Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

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, споеобные 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:

1. Разгрузка и загрузка специализированной сварочной ма­шины, рассчитанной на определенный тип изделия. Здесь робот устанавливает заготовку в машину, а после сварки вынимает и заменяет следующей.

2. Обслуживание стационарной сварочной машины, которое состоит в том, что робот подает очередную деталь, устанав­ливает ее, включает машину, перемещает деталь и убира­ет ее.

3. Сварка с помощью автоматически работающих клещей, укрепленных на конце руки робота.

В первом случае используется позиционный транспортиру­ющий робот обычного типа, во втором и третьем случаях — спе­циальные сварочные роботы. 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 приспособления, 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 сва* рочных 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 конструкцию робота 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. Робототех­

нический комплекс включает в себя технические средства — дат­чики, дающие необходимую информацию, системы ввода их сиг­налов в ЭВМ, программные средства — алгоритмы и реализую­щие их программы, позволяющие вычислять необходимые траектории 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 микроЭВМ, строят из микропроцессоров. Микропроцессор — это универсальный программируемый 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 резко расширяет ее возможности.

Микропроцессор со вспомогательными схемами образует процессорный модуль, к которому с помощью системных шин под­ключают периферийные модули. Системные шины — набор со­единительных проводников-линий, объединяющих выводы всех периферийных модулей. Системные шины делятся на три груп­пы: шины данных, шины адресов и шины 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 элементарных действий, которые способен производить микропроцессор. Составляя про­грамму из таких команд, можно запрограммировать выполне­ние алгоритма любой сложности при выполнении сварочных и других работ.