ЭЛЕКТРОГАЗАСВАРЩИК

Промышленные роботы в сварочном производстве

Промышленным роботом называют автоматический ма­нипулятор с программным управлением, который может быстро переналаживаться для выполнения различных опе­раций, обычно выполняемых вручную. Основное отличие этого нового типа автоматической машины от других авто­матов — применение принципов ручного труда и универ­сальность, что делает его использование выгодным и в круп­носерийном производстве и особенно в условиях частой сме­ны видов продукции, т. е. в серийном и мелкосерийном производстве.

Промышленный робот имеет механическую «руку» и «кисть», обеспечивающие несколько независимых переме­щений инструмента (продольных, поперечных, вращатель­ных, угловых) в любую точку пространства в пределах его рабочей зоны по команде встроенной системы управления, которая содержит запоминающее устройство для хранения заданной программы.

В настоящее время в промышленности в основном ис­пользуются роботы первого поколения с жесткой програм­мой действия и отсутствием обратной связи с окружающей средой. Вторым поколением являются роботы с нежесткой программой и датчиками обратной связи. Третье поколе­ние роботов — роботы с искусственным интеллектом, спо­собные полностью заменить человека в области квалифи­цированного труда

Робот может заменить рабочего, особенно на однооб­разных операциях, — он не утомляется, не совершает ошибок, способен развивать большие усилия, может ра­ботать во вредных условиях. Применение роботов повы­шает однородность качества изделий, делает возможным переход производства на непрерывную круглосуточную работу.

В сварочном производстве роботы нашли преимуще­ственное применение при контактной точечной сварке в сле­дующих случаях:

• при разгрузке и загрузке специализированной свароч­ной машины, рассчитанной на определенный тип изде­лия. Здесь робот устанавливает заготовку в машину, а после сварки вынимает и заменяет следующей;

• при обслуживании стационарной сварочной машины, которое состоит в том, что робот подает очередную деталь, устанавливает ее, включает машину, переме­щает деталь и убирает ее;

• при сварке с помощью автоматически работающих клещей, укрепленных на конце руки робота.

В первом случае используется позиционный транспор­тирующий робот обычного типа, во втором и третьем слу­чаях — специальный сварочный робот.

Робот используется в качестве носителя сварочных кле­щей для контактной сварки в автомобильной промышлен­ности. Перед работой в запоминающее устройство робота вводится программа его действия. Для этого опытный свар­щик на первом узле последовательно перемещает инстру­мент от одного рабочего положения к другому, вводя коор­динаты каждой из этих точек в запоминающее устройство нажатием кнопки «Память». Если на пути между соседни­ми свариваемыми точками оказывается препятствие, на­пример элементы зажимного припособления, то в память робота вводят координаты дополнительных точек, опреде­ляющих траекторию движения инструмента в обход пре­пятствия. Выполнение программы начинается после того, как собираемый или свариваемый узел займет требуемое исходное положение и сигнал об этом поступит в запоми­нающее устройство, после чего робот в соответствии с за­ложенной программой производит необходимые действия.

В отличие от точечной сварки, когда промышленный робот берет на себя чисто физический труд по перемеще­нию сварочных клещей, при дуговой сварке его движения определяются самим технологическим процессом сварки. Роботы, предназначенные для дуговой сварки, должны осу­ществлять непрерывное движение электрода при регули­руемых величинах перемещения. Это усложняет его кон­струкцию и требует значительно большего объема памяти программирующих устройств.

Существенным недостатком роботов первого поколе­ния является требование высокой точности сборки свари­ваемых деталей и их расположение в рабочем простран­стве робота. В настоящее время создаются сварочные ро­боты второго поколения с системами обратной связи, с помощью которых рабочая программа и манипуляции ро­бота будут автоматически корректироваться при измене­нии положения изделия или его отдельных элементов. Такие роботы, оборудованные специальными датчиками, смогут, например, обеспечить автоматический обход встре­чающихся на пути элементов зажимных приспособлений. Наряду с совершенствованием обычных промышленных роботов создаются роботы, действующие в экстремальных (сложных, труднодоступных, опасных для человека) ус­ловиях — в агрессивных средах, под водой, в космосе, при действии радиации.

Основная перспектива современного производства — полная автоматизация технологических процессов при воз­можности частого изменения номенклатуры производимых изделий. Для процессов сварки эти требования удовлетво­ряются с помощью сварочных робототехнических комплек­сов, Робототехнический комплекс включает в себя техни­ческие средства — датчики, дающие необходимую инфор­мацию, и системы ввода их сигналов в ЭВМ, программные средства — алгоритмы и реализующие их программы, позволяющие вычислять необходимые траекторию свароч­ной горелки и режимы сварки.

В качестве ЭВМ робототехнических комплексов целе­сообразно использовать микропроцессорные системы. По­добные системы, имея небольшую стоимость, позволят осуществить сварку изделий разных размеров, конфигура­ций из различных материалов, причем автоматически вы­бирать режимы, которые являются наилучшими для реаль­ных параметров свариваемого соединения.

Микропроцессорные системы, или микро-ЭВМ, строят из микропроцессоров. Микропроцессор — это универсаль­ный программирующий элемент, представляющий собой большую интегральную схему, содержащий несколько ты­сяч транзисторов, со структурой, аналогичной структуре ЭВМ. Благодаря малым размерам и стоимости микропро­цессорные системы могут встраиваться непосредственно в аппаратуру, что значительно расширяет ее возможности.

Микропроцессор со вспомогательными схемами обра­зует процессорный модуль, к которому с помощью систем­ных шин подключаются периферийные модули. Систем­ные шины — набор соединительных проводников-линий, объединяющих выводы всех периферийных модулей.

Системные шины делятся на три группы: шину дан­ных, шину адресов и шину управления. Периферийными модулями могут быть запоминающие устройства, дисплеи, датчики и исполнительные механизмы.

Работа микропроцессора заключается в обработке исход­ных данных по заданному алгоритму. Алгоритм — набор последовательно выполняемых команд по обработке исход­ных данных с целью получения требуемого результата.

Каждый микропроцессор характеризуется определенной системой команд. Система команд — полный перечень эле­

ментарных действий, которые способен производить мик­ропроцессор.

Составляя программу из таких команд, можно запро­граммировать выполнение алгоритма любой сложности при выполнении сварочных и других работ.