МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Робототехнологические комплексы в сварочном производстве

Промышленный робот - это автоматическая машина, представляющая собой совокуп­ность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, выполняющая в про­изводственном процессе двигательные и управляющие функции, заменяющие аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и технологической оснастки. Промышленный робот - это перепрограммируемый манипулятор.

Классификация промышленных роботов

1. По специализации: специальные, специализированные, универсальные.

2. По грузоподъемности: сверхлегкие, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые.

3. По числу степени подвижности: с двумя, с тремя, с четырьмя, более четырех.

4. По возможному перемещению: стационарные, подвижные.

5. По способу установки на рабочем месте: напольные, подвесные и встроенные.

6. По виду системы координат: прямоугольная декартовая. сферическая, угловая, сме­шанная.

В результате использования робототехники в сварочном производстве становится возможным:

1. Автоматизированная сварка швов в любой форме, а также сварка большого количе­ства коротких швов, различным образом ориентированных в пространстве.

2. Выполнять дуговой сваркой сварные швы с любой формой линии соединения в оп­тимальном пространственном положении с наиболее производительными режимами сварки при оптимальном формировании сварных швов.

3. Уменьшать в ряде случаев калибр сварных швов, благодаря гарантированной ста­бильности их параметров, обеспечивая таким образом гарантированный рост производи­тельности. экономию сварочных материалов и электроэнергии и уменьшение сварочных деформаций.

4. Сократить потребность в специальном сварочном оборудовании и изготовлении специальных и специализированных станков, установок и машин для сварки.

Для роботизации сварочного производства необходимо: выбрать универсальную или скомпоновать специализированные средства робототехники; решить комплекс технико­экономических вопросов, связанных с внедрением средств робототехники на конкретном сварочном производстве.

Группирование сварочных конструкций по конструктивным и технологическим при­знакам:

1. Плоскостные сварочные конструкции (СК).

2. Листовые СК типа тел вращения.

3. Каркасно-решетчатые СК (например, плоские и объемные фермы,...).

4. Рамные СК, состоящие из соединенных сваркой продольных и поперечных балок, распорок и усиливающих элементов.

5. Корпусные СК. изготавливаемые из заготовок сортового проката, поковок, отливок,

Условия (особенности) работы роботизированных комплексов:

1 .Высокая температура вблизи зоны сварки,

1. Мощное нестационарное электромагнитное и световое излучение.

2. Разбрызгивание металла и защитных газов, выделение аэрозолей, агрессивных га­зов

3. Поверхности изделий могут быть покрыты окалиной, иметь заусенцы, брызги. Область целесообразности роботизации.

Из-за сложности реализации автоматизации сварочных процессов возникает необхо­димость использования средств роботизации, особенно в СК с короткими швами, сложной формы и пространственного расположения. Целесообразно применение:

1. РТК сварки сварных конструкций малых размеров.

2. РТК сварки серийных крупногабаритных конструкций.

3. РТК контактной сварки тонколистовых и каркасно-решетчатых конструкций.

Требования к манипулятору сварочного элемента (сварочный робот)

1. Не менее 5-ти степеней подвижности.

2. Допустимые отклонения электрода от линии соединения сварочных элементов не более 0.5 da.

3. Наличие геометрической адаптации.

4. Наличие технологической адаптации.

скорость установившегося переносного движения горелки

Способы относительных перемещений сварочного инструмента и изделия:

Зависят от способа сварки размеров и массы изделия формы и расположения свароч ных швов организации всего производственного процесса:

1. Изделие неподвижно, а все перемещения выполняет сварочный инструмент.

2. Изделие переориентируется, но не подвижно в процессе сварки, а сварочный инст­румент выполняет все необходимые перемещения для сварки.

3. Изделие и сварочный инструмент находятся в непрерывном взаимном перемеще­нии, при этом выполняются необходимые сварочные операции.

4. Изделие выполняет все перемещения необходимые для сварки.

Сварочные роботы (манипуляторы сварочного инструмента)

Перемещения сварочного инструмента бывают:

1) переносные - для переноса рабочей точки инструмента в пределах рабочей зоны манипулятора;

2) ориентирующие - для обеспечения заданной ориентации относительно изделия в заданной точке рабочей зоны.

Системы координат переносных перемещений:

1. Прямоугольная Достоинства: большие размеры рабочей зоны, простота реализации, несложный алгоритм расчета. Недостатки: большая занимаемая площадь РТК и металлоем­кость.

2. Сферическая угловая Преимущества: компактность, малая материалоемкость. Не­достатки: малая рабочая зона, сложные операции управления перемещениями, включая учет переменных действующих сил и сил инерции.

3. Цилиндрическая

4. Сферическая

Все известные механизмы ориентирующих движений роботов могут быть сведены к восьми типовым схемам. Выбор оптимальной кинематической структуры сварочного робота связан с сочетанием его универсальности и специализации Универсальность промышленно­го робота - это способность обеспечивать движение по любым траекториям с заданной ско­ростью и обеспечивать доступ к любым точкам пространства в пределах трехмерной рабо­чей зоны в любой последовательности с любой ориентацией инструмента. Требуется не ме­нее пяти степени подвижности. Специализированный промышпенный робот - это робот с манипуляционной системой имеющий от 2 до 4 степеней подвижности или систему управле­ния с ограниченными функциональными возможностями.

ства подсистемы адаптации по изделию;

И - изделие. ПО - пупьт обучения; С - рабочая точка сварки. МИН. МИЗ - соответственно, манипуляторы инструмента и изделия; Пр - приводы соответствующих манипуляторов;

ИП - источник питания сварочной дуги; МПП - механизм по­дачи электродной проволоки, СПГ и СПВ - соответственно, системы подачи защитного газа и охлаждающей воды;

УЗГ - устройство зачистки горелки; ДС - датчики состояния соответствующих устройств; ДСГ - датчик состояния горелки, в том числе датчик столкновения сварочной горелки с дру­гими частями РТК

Функциональная схема РТК дуговой сварки.

Манипуляторы изделия

Оптимальная конструкция манипулятора изделия обеспечивает возможность исполь­зования одних и тех же сварочных роботов, которые являются наиболее сложной частью РТК, при сварке самых различных изделий. Грузоподъемность - от десятков кг до нескольких тонн.

Сварочное оборудование

Сварочное оборудование для РТК следует рассматривать как отдельный вид оборудо­вания для сварки.

Требований к сварочному оборудованию РТК дуговой сварки

1. Длительная воспроизводимость параметров режима.

2. Наличие развитых средств контроля состояния составных частей сварочного оборудова­ния.

3. Высокий уровень автоматизации.

4. Совместимость с системой управпения РТК.

5. Насыщенность вспомогательными и сервисными устройствами.

Состав комплекта сварочного оборудования РТК дуговой сварки

1. Источник питания сварочной дуги (а) универсальный; б) специализированный).

2. Аппаратура подачи сварочной проволоки (механизмы подачи проволоки:

1) роликовыми редукторными; 2) планетарными безредукторными).

3. Набор сварочных горелок;

► с водяным охлаждением и без водяного охлаждения;

► иметь форму: 1) прямая; 2) изогнутая; 3) s-образная.

Требования к сварочным горелкам в РТК:

а) обеспечивать большую продолжительность непрерывной работы;

б) обеспечивать возможность быстрой замены сопла и токоподводящего наконечника с га­рантируемым сохранением позиционирования рабочей точки;

в) должен иметь достаточную прочность и жесткость;

г) обеспечивать возможность конструктивного сопряжения с датчиками положения свари­ваемых элементов;

д) гарантировать надежный токоподвод к электродной проволоке в строго определенном месте наконечника горелки, неизменном по мере его износа;

е) предусматривается дополнительный подвод сжатого воздуха к газовому соплу для его очистки и для впрыскивания противопригарной жидкости.

4. Аппаратура охлаждения горелки.

5. Газовая аппаратура. Как правило, газовая смесь состоит из [Аг -+ (20%-30%) С02 + (7-10%)

2] . Преимущества перед сваркой в чистом углекислом газе: 1) малое разбрызгивание; 2) мелкочешуйчатая поверхность; 3) сварка на прямой полярности.

6. Устройства автоматической очистки горелки от брызг: а) механические; б) пневматиче­ские.

7. Аппаратура удаления вредных газов и аэрозолей: а) автономная: б) цеховая.

8. Устройство защиты горелки от поломки.

9. Коммуникации.

10. Средства контроля начального положения сварочной горелки.

11. Устройства крепления сварочной аппаратуры на составных частях РТК.

12. Аппаратура контроля и управления сварочным оборудованием:

1) устройство измерения и регистрации режима:

- информационно - измерительная система;

- устройство допускового контроля режима;

- стрелочные и цифровые приборы.

2) контроллер:

- со свободным программированием режима сварки;

- с заданием нескольких режимов сварки.