Потрясающие возможности сварочных роботов. Сварочные роботы: “Мы помогаем увольнять сварщиков”

Совершенствование производственных процессов, особенно в условиях конвейерной сборки, требует быстрого и качественного исполнения однообразных операций. Человек не всегда в состоянии обеспечить скорость и качество работ, поэтому внедряется современная техника, которая выполняет многочисленные операции с заданными параметрами точности. Сложное оборудование с программируемыми операциями применяется во многих отраслях промышленности, где требуется поточное соединение деталей с высокой прочностью. Такие сварочные роботы широко используются в автомобилестроении и других видах конвейерной сборки.

Изобретение роботов для серийного производства позволило увеличить скорость однотипных соединений без потери качества шва. Экономический эффект достигается за счёт большого количества операций и дозированной подачи в зону действия дуги. Необходимо точное позиционирование деталей и их равномерное движение, а также средства программирования, которые обеспечивают точность и непрерывность процесса работ. При соблюдении этих условий, сварочные роботы заменяют несколько профессиональных сварщиков и не требуют отдыха и частого ухода. Для обученных специалистов настройка такой техники не нуждается в значительных временных затратах.

Человеческие возможности ограничены физической усталостью и физиологическими потребностями тогда, как роботизированная техника не имеет таких недостатков и способна длительное время работать без остановок на техническое обслуживание.

Роботы для сварочных работ обладают следующими преимуществами:

1. безопасные условия труда, поскольку человек не находится в зоне действия сварочной дуги;
2. большое количество программных установок и быстрая перенастройка при смене режима работы;
3. универсальность и точность выполнения шва без риска потери качества;
4. высокий экономический эффект при выполнении большого количества операций;
5. рост производительности труда с предсказуемым результатом и отсутствие необходимости частого контроля качества.

Как и у каждого метода у робототехники существует и ряд недостатков, к которым можно отнести дороговизну и доступность только в условиях конвейерного производства. Кроме того, обучение персонала занимает немалую часть расходных средств на производственные нужды, а профилактика робототехники также требует определённого времени.

Важно отметить, что факт отсутствия брака и хорошее качество возможны лишь при точном позиционировании заготовок и при надлежащей настройке манипуляторов сварочного робота.

Для промышленного роста применение роботизированной техники является совершенно необходимой, поскольку достичь реального прогресса человеческим трудом не представляется возможным. Кроме того, существуют режимы сварки, где активные среды и продукты деятельности могут нанести прямой вред здоровью сварщика и производятся в изолированном рабочем пространстве. Оператор настраивает оборудование и запускает производственный цикл и к рабочей зоне доступа не имеет и поэтому отсутствует риск для его здоровья и воздействия светового эффекта дуги короткого замыкания.

Виды роботизированных сварочных автоматов

Этот вид промышленного оборудования чрезвычайно востребован в наше время, поскольку позволяет решить целый ряд задач, стоящих перед производителями продукции с поточным производством деталей. Аппаратура подобного класса оснащена контроллерами процессов с проверенными временем схемотехническими решениями, которые обеспечивают бесперебойную и качественную сварку деталей и целых сборочных узлов. При этом точность позиционирования достигает показателей до 0,08 мм, а значительный вылет манипулятора до 2000 мм позволяет сваривать довольно габаритные детали.

Специализированные программные средства дают возможность быстрой перенастройки производственного процесса и поддерживают много осевое вращение манипулятора. К наиболее популярным моделям сварочных роботов можно отнести следующие устройства:

• относительно недорогие сварочные роботы Fanuc AM-0iA производства Японии;
• доступный немецкий сварочный робот Kuka KR5;
• роботизированный сварочный агрегат Panasonic TA1400G2;
• оборудование OTC (Almega AII-B4);
• аппаратуру Motoman EA 1400N.

Программное обеспечение этих агрегатов позволяет перенастраивать их в режим плазменной резки по заданной траектории с предварительной разметкой и снятием фасок, а также осуществлять зачистку стыков и другие подготовительные операции. В комплект оборудования, кроме блока управления, входят устройства позиционирования и точной фиксации заготовок, а также необходимого вращения на разных этапах сварочных работ. Из производственного процесса в большой степени исключается человеческий фактор и соответственно риск для здоровья сварщика. Многофункциональность роботов позволяет осуществлять точечную, электродуговую и аргонодуговую сварку как в активных и инертных средах, так и под флюсом.

Важно, что использование роботизированной техники гарантирует исключительную точность и качество работ при минимальных затратах на обучение специалиста оператора, закупку оборудования и комплектующих изделий.

В состав высокотехнологичных сварочных роботов входит манипулятор способный поднимать детали весом от 3 до 20 кг и шести осевым вращением, контроллер с пультом управления и сварочный источник. В комплект поставки входит программное обеспечение, рассчитанное на заказанный тип сварки и размер заготовок, а также набор горелок, соединительных кабелей и шлангов. Кроме того, производители гарантируют поставку обучающих курсов для сварки и программирования рабочего процесса.

Подводим итог

Мы совершили краткий обзор возможностей сварочных роботов, которые используются в промышленном производстве больших партий изделий различного назначения. Применение таких агрегатов, как Kuka, Fanuc или подобного им оборудования намного поднимает производительность, и улучшает качество сварочных работ.

Сварочные роботизируемые комплексы позволяют сократить технологический процесс, что приводит к повышению экономической эффективности предприятия, рационального использования энергоресурсов, качества продукции. Внедрив на своем производстве автоматизацию операций сварки, компания может добиться общепроизводительных затрат до 20-30%. Компактность, гибкость, скорость движения установки позволяют организовать полноценный сварочный участок на минимальной площади.

Роботизированная сварка как вид роботизированного производства

Сварка является наиболее эффективным способом соединения металлов и используется для соединения всех видов промышленных металлов, обладающих самыми различными свойствами.

Сварка производится посредством нагрева материалов до температуры сварки, без применения давления, с использованием или без использования присадочных металлов. Существуют различные типы сварочных процессов, при которых используются различные типы источников нагрева. Например, при дуговой сварке в качестве источника нагрева используется электрическая дуга.

В нынешний век высоких технологий можно сварить практически любые материалы вручную, но значительно более эффективно процесс сварки представляется с использованием технологий 21 века - сварочных роботов. Опыт использования для автоматизации процессов сварки насчитывает уже более 20 лет. Роботизированная сварка подразумевает выполнение сварочных операций посредством робототехнического оборудования.

К настоящему времени уже разработаны роботизированные системы со специальными датчиками отслеживания для полностью автоматической сварки. Также разработаны и алгоритмы распознания и автоматического отслеживания сварных швов.

Основы роботизированной сварки

Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при подготовке роботизированной сварки. Проектирование роботизированной сварки происходит совершенно иначе, нежели ручной сварки. Вот некоторые из этих факторов:

Выбранная программа сварки должна включать функции старта и останова;

Система должна включать функции подготовки газа, подачи электродов и подвода газа к соплу;

Конструкция основного оборудования для автоматической дуговой сварки отличается от конструкции оборудования для ручной сварки. Обычно, для автоматической дуговой сварки используются циклы интенсивных нагрузок, поэтому используемое сварочное оборудование должно обладать соответствующими характеристиками;

Помимо прочего, элементы сварочного оборудования должны быть связаны с системами управления посредством интерфейсов.

Сварочные роботы: возможности и преимущества

Автоматизация процессов сварки значительно сокращает вероятность ошибок, что означает сокращение количества брака и переработки. При использовании роботизированной сварки Вы так же можете увеличить и производительность, не только потому, что робот работает быстрее, но и потому, что роботизированная ячейка может работать 24 часа в сутки, 365 дней в году без перерывов, что делает использование роботизированной сварочной ячейки значительно более эффективней ручной сварки.

Еще одним неоспоримым преимуществом использования промышленных роботов для сварки является значительное снижение трудозатрат. Помимо этого, для роботов, в отличие от человека (сварщика/оператора), не опасна работа с ядовитыми испарениями и расплавленным металлом вблизи сварочной дуги.

Фиксация и позиционирование заготовок

Для корректного соединения свариваемых частей при роботизированной сварке необходимо точное позиционирование и надежное удержание отдельных частей. Значительное внимание следует уделить позиционерам для удержания свариваемых частей. Заготовка должна легко и быстро устанавливаться в позиционер и надежно удерживаться в нем во время сварки. Кроме того, позиционер должен обеспечивать беспрепятственный доступ сварочной головки ко всем сварочным точкам.

Безопасность благодаря роботу для сварки

В настоящее время уже разработаны стандарты безопасности, включающие все потенциальные риски при любом виде сварки. Потенциальные риски, связанные с работой с дуговой сваркой включают в себя: опасности радиации, загрязнение воздуха, удар электрическим током, воспламенение и взрывы и др. С самого начала роботы разрабатывались для выполнения рабочих функций человека. Они были разработаны для избавления человека от тяжелой и нудной работы, повторяющихся операций и от необходимости выполнять опасную работу, а также для сокращения производственных травм и несчастных случаев. Но роботы также представляют собой определенную опасность.

Ввод промышленных роботов в производство требует соблюдения соответствующих норм безопасности для того, чтобы свести на нет риски получения травм персоналом, работающим как непосредственно с роботом, так и вблизи него. Одним из наилучших решений этой задачи является приобретение готовой роботизированной сварочной ячейки у робототехнического интегратора. Готовая ячейка уже включает в себя все необходимые защитные приспособления и проработанные способы безопасной загрузки-разгрузки ячейки.

Если требуется наложение тысяч швов с повторяющейся технологией на одинаковых соединениях, то устанавливается сварочный робот. Это устройство с возможностью программирования, которое способно выполнять цикличные манипуляции по сварке на высокой скорости, и без участия человека. Из чего состоят такие машины? Какие разновидности этих установок встречаются, и как они работают?

Автоматизированный робот сварщик представляет собой агрегат, установленный на основание. Последнее имеет шарнирный поворотный механизм, позволяющий вращать корпус и направлять устройство в нужную сторону. На основании закреплены:

• источник тока;
• преобразователь;
• подающий механизм;
• табло с пультом программирования;
• баллон с инертным газом.

Роботизированный сварочный комплекс имеет управляемую «руку». Она может сгибаться и разгибаться в трех-шести местах (зависит от модели), и ей выполняются все рабочие манипуляции. На конце «руки» находится сварочная горелка, в которую подается плавящаяся проволока и защитный газ.

Для запуска цикла работы установка настраивается на определенный стык и шов. Вводятся данные о длине ведения сварки, силе тока и скорости выполнения. Поскольку сварочный робот не имеет зрения, то необходимо обозначить окружающие его инструменты и приспособления, задав координацию по которой он будет перемещаться.

Сварочные роботы могут выполнять определенные операции на собственной оснастке, где участие человека требуется для закладки изделия и фиксации. Работа по сварке ведется автоматически. При выполнении операций на конвейере, где подаются крупные предметы, и соединение не требует дополнительных прижимов, участие человека исключается.

Применение роботизированных машин

Для выпуска штампованной продукции, где используется повторяющийся вид соединения, часто устанавливают сварочные роботы. Благодаря возможности программирования они способны с точностью накладывать прямые, кольцевые и круговые швы.

Дуговая сварка в этих устройствах используется и для криволинейных швов любой сложности. В отличие от механических шаблонов, по которым движется головка в других сварочных аппаратах, роботизированная сварка осуществляет движение осей и горелки по электронной схеме. Это нашло широкое применение в машиностроении и изготовлении станков.

Преимущества роботизации

Роботизированная сварка дает несколько выгодных плюсов, по сравнению с ручной полуавтоматической, на однотипных повторяющихся соединениях. А именно:

• значительное ускорение выполнения однотипных операций;
• способность получать тонкие швы благодаря четкому ведению дуги на расстоянии 2 мм;
• экономия напряжения и расходных материалов;
• высокая точность и качество работ;
• меньшее количество людей задействовано в процессе.

Разновидности моделей

Роботизация сварочных работ позволяет ускорить производительность, но для этого важно выбрать правильное оборудование. Сварочные машины могут отличаться по высоте, длине действующей «руки», и количеству поворотных участков.

Кроме различий в габаритах, имеются варианты и в виде осуществляемой сварки. Это роботы, которые:

• Выполняют сварку плавящимся электродом (проволокой) в среде аргона и углекислоты. В зависимости от диаметра проволоки и силы тока, такие установки можно использовать как на тонких, так и на толстых пластинах и конструкциях. Основное применение - работа на конвейерах по сборке автомобилей.
• Аналогичные машины, где вместо проволоки применяются . Их применяют для аккуратной сварки на нержавеющей стали или медных конструкциях.
• Роботизированные установки для , происходящей между двумя . Технология внедрена в области машиностроения и радиооборудования. Ими выполняется быстрая сборка корпусов к любым аппаратам.
• Сварочные машины для . Применяются для работ, где свариваемый металл плохо поддается воздействию других методов.
• Агрегаты для плавящимся электродом под флюсом. С их помощью можно быстро создать огромные участки трубной магистрали, которые транспортируются на место прокладки, и там соединяются в ручную.
• Устройства для . Используются там, где нужна высокоскоростная сварка без выделения вредных веществ в воздух.
• Гибридные версии, где применяются сразу два вида сварки. Это может быть лазер, плавящий поступающую в него проволоку, на которую параллельно подается напряжение, создающее собственную электрическую дугу между проволокой и изделием.

Настройка установки

Чтобы робот для сварки корректно функционировал и содействовал ускорению производства, требуется грамотная настройка его действий. Выполняется это при помощи пульта и дисплея, закрепленных на корпусе аппарата.

Это начинается с калибровки осей комплекса. Процедура выполняется один раз при установке робота на позицию. Проверяется диапазон его движений и соответствие этих показателей на экране. Если будет существовать различие (комплекс запрограммирован на шов длиной в 100 мм с радиусом окружности в 30 мм, а в реальности получиться радиус 35 мм), то аппарат проложит шов не в том месте. За день такой работы будет выпущено много бракованных изделий.

Второй стадией настоек является установка координат инструмента. Это подложка над которой работает сварочная головка, и сопутствующие приспособления, используемые для автоматического захвата и прижима изделия. Если действия комплекса будут несогласованными, то манипуляции с заготовками могут быть выполнены не в том месте (возможна даже ошибочная сварка на инструменте вместо изделия).

Третьей стадией программирования служит настройка координат окружения. Благодаря введению этих данных можно создавать конкретные модели сварочных процессов, позволяющие комплексу беспрепятственно перемещаться над изделием, выполняя заложенные операции, и не сталкиваясь с другим оборудованием или параллельно работающими роботизированными установками.

Размещение комплекса

Сварочных роботов можно устанавливать на бетонный пол, который не тоньше 300 мм, и имеет поверхность без перепадов (допустимая погрешность составляет 5 мм на один квадратный метр). Основание комплекса крепят на винты, чтобы придать ему жесткую фиксацию и предотвратить смещения из-за вибрации.

Рабочую зону робота необходимо ясно обозначить и оградить от движения людей. Это делается для безопасности. «Рука» машины может иметь значительный вылет в длину, а в сложенном положении оставлять много свободного места вокруг комплекса. В программу заложены координаты окружающего оборудования и инструментальной части, но нет возможности вносить информацию о проходящих людях, поэтому зона вокруг робота относится к территории повышенной опасности, ведь комплекс, действуя по программе, может неожиданно переместить головку на другой участок, задев идущего рабочего. Такие области ограждаются желтыми решетчатыми заборами и вывешиваются соответствующие надписи.

При роботизированной работе может потребоваться канал для подачи осушенного воздуха. Это используется на определенных сплавах для охлаждения зоны шва и предотвращения перегрева микросхем в случае радиоэлектронной промышленности. Такой канал заводится по полу и подается с задней стороны в аппарат. Электрические кабеля для питания комплекса закладываются в металлические каналы и проводятся аналогичным способом.

Роботы для сварки повышают производительность на однотипных сварочных процессах. Возможности программирования позволяют настроить установку на выполнение прямых и криволинейных швов, а разнообразие моделей дает возможность подобрать комплекс для конкретного материала и задач.

Применение робототехники - универсальный путь автоматизации сварочной технологии не только в серийном, но и мелкосерийном производстве, так как при смене изделия можно использовать тот же робот, изменяя лишь его программу. Роботы позволяют заменить монотонный физический труд, повысить качество сварных изделий, увеличить их выпуск. Один робот может заменить труд четырех человек. При изготовлении сварных изделий следует иметь в виду, что сравнительно просто применять роботы для контактной точечной сварки нахлесточных соединений, сложнее - для электродуговой сварки угловых и тавровых соединений и крайне сложно - для электродуговой сварки стыковых соединений.

Роботы предъявляют специфические требования к технологии изготовления изделия: необходима высокая точность всех заготовок узла, стабильность положения сварного соединения в пространстве и высокое качество сварочных материалов. Возможность использования роботов определяется размерами и формой их рабочего пространства, точностью позиционирования, скоростью перемещения, числом степеней подвижности инструмента, особенностями управления.

Для перемещения не ориентированных в пространстве предметов достаточно трех степеней подвижности, а для полной пространственной ориентации - шести. Для выполнения сварных швов в общем случае необходимо иметь пять степеней подвижности. Обычно три степени подвижности обеспечивает базовый механизм робота, а еще две степени добавляет механическое устройство - кисть робота, на которой крепится рабочий инструмент (сварочная головка, клещи для контактной сварки или газовый резак). Базовый механизм робота может быть выполнен в прямоугольной (декартовой), цилиндрической, сферической и ангулярной (антропоморфной) системах координат (рис. 166). Система координат базового механизма определяет конфигурацию и габариты рабочего пространства робота, в пределах которого возможно управляемое перемещение его исполнительного органа. Робот с прямоугольной системой координат имеет рабочее пространство в виде прямоугольного параллелепипеда (рис. 167, а), размеры которого меньше габаритов самого робота. Промышленные роботы с цилиндрической (рис. 167, б) и сферической (рис. 167, в) системами координат обслуживают более объемное пространство при сравнительно малой площади основания манипулятора. Более компактными являются роботы, выполненные в антропоморфной системе координат, образующие рабочее пространство, близкое к сфере (рис. 167, г).

Рис. 166. Основные схемы базовых механизмов роботов

Рис. 167. Рабочее пространство роботов с прямоугольной (а), цилиндрической (б), сферической (в) и с антропоморфной (г) системами координат

Все типы роботов могут быть установлены неподвижно или с возможностью передвижения по напольным или подвесным направляющим. В основе компоновки базовых механизмов роботов принят модульный принцип. Каждый модуль имеет однокоорди-натное движение. Агрегатная система робототехники позволяет из стандартных блоков, имеющих прямоугольные и вращательные движения (рис. 168), собирать оптимальный промышленный робот, имеющий только требуемое число степеней свободы. Путем использования простых модульных элементов, которые легко могут быть применены для других целей, увеличивается многовариантность и гибкость системы.

В роботах применяют гидравлические, пневматические и электромеханические приводы. Пневмопривод конструктивно прост, однако при его использовании требуемое перемещение инструмента (углы поворота, длина хода) задают только перестановкой упоров, т.е. по каждой степени подвижности имеются только два положения. Гидравлический привод компактен и позволяет управлять инструментом с большой точностью. Электропривод требует использования сложных безлюфтовых редукторов, но зато он проще в обслуживании и обеспечивает высокие быстродействие и точность. Этот тип привода используют, как правило, в сварочных роботах. Пневмопривод применяют в промышленных роботах для сборки деталей, при погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работах.

Кроме линейных и вращающихся модулей на европейских промышленных предприятиях для сварочных и газорезательных работ используют роботы с шестью степенями свободы при различном их конструктивном оформлении (рис. 169). Для сварки в среде защитных газов крупных металлоконструкций применяют роботы портального типа, выполненные в декартовой системе координат с точностью позиционирования инструмента ± 0,35мм. Робот "Горизонтальный-80" (Франция) имеет гидравлический привод, координаты цилиндрические, точность ± 0,3 мм. Робот "Жолли-80" (Италия) оснащен электрическим приводом, координаты цилиндрические, точность ± 0,5 мм. Робот рычажный 6СН (США) имеет гидравлическую систему управления, выполнен в антропоморфной системе координат, точность позиционирования ± 1,27 мм. Гидравлическим приводом оснащен робот "Полярный-6000" (Италия), работающий в системе сферических координат с точностью ± 1 мм.

Системы управления движением инструмента робота подразделяются на цикловые, позиционные и контурные.

Цикловая система наиболее проста, так как программируют обычно две позиции: начало и конец перемещения инструмента. В роботах с цикловым управлением широко используют пневмопривод.

Рис. 168. Агрегатная система компоновки сварочных роботов:
а - типовые блоки и компоновка из них робота; б - примеры сочетаний блоков, обеспечивающих различное число степеней свободы

Рис. 169. Конструкции роботов с шестью степенями свободы:
а - "Горизонтальный-80" (Франция); б- "Жолли-80" (Италия); в - рычажный 6СН (США); г - "Полярный-6000" (Италия)

Позиционная система управления задает не только последовательность команд, но и положение всех звеньев робота, ее используют для обеспечения сложных манипуляций с большим числом точек позиционирования. При этом траектория инструмента между отдельными точками не контролируется и может отклоняться от прямой, соединяющей эти точки. Однако завершение перемещения в каждой точке обеспечивается с заданной точностью. Систему называют однопози-ционной, если она предусматривает остановку инструмента в конце каждого отдельного перемещения (в каждой точке). Такая система пригодна для контактной точечной сварки, для сборочных и транспортных операций.

Многопозиционная система управления предусматривает прохождение промежуточных точек без остановки с сохранением заданной скорости. При достаточной частоте промежуточных точек такая система управления обеспечивает перемещение инструмента по заданной траектории и поэтому может использоваться для дуговой сварки. Однако в этом случае введение программы в память робота требует значительных затрат времени.

Контурная система управления задает движение в виде непрерывной траектории или контура, причем в каждый момент времени определяет не только положение звеньев манипулятора, но и вектор скорости движения инструмента. Эта система обеспечивает движение инструмента по прямой линии или окружности путем задания соответственно двух или трех точек участков траектории. Это существенно упрощает обучение робота, так как отдельные участки траектории могут интерполироваться дугами окружности и отрезками прямых. Роботы с контурным управлением используют для дуговой сварки и термической резки.

Программа выполнения операций дуговой сварки обычно вводится в память робота оператором в режиме обучения. Оператор последовательно подводит горелку к ранее намеченным опорным точкам и вводит их координаты в систему управления с указанием характера траектории между ними: прямая или дуга. Одновременно в память системы вводятся данные о скорости движения горелки и других параметрах режима сварки. При серийном выпуске обучение робота проводят на первом сварном узле.

В условиях мелкосерийного производства отклонения размеров при переходе от одного узла серии к другому могут оказаться значительными, поэтому приходится каждый узел серии программировать заново. В этих условиях применяют роботы с иным способом обучения. Оператор устанавливает на горелку специальный наконечник и вручную перемещает горелку вдоль соединения, касаясь наконечником свариваемых кромок деталей. Сигналы от датчика, фиксирующего перемещение наконечника, вводятся в систему управления в виде координат точек, отстоящих одна от другой на определенном расстоянии. Время обучения робота намного меньше времени сварки, что позволяет осуществлять введение программы индивидуально на каждом экземпляре изделия. Роботы такого типа обучения применяют при сварке протяженных швов в крупногабаритных листовых конструкциях или при частой смене изделий. При этом швы должны быть угловые, тавровые или стыковые с выраженной разделкой кромок, чтобы при обучении наконечник двигался точно по стыку.

Промышленный робот чаще всего является манипулятором инструмента. В зависимости от назначения на руке робота закрепляют захватное устройство, сварочные клещи для точечной сварки, горелку для дуговой сварки в среде защитных газов, резак для термической резки и др.

Захватные устройства служат для захвата и удержания деталей или инструментов, а также их позиционирования в процессе выполнения технологических операций. По принципу действия они могут быть механическими, вакуумными, магнитными, эластично охватывающими и др. Неуправляемые механические захватные устройства выполняют в виде пинцетов, цанговых пальцев и втулок, клещей с прижимной пружиной (рис. 170), усилие зажатия которых осуществляется за счет упругих свойств зажимающих элементов. Такие захваты применяют при манипулировании объектами небольшой массы. Для высвобождения объекта используют специальные съемники. Более широко используют командные механические захватные устройства клещевого типа. Движение зажимающих губок обеспечивают с помощью передаточного механизма (рычажного, реечного, клинового) от пневмопривода. Для этого используют поршневые или диафрагменные двигатели (рис. 170, д). Более универсальны магнитные и вакуумные захватные устройства.

Эластично-охватывающие захватные устройства используют при изготовлении хрупких изделий. При подаче сжатого воздуха через отверстие в корпусе / камера 2 сжимается и захватывает изделие (рис. 171, я). Если изделие захватывают за внутреннюю поверхность, то эластичную камеру делают снаружи. Захватное устройство с эластичными изгибающимися камерами (рис. 171, б) имеет жесткий корпус 1, на котором закреплена призма 3 и две камеры 2. Несимметричное расположение гофр приводит к тому, что при подаче сжатого воздуха камеры изгибаются, захватывая и прижимая деталь к призме. Этим достигается требуемое сочетание точности базирования детали с мягкостью захвата.

Рис. 170. Схемы механизмов захватных устройств типа клещей:
а - пружинный; б - рычажный; в - реечно-рычажный; г - клинорычажный; д - рычажно-диафрагменный

Рис. 171. Схемы эластично охватывающих захватных устройств:
а - с внутренней расширяющейся камерой; б - с изгибающимися камерами;
1 - корпус; 2 - камера; 3 - призма

Захватные устройства часто снабжают контактными датчиками, датчиками проскальзывания и регистрации усилия, ультразвуковыми и оптическими датчиками и др. Это позволяет выявлять предметы, находящиеся между губками и снаружи вблизи захвата.

Суммарные погрешности при изготовлении деталей и сборке узла, отклонения в приспособлении, ошибки при позиционировании руки робота могут привести к неправильной укладке сварного шва. Поэтому для направления сварочной головки по линии стыка деталей и обеспечения постоянного расстояния от горелки до изделия применяют различные датчики положения сварочного инструмента, отличающиеся принципом действия. По способу отыскания линии сварного соединения датчики разделяют на контактные и бесконтактные. Контактные датчики (рис. 172) снимают информацию о месте укладки шва, используя свариваемые кромки или линию сплавления валика с кромкой. Контактные датчики с копирными роликами могут быть соединены со сварочной горелкой жестко или гибко - через управляющее механическое устройство для смещения горелки в нужном направлении. Пневматические и электромеханические датчики содержат копирующий элемент - щуп, который под действием пневмоцилиндров, пружин или собственной массы прижимается к копирующей поверхности с небольшой силой 1...10 Н. Копирование осуществляют впереди места сварки или сбоку от него. Преобразование механического сигнала в электрический осуществляют электроконтактными, фотоэлектрическими, резисторны-ми или дифференциально-трансформаторными преобразователями. Все эти щупы сблокированы со сварочной горелкой.

Рис. 172. Контактные датчики положения сварочного инструмента:
а, б, в - щупы; г, д - копирные ролики

К бесконтактным датчикам относятся телевизионные, фотоэлектрические, индуктивные, пневматические и др. Телевизионные датчики снимают информацию о движении сварочной горелки при наличии контрастных границ или линий при подсветке их осветителем (линия стыка, копирная линия или риска, копирная лента, зазор). Они дают большой объем информации о положении и геометрических параметрах сварного соединения, современны и перспективны. Условия применения фотоэлектрических датчиков аналогичны условиям применения телевизионных датчиков, так как они считывают информацию с контрастных линий.

Электромагнитные датчики получают информацию о стыке или поверхности изделия в результате изменения параметров магнитного поля, создаваемого самим датчиком.

Пневматические струйные датчики работают на принципе изменения давления в выходном сопле при истечении газа на поверхность изделия: чем ближе сопло к поверхности, тем давление больше. Большой объем информации о сварке можно получить, используя для освещения шва монохроматическое излучение лазера. За один поворот датчика, закрепленного на горелке, проводится до 200 измерений, дающих полную трехмерную модель свариваемого стыка в зоне вокруг места сварки. Общим недостатком рассмотренных датчиков является то, что они не контролируют блуждание конца электродной проволоки из-за ее искривления или износа токоподвода. Поэтому более перспективна система, при которой в качестве датчика используют сварочную дугу или электрод, что позволяет получать информацию непосредственно в точке сварки. Отпадает необходимость в запоминании информации и в построении следящих систем, сблокированных со сварочной горелкой.

Роботизированными технологическими комплексами (РТК) называют снабженные роботами рабочие места, участки или линии. Компоновка РТК зависит от характера изделия и серийности его выпуска: В комплект РТК обычно входят робот, совершающий перемещение сварочного инструмента, и манипулятор изделия, позволяющий сваривать все швы в наиболее удобном пространственном положении.

Манипулятор изделия как бы дополняет степени подвижности робота, работает с ним по единой программе и управляется от той же системы. Большое многообразие конструктивных форм сварных изделий вызывает потребность сложного манипулирования ими при сварке, что часто не может быть обеспечено с помощью стандартных сварочных вращателей. Поэтому при конструировании РТК используют модульный принцип построения манипуляторов. Простейшие модули (рис. 173) обеспечивают вращение изделия относительно горизонтальной и вертикальной оси. Установка модулей а на поворотный стол б создает двухпозиционный манипулятор д, позволяющий передавать изделие с позиции сборки на позицию сварки. При компоновке в из модулей получают двухпозиционный манипулятор, обеспечивающий дополнительно поворот изделия из горизонтального положения в вертикальное. Установка траверс г с механизмами вращения планшайб на компоновку д не только позволяет получить дополнительную степень подвижности, но и создает возможность закрепления в манипуляторе е изделий значительных размеров. В зависимости от характера выполняемой технологической операции (сборочной, сварочной) на планшайбах манипулятора устанавливают сборочное приспособление либо устройство для закрепления свариваемого изделия.

Рис. 173. Модульный принцип компоновки манипуляторов:
а - модуль с горизонтальным вращением; б - модуль с вертикальным вращением; в - двухпорционный манипулятор; г - траверса; д - компоновка из модулей а и б; е - сложный манипулятор из модулей

Роботизированный технологический комплекс может состоять, например, из установленного на портале робота для автоматической сварки плавящимся электродом в среде смеси защитных газов и двух-позиционного манипулятора. Когда на правой позиции манипулятора производят сварку, на его левой позиции устанавливают и закрепляют новое собранное изделие. После окончания сварки робот перемещается на левую позицию манипулятора, а на правой позиции производят замену изделия. Если этот манипулятор установить на поворотное основание (рис. 173, е), то необходимость в перемещении робота отпадает и его можно установить стационарно.

При использовании РТК предусматривают меры безопасности обслуживающего персонала. Аварийные ситуации могут возникать из-за непредусмотренных движений робота во время работы и обучения. Поэтому необходима во всех случаях остановка робота при входе человека в рабочее пространство. Отключение робота выполняют устройства защиты, в основе которых используют контактные, силовые, ультразвуковые, индукционные, светолокационные и другие датчики.

Роботизированные сварочные системы обеспечивают высокую скорость, точность и повторяемость однообразных производственных операций, что в комплексе дает возможность увеличить производительность сварки. Получаемый в результате значительный экономический эффект и есть причиной охотного инвестирования в автоматизацию и роботизацию сварочного производства. Нехватка квалифицированных сварщиков также делает автоматизацию очень привлекательным вариантом для увеличения дохода предприятия. Тем не менее, установка и наладка автоматических сварочных систем не так проста и требует специального опыта и знаний. Не зная тонкостей и специфики объекта автоматизации, пренебрегая такими важными шагами в процессе эксплуатации роботизированных комплексов, как профилактика поломок, обучение операторов, а также использование дополнительного оборудования, может в результате превратить высокотехнологичных комплекс в систему, которая работает не так эффективно и продуктивно, как следовало бы.

Известно, что надежность любой системы равна надежности самого слабого ее звена. Это правило очень даже применимо в работе сварочных систем: использование в системе малоэффективных звеньев может привести к огромных расходам и простоям в случае их поломки.

Ниже приведены некоторые типичные мифы об автоматической сварке, следование которым приводит к огромным потерям и неэффективности использования инвестированных средств. Также мы дадим советы по решению этих заблуждений.

Миф №1: Большой внутренний диаметр токоподводящего мундштука защищает сварочную проволоку от приваривания (схватывания)

На самом деле это не так, именно мундштук с малым внутренним диаметром позволяет предотвратить приваривание сварочной проволоки к нему, в отличие от мундштуков с большим внутренним диаметром.

На практике такое соотношение как диаметр используемой сварочной проволоки к внутреннему диаметру мундштука, есть величина, которая просчитана и проверена на практике. Но есть небольшое «но». В ходе сварки мундштук сильно нагревается, и его внутренний диаметр несколько увеличивается. Также его внутренний диаметр увеличивается вследствие механического износа под действием протягиваемой через него сварочной проволоки. Таким образом, вследствие увеличения фактического внутреннего размера мундштука образуется несколько скользящих контактов, по которым проводится электрический ток, и возникают микродуги, которые приводят к интенсивному пригоранию сварочной проволоки к мундштуку и его интенсивному изнашиванию.

Миф №2: Профилактическое обслуживание роботизированных сварочных систем не является необходимым

Профилактика необходима для максимизации рентабельности инвестиций в роботизированные сварочные системы. Это может помочь предотвратить незапланированные простои, некачественные детали, и последующий дорогостоящий ремонт. Это может даже помочь предотвратить сбои, которые требуют замены оборудования. Предметом вашего внимания кроме таких важных систем, как сварочная горелка, расходные материалы и кабели, должно стать и профилактическое обслуживание системы в целом. Пропустив эту важную часть процесса, можно «прозевать ключевой момент» и это приведет к проблемам подачи проволоки, преждевременному выходу из строя пистолета или другим неполадкам, которые влекут за собой большие траты на восстановление.

Такое второстепенное оборудование, как станции очистки сопла, являются дополнительным оборудованием, которые могут защитить сварочного робота от преждевременных поломок, и, следовательно, максимально повысить эффективность его работы, эффективность вложенных в него средств, а также сократить расходы. Запланируйте время для проверки всех функциональных узлов системы, начиная от сварочного пистолета, заканчивая силовым приводом. Эта задача может быть легко решена во время плановых перерывов в сварочных циклах, тем самым предотвратив затраты на переделку, исправление брака и время простоя.

Также очень важно, чтобы все узлы и агрегаты, особенно рука сварочного робота, были зафиксированы точно на своих базовых поверхностях. Периодическая проверка контрольных точек инструмента является еще одним важным условием экономии; это гарантирует, что роботизированная сварочная система продолжает работать в пределах своих собственных параметров и способна обеспечить стабильное качество шва.

Поддерживайте состояние сварочного робота в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, оцените индивидуальные потребности, и планируйте график профилактического обслуживания соответственно с ними.

Миф №3: Станции очистки горелок от сварочных брызг не стоят расходов

Такое периферийное оборудование, как станции для очистки сопла горелки, являются дополнительным оборудованием, которые могут максимизировать эффективность роботизированной сварки системы и сократить расходы. Это оборудование особенно полезно для минимизации простоев при ручной очистке и замене расходных материалов. Названая станция производит очистку накопленных брызг в сопле горелки, что очень важно для создания ламинарного потока газа без завихрений и прочих нехороших явлений в засоренном сопле горелки. Кроме этого, большинство станций использует специальный спрей, который препятствует налипанию брызг.

Хотя станция для очистки сопла горелок требует дополнительных капиталовложений, срок ее окупаемости, как правило, довольно короткий.

Миф №4: Перепрограммирование сварочного робота после аварии это лучший способ, чтобы настроить Tool Center Point (TCP)

Перепрограммирование системы, а не исправление формы руки сварочного робота после аварии или другого силового воздействия, является обычной практикой. Однако такой подход не означает, что ее конфигурация уже не отвечает точной спецификации, в которой роботизированная система была рассчитана. Это может вызвать пропуски и неровности в сварных швах. Полученная путаница в координатах также может стоить времени и денег и создать большие проблемы в будущем, когда она будет заменена другой рукой.

Проверка геометрической формы сварочного робота производится на специальном приспособлении. С его помощью проверяют, что контактный наконечник находится в правильном положении. Если инструмент изогнут, то можно его скорректировать в нужную сторону.

Рекомендуем проверять руку сварочного робота перед ее установкой, чтобы убедиться, что он был изготовлен правильно и не был поврежден при транспортировке. Рука сварочного робота наиболее часто разрабатывается для определенного вида сварки и выполняется с прецизионных тиснением компонентов, чтобы гарантировать точность после длительного использования.

Использования приспособления для проверки соответствия геометрической формы руки сварочного робота оправданно и тогда, когда поврежденная рука снимается и заменяется новой, в тоже время снятая с робота подвергается восстановлению.

Миф №5: Доработки и настройка оборудования является рутинной частью управления системой автоматической сварки

Некоторые компании считают, что безукоризненная наладка оборудования (чтобы оно «работало как часики») или последующие переделки существующего очень рутинная работа. Однако, они могут уменьшить или даже избежать дорогостоящих переделок при надлежащих подготовке и техническом обслуживании оборудования. После установки системы роботизированной сварки, важно, чтобы квалифицированный персонал правильно запрограммировали и настроили систему. В противном случае придется мириться с недоделками, которые приведут в дальнейшем к поломкам и дополнительным затратам. Квалифицированный оператор, который обучен программированию конкретного робота для сварки дает возможность компании максимально использовать преимущества роботизированной сварочной системы.

В большинстве случаев, обучение работе на системе автоматической сварки является обязательной составляющей, которая идет в комплекте с поставкой оборудования при приобретении данной системы.

Повышение производительности, улучшение качества и снижение переделок и простоев возможны, когда все составляющие системы работают должным образом. Это может вызвать необходимость дополнительного инвестирования для покупки второстепенного оборудования, но поверьте, оно того стоит.

Может быть, Вам интересно почитать о ? или сварке решетки на окна киев или сварочные работы Киев ?