книги / Производство сварных конструкций (Изготовление в заводских условиях)

Очевидно, что расположение кривых на графике зависит от многих факторов, в том числе, от опыта инженера - сварщика.

Следует также иметь в виду, что применение промышленных роботов предполагает наличие на производстве высоко квали­ фицированных специалистов по наладке роботов. В связи с этим экономически нецелесообразно организовывать роботизирован­ ное сварочное производство, когда требуемое количество робо­ тов менее трех - четырех.

8.2. Промышленные роботы, используемые в сварочном производстве

Технологические возможности промышленных роботов (ПР), применяемых в сварочном производстве, характеризуют сле­ дующие параметры:

•грузоподъёмность (суммарная грузоподъёмность его руки);

•число степеней подвижности (свободы) рабочего органа;

•кинематическая схема;

•точность позиционирования;

•форма и размеры рабочей зоны ПР - пространство, в ко­ тором может находиться рабочий орган, осуществляющий сварку;

•система координат, которая определяет кинематику ос­ новных движений и форму рабочей зоны;

•система управления ПР (цикловая или контурная). Промышленные роботы имеют различные системы координат

-прямоугольную, цилиндрическую, сферическую, шарнирную. Кинематические схемы большинства промышленных роботов предусматривают дополнительные степени подвижности, обеспе­ чивающие ориентацию инструмента относительно изделия.

На рис. 8.4 показаны наиболее распространенные в свароч­ ных роботах шарнирная и прямоугольная кинематические схе­ мы координат. Шарнирная схема координат позволяет обеспе­ чивать скорость движения рабочего инструмента в диапазоне как медленных (рабочих скоростей - 1 мм/с), так и высоких (транспортных скоростей - 1000 мм/с) перемещений.

Впромышленных роботах применяют пневматический, гид­ равлический и электрический приводы. В сварочных роботах, как правило, используют электропривод, так как он обеспечива­ ет высокое быстродействие и точность.

2 4 4

отдельные участки траектории отрезками прямых и дугами ок­ ружности, что существенно сокращает время программирования (обучения) робота. Для дуговой сварки, как правило, использу­ ют роботы с контурной системой управления.

К роботам, применяемым для сварки, обычно предъявляют дополнительные специальные требования. Например, для робо­ тов, используемых для контактной точечной сварки, можно ука­ зать следующее: грузоподъёмность - более 600 Н; погрешность позиционирования - не более 1 мм; система управления - не ху­ же, чем позиционная; быстрая смена рабочего инструмента (сва­ рочных клещей).

Дуговая сварка характеризуется рядом последовательных операций: возбуждение и поддержание дугового разряда, пере­ мещение электрода вдоль стыка, заварка кратера и разрыв дуги, периодическая очистка сопла сварочной головки. Всё это предъ­ являет ряд технических требований к промышленным роботам, предназначенным для дуговой сварки. Например, необходимо программное управление не только траекторией движения элек­ трода по стыку, но и технологическими параметрами процесса сварки (сварочный ток, напряжение, скорость сварки, скорость подачи проволоки, расход защитного газа и т.д.); грузоподъём­ ность должна быть не менее 100... 150 Н; число степеней под­ вижности - не менее 5-6; погрешность позиционирования - не более ±0,2 мм; система управления - контурная.

Проблема комплексной автоматизации многономенклатурно­ го производства наиболее эффективно решается на основе соз­ дания роботизированных технологических комплексов (РТК) различного технологического назначения. В состав РТК могут входить позиционеры и/или сварочные манипуляторы, магазины и/или накопители, источники тока и шкафы управления, устрой­ ства для очистки горелки или зачистки электродов.

Технологические возможности РТК определяются не только характеристиками промышленного робота, но и вспомогатель­ ным оборудованием и оснасткой, которые позволяют установить изделие в удобное положение при сварке, осуществить кантовку изделия и др. Обычно все роботы, входящие в РТК, и вспомога­ тельное оборудование управляется единой микропроцессорной системой. Кроме того, в состав РТК входит ряд дополнительных

2 4 6

устройств, обеспечивающих безопасность его обслуживания и диагностику работы.

Всовременном сварочном производстве роботы используют

ввиде роботизированных комплексов, когда сварку одной сбо­ рочной единицы выполняют несколько сварочных роботов и манипуляторов с микропроцессорным управлением, осуществ­ ляющих поворот и перемещение изделия для установки детали в удобное для сварки положение.

Встречаются несколько схемных решений роботизированных комплексов:

•несколько однотипных сварочных роботов, например, дуговых или контактных, осуществляют сварку различных швов одного изделия. Это позволяет повысить производительность изготовления за счет одновременного выполнения нескольких швов и сокращения времени холостых (установочных) переме­ щений рабочего инструмента, а также упрощает обеспечение доступа рабочего инструмента к месту сварки.

•несколько разнотипных сварочных роботов, например, дуговых и контактных, осуществляют сварку одного изделия.

•один робот работает как манипулятор, устанавливая из­ делие в удобное для сварки положение, а другие осуществляют сварку. Данное решение более эффективное, чем применение манипулятора, поскольку робот обеспечивает большее число степеней свободы, но существуют ограничения по массе дета­ лей.

•один робот работает как манипулятор, устанавливая из­ делие в удобное для сварки положение, другой робот с помощь дистанционного измерительного устройства определяет дейст­ вительные координаты мест сварки и корректирует программу сварочного робота, а третий осуществляет сварку по откоррек­ тированной программе с учетом реального расположения мест сварки. Такая схема позволяет исключить ошибки позициониро­ вания, возникающие из-за неточности изготовления и сборки деталей.

8.3.Использование роботов для контактной точечной

сварки

Контактная точечная сварка является той областью, где про­

2 4 7

мышленные роботы начали использоваться практически сразу после своего появления. Одной из первых фирм, использовав­ ших промышленные роботы для контактной точечной сварки кузова автомобиля, была фирма Ford, на одном из заводов кото­ рой робот Versatran с 1961 по 1971г. проработал 25 тыс. часов. Широкое применение роботов для контактной точечной сварки началось в 70-х годах и широко применяется в настоящее время в автомобильной промышленности.

Выбор того или иного способа использования роботов для целей контактной точечной сварки зависит от конкретных усло­ вий производства.

При использовании стационарных многоточечных машин для контактной сварки промышленные роботы могут загружать от­ дельные детали, снимать или перемещать сварные узлы на кон­ вейер или в накопитель и подавать следующие изделия в сва­ рочную машину. В этом случае возможно использование про­ стых роботов-манипуляторов с цикловым управлением.

В тех случаях, когда собранный сварной узел имеет чёткие базы для закрепления с помощью схвата робота, а так же разме­ ры и масса узла позволяют производить его кантовку, можно использовать ПР, для перемещения изделия между электродами стационарной сварочной машины с остановками там, где необ­ ходимо произвести сварку. Этот способ сварки уже требует ис­ пользования ПР с позиционным числовым программным управ­ лением.

В тех случаях, когда масса или размеры изделия затрудняют его кантовку, становится целесообразным снабдить ПР свароч­ ными клещами (рис. 8.5) для КТС, которые он перемещает отно­ сительно изделия, останавливаясь в местах постановки точек, и выполняет процесс сварки.

В настоящее время большинство роботов для контактной то­ чечной сварки используются в автомобилестроении, т.е. для сварки крупногабаритных конструкций. Поэтому более 95 % всех ПР работают с перемещением сварочных клещей. Для транспортировки клещей к местам сварки и установки их в по­ ложение, необходимое для сварки, чаще всего требуются робо­ ты с пятью-шестью степенями подвижности и грузоподъёмно­ стью более массы сварочных клещей, обычно более 60 кг.

2 4 8