Климов А.С., Смирнов И.В. Основы технологии и построения оборудования для контактной сварки

Подождите немного. Документ загружается.

241

Рис. 8.4. ПР для контактной сварки с отдельным источником сварочного тока

Таким образом, установлено, что использование робота для контактной свар-

ки со встроенным в клещи источником сварочного тока и робота с отдельным ис-

точником сварочного тока имеет свои явные недостатки. Компромиссным решени-

ем является использование робота со встроенным в рабочий

орган источником сва-

рочного тока. При установке трансформатора на одном из звеньев робота (обычно

это основание руки) длина токоведущих элементов вторичного контура значитель-

но (в 2,5…3 раза) уменьшается, но при этом возрастают нагрузки на манипулятор.

Поэтому трансформатор устанавливают вблизи места крепления основания руки на

коромысле (рис. 8.5) или используют трансформатор в качестве противовеса

(рис. 8.5), если в данном типе манипулятора предусмотрено вывешивание оси А3.

При размещении трансформатора на одном из звеньев робота уменьшается

длина вторичного контура и, следовательно, габаритные размеры трансформатора,

снимаются ограничения на манипуляционные возможности робота, связанные с ка-

белями, соединяющими клещи с трансформатором, увеличивается срок службы то-

коподводов, уменьшается дестабилизирующее влияние кабелей

вторичного конту-

ра на погрешность позиционирования.

242

Рис. 8.5. ПР для контактной сварки со встроенным в манипулятор источником

сварочного тока

В настоящий момент на предприятиях автомобилестроения начинает приме-

няться следующая схема построения робота для контактной сварки без сварочных

клещей (рис. 8.6): на работающем от контроллера 1 манипуляторе 2 закреплено за-

хватное устройство 3, робот позиционирует деталь относительно стационарной

сварочной машины 4. Такая схема

имеет следующие преимущества, характерные

для первых двух компоновок: максимальное уменьшение перемещаемых масс, что

приводит к увеличению ресурса работы робота, скорости линейных перемещений и

243

точности позиционирования, снижение габаритов сварочного контура и установоч-

ной мощности оборудования, возможность сварки деталей больших толщин, т.к. не

ограничена мощность и масса сварочной машины. Однако применимость такой

компоновки ограничена следующими её недостатками: затруднена возможность

одновременной обварки более двух деталей, в ряде случаев масса свариваемых де-

талей может оказаться больше массы

сварочной машины. Вот почему при сварке

крупногабаритных деталей, например, при простановке точек на кузове автомоби-

ля, применяются роботы со встроенными в манипулятор сварочными клещами

(первые две компоновки).

На современных предприятиях автомобилестроения находит применение ро-

бот, манипулятор которого оснащён комплексным рабочим инструментом, состоя-

щим из сварочных клещей и захватного устройства. Такая

спаренная конструкция

рабочего инструмента робота позволяет при помощи одного манипулятора произ-

водить простановку сварных точек в соответствии с заданной программой, и после

этого переместить деталь далее по технологической цепочке. Преимуществами та-

кого подхода являются снижение числа установленных на автоматической линии

роботов, а также продление цикла работы одного робота (увеличение коэффициен-

та загрузки робота на автоматической линии).

Рис. 8.6. Использование для контактной сварки робота без клещей

Конструкция сварочного инструмента для роботизированной контактной то-

чечной сварки зависит от способа подвода тока и может быть с двухсторонним или

односторонним подводом сварочного тока. К сварочному инструменту с двухсто-

ронним подводом тока относятся все виды сварочных клещей. К сварочному инст-

рументу с

односторонним подводом тока относятся полуклещи и сварочные писто-

леты (цилиндры).

Основными типами клещей для роботизированной сварки являются клещи с

радиальным ходом электродов (Х-образные) и клещи с осевым ходом электродов

(С-образные), отличающиеся различными вариантами крепления на фланце кисти

робота (рис. 8.7).

244

а) б)

Рис. 8.7. Сварочные клещи для крепления на кисти робота:

а) С-образные; б) Х-образные прямые и повернутые

1 – клещи; 2 – фланец для крепления рабочего инструмента; 3 – кисть руки

Изделие и сварочный робот должны быть защищены от повреждения в случае

прихватывания электродов к металлу изделия. Даже при оптимальном выборе ре-

жима сварки такое

прихватывание не исключено и происходит с периодичностью

приблизительно одно прихватывание на 150 тысяч сварных точек. Для защиты от

поломок при прихватывании в клещи встраивают датчики: исходного положения

электродов, раскрытия (разведения электродов) на рабочий ход, сжатия электродов.

При наличии таких датчиков контролируется весь цикл работы механизма клещей.

Если электроды не расходятся после сварки

очередной точки, например в результа-

те прихватывания электродов, операция сварки изделия прерывается и начинает

работать программа вращения роботом вокруг оси электродов. При этом происхо-

дит отрыв электрода от изделия.

8.3. Построение РТК и автоматических линий для контактной сварки

Роботизированный технологический комплекс (РТК) — это совокупность

единиц технологического оборудования, промышленного робота

и средств осна-

щения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. Ро-

ботизированные технологические комплексы, предназначенные для работы в ГПС,

должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраивания в сис-

тему. В качестве технологического оборудования в РТК может быть использован

245

промышленный робот. Средствами оснащения РТК могут быть устройства накоп-

ления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства (деталей, заготовок) и

другие устройства, обеспечивающие функционирование РТК.

Роботы со встроенными в манипулятор сварочными клещами (рис. 8.2-8.5)

используются в составе гибких производственных систем (гибкая автоматизиро-

ванная линия, гибкий автоматизированный участок, роботизированный технологи-

ческий комплекс) в нескольких вариациях

. Простейший РТК для контактной сварки

(рис. 8.8) состоит из манипулятора 1 с закрепленными на нем сварочными клещами,

поворотного стола с технологической оснасткой 2, оператора 3 и огорожен оградой

10. Работа такого комплекса определяется циклограммой (рис. 8.9): оператор 3 берет

из контейнеров 4 заготовки и укладывает их в установленной последовательности на

поворотный стол 2

, производя фиксирование прижимами; после завершения укладки

заготовок и их фиксации оператор отступает к пульту управления 5 и нажимает

кнопки двурукого включения. При этом если оператор находится в зоне поворота

стола 2, то на систему управления поступит сигнал «человек в зоне разворота» от

датчика давления (установлен в полу) или от объёмного

датчика, и система не раз-

решит дальнейшую работу РТК.

РТК такого типа применяются для сварки листовых конструкций небольших

габаритных размеров с малым числом сварных точек (20…50), если такт производ-

ства и конструкция изделия позволяют выполнить сварку всех точек на одном ра-

бочем месте.

После нажатия кнопок двурукого включения происходит разворот стола 2

на

180

. При этом манипулятор 1 робота отрабатывает заданную программу сварки,

диктуемую шкафом управления 6 и силовым шкафом 7. В это время со второй поло-

вины поворотного стола 2 оператор 3 снимает сваренную деталь и укладывает её в

контейнер-накопитель 8, после чего производит укладку заготовок на поворотный

стол, отступает к пульту 5 и нажимает

кнопки двурукого включения, поступает сиг-

нал «конец укладки деталей». После отработки заданной программы сварки манипу-

лятор позиционирует сварочные клещи на концевой выключатель 9, поступает сиг-

нал «конец сварки». В случае, если в систему управления РТК поступило оба сигна-

ла «конец сварки» и «конец укладки деталей», а так же нет сигнала «человек в

зоне

разворота», происходит разворот стола 2 на 180

, и цикл работы РТК начинается

снова. Восстановление рабочей поверхности сварочных электродов происходит ав-

томатически на зачистной машинке 11 после определённого числа циклов работы

РТК.

Комплекс с клещами одного типа позволяет выполнять сварные точки лишь в

определённых местах данной сварной конструкции. Это ограничивает универсаль-

ность робота и комплекса в целом. Для

обеспечения возможности сварки одним

роботом точек в различных местах сложных сварных конструкций используют уст-

ройства автоматической смены клещей и магазин клещей. При наличии системы

сменных клещей на одном рабочем месте можно выполнять сварку весьма сложных

конструкций, что особенно удобно при производстве таких изделий, как кузова ав-

тобусов и рефрижераторов, изготовляемых в

количестве нескольких тысяч в год,

когда создание роботизированных автоматических линий нецелесообразно и при-

ходится применять роботизированные технологические комплексы.

246

Рис. 8.8. РТК для контактной точечной сварки с одним сварочным роботом

Рис. 8.9. Циклограмма работы РТК с одним сварочным роботом

247

Рис. 8.10. Работа устройства автоматической смены инструмента ПР для контакт-

ной сварки

Устройство автоматической смены сварочных клещей в простейшем случае

работает следующим образом (рис. 8.10): первоначально ПР работает с С-образным

типом клещей (рис. 8.10 а), после этого ПР позиционирует сварочные клещи отно-

сительно устройства смены инструмента 1 и производит съём клещей (рис. 8.10 б),

ПР позиционирует фланец кисти над Х-образными клещами в устройстве смены

инструмента 2 и производит закрепление клещей на фланце (рис. 8.10 в), ПР готов

к сварке с применением Х-образных клещей (рис. 8.10 г).

В ряде случаев в состав РТК для контактной точечной сварки входит не-

сколько роботов, оснащённых различным инструментом. Например, два робота

клещами С-образного и Х-образного типа (рис. 8.11). При этом нет необходимости

в постоянной смене инструмента, увеличивается производительность сварки. Не-

достатком такого типа РТК является то, что во время работы одного робота, второй

робот простаивает, что приводит к необоснованному удорожанию оборудования,

используемого для сварки конкретной детали, и увеличению занимаемой

им пло-

щади.

248

Рис. 8.11. РТК с двумя ПР для контактной сварки (цифровое

обозначение как на рис. 8.8)

Роботизированная автоматическая линия — это совокупность роботизиро-

ванных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средст-

вами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудова-

ния, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами для выполне-

ния операций в принятой технологической

последовательности.

В роботизированных автоматических линиях сварки кузовов автомобилей

тоже используются роботы, манипуляторы которых оснащены сварочными клеща-

ми. При этом количество роботов в одной линии может достигать нескольких де-

сятков. На рис. 8.12 представлена часть такой линии, состоящей из манипуляторов

1, которые осуществляют позиционирование сварочных клещей относительно мес-

та простановки точек кузова автомобиля, перемещающегося

по конвейерной ленте

2. При отработке циклограммы такой линии (рис. 8.13) после отработки каждого

цикла робот встаёт на концевой выключатель 3, при условии срабатывания всех

концевых выключателей происходит передвижение конвейера вперед на один шаг.

После заданного количества отработанных циклов сварки робот позиционирует

249

клещи относительно зачистной машинки 4, осуществляя тем самым обновление ра-

бочей поверхности электродов сварочных клещей. При попадании человека за пре-

делы ограждения 5 звучит тревожный сигнал, и работа автоматической линии ос-

танавливается.

Принятое обозначение роботов на таких линиях:

N R M,

где N – номер участка;

R – обозначает «робот»;

M – номер робота на данном участке.

Например

: 01R02 – робот 02 на участке 01.

Рис. 8.12. Роботизированная автоматическая линия с использованием конвейера

На основе манипуляторов с захватными устройствами составляют роботизи-

рованные автоматические линии со стационарными сварочными машинами

(рис. 8.14). В процессе отработки цикла сварки каждый манипулятор 1 захватывает

деталь из стола разворота оснастки 3 и позиционируют свариваемые детали отно-

сительно электродов стационарных сварочных машин 2, после

чего перекладывает

детали в ложементы следующего поворотного стола. Стол разворота оснастки 3 пу-

тем разворота на 180

осуществляет перемещение деталей в рабочую зону следую-

250

щего манипулятора. За счёт использования одновременной работы нескольких ро-

ботов значительно сокращается такт линии, поскольку происходит сварка несколь-

ких деталей одновременно.

Детали поступают на линию сварки из разворотного стола подачи 4 и заби-

раются с линии при помощи разворотного стола 5. Для работы автоматической ли-

нии требуется два оператора, один из

который стоит в начале линии и подаёт на неё

детали, а второй в конце линии снимает свариваемые детали и укладывает их в на-

копительный контейнер или в ячейки транспортера, передающего их далее по тех-

нологической цепочке. Периметр автоматической линии снабжён оптическими

датчиками, пересечение линии действия которых человеком приводит к её

остано-

ву.

Рис. 8.13. Циклограмма работы роботизированной автоматической линии