрифуг и сушильных шкафов впервые была создана 20 лет назад немецким конструктором Tscherwitschke, хозяином одноименной фирмы. Стоила она 50 000 немецких марок, но распространения не получила, так как сушила плохо и работала ненадежно.
Разработанная НПП «РОБОТЭк» пять лет назад сушильная камера в комплекте с ГБ, имеющим торцевую загрузку, предельно проста и работает безотказно, сушит быстро и качественно.

Ноу-Хау

Практически все рассмотренные технические решения имеют прямое отношение к экологичности РГЛ. Рассмотрим менее важные, но на практике весьма существенные усовершенствования.

Снятие масел и СОЖ на первой операции гальванопокрытия – обезжиривании.

Традиционно обезжиривание осуществляется двумя последовательными операциями: химическое обезжиривание (ХО) и электрохимобезжиривания (ЭХО).

Обе ванны и последующая промывка требуют режима обработки 600С–800С. кроме того, операция ЭХО требует двухкратной в сравнении с процессом нанесения покрытий силы тока, реверса тока, идущего фактически на электролиз воды (образование водорода и кислорода). Поэтому операция ЭХО не экологичная и энергетичес- ки весьма затратная и, кроме того, пожароопасная. При электрохимическом обезжиривании снятие с деталей масла и следов СОЖ происходит флотационым методом с принудительной циркуляцией и фильтрацией, т.е. это во всех отношения затратный процесс.

Сдувать масло с зеркала ванн в масляный накопитель трудно из-за наличия в ванне деталей, а все не сдутые остатки снимаются поверхностью ГБ при его подъеме.
Разработанная нами технология позволяет снять масло на проточном фильтре и обходится одной операцией ХО. Система имеет рабочую камеру, накопительный бак, насос с фильтром, управляется специальным контроллером.

Технологический спутник с деталями (ГБ) загружается ТР в рабочую камеру, имеющую со- пла, контактирующие с отверстиями в торцевых крышках ГБ. Обезжиривающий раствор подается из накопительного бака в ГБ, который находится над раствором, поэтому смытое масло повторно барабаном не забирается, а сорбируется на фильтр-патронах и утилизируется.
финишное душирование ТР над ваннами не нарушает водобаланс системы, т.к. компенсируется уносом пара в вентсистему.

Если считать, что технической базой рассмотренного проекта ЭКОГАЛЬВАНИКА является РГЛ с Эко-роботом, то следует особо отметить конструкцию ГБ.

В разработке концепции экогальваники мы сознательно делаем упор на обработку барабанов, так как вынос химрастворов деталями в барабанах по крайней мере в два раза больше, чем теми же деталями на подвесках. Более того, как показала эксплуатация нашей экспериментальной РГЛ цинкования, от 0,5 до 1 литра растворов выносится с поверхности самого барабана. При этом растворы за счет поверхностного натяжения удерживаются в отверстиях барабанов, а не только на его поверхности.

Разработанный и созданный нами барабан загружается с торцов, имеет сопла в торцевых крышках, через которые вовнутрь барабана может вводиться пар, душирующая вода, сжатый воздух, а на операциях сушки – горячий воздух.
Особенностью ГБ, определяющую его экологичность являются и ячеистые панели, полученные ортогональной двухсторонней фрезеровкой, с острыми кромками наружу.
Переход на такие панели взамен унифицированных литых (производства ОАО «Тагат» г. Тамбов и ЗАО «Полипласт» г. Псков) по факту обеспечило 20% снижение выноса растворов поверхностью барабанов – меньше раствора стало удерживаться в его отверстиях.
Значительное количество промывной воды требуется при чередовании щелочной и кислотной обработок.

Например, в традиционной РГЛ щелочного цинкования обезжиривание чередуется с кислотной активацией после которой идет щелочное цинкование. Такой техпроцесс по расчету потребляет 36 л/ч или 3 м3 в неделю воды. В рассматриваемой линии произведена замена солянокислой активации на электрохимическую щелочную активацию – наше «Ноу-Хау». Активация осуществляется электролитической обработкой в десятикратно разбавленном электролите цинкования, после чего без операции промывки деталь поступает в процессную ванну щелочного цинкования.