Роботы в сварочном производстве реферат
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.
Источник: Банов М.Д., Казаков Ю.В., Козулин М.Г. – Сварка и резка
материалов. М.-2000
Специфика применения робототехники в сварочной технологии
Возможность использования роботов в сварочных технологиях, определяемая размерами и формой их рабочего пространства, точностью позиционирования, скоростью перемещения. Дополнительные элементы робототехнических сварочных комплексов, их преимущества.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.12.2017 |
| Размер файла | 13,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
кафедра автомобили и технологические машины
Специфика применения робототехники в сварочной технологии
Закиров Евгений Аликович
На данный момент времени роботы позволяют заменить монотонный физический труд, исключить зависимость предприятия от квалифицированных сварщиков, повысить качество сварных изделий, увеличить их выпуск. Один промышленный робот может успешно заменить труд четырех человек. При этом ни при каких условиях человек не сможет обеспечить стабильное качество, присущее сварочному роботу.
Ключевые слова: автоматическая сварка, роботы, позиционеры, ручной труд
Роботизация - универсальный путь оптимизации сварочной технологии не только в серийном, но и мелкосерийном производстве, так как робот применяется для основных и так же вспомогательных операций. Например, робот может сочетать функции вскрытия отверстий плазмой, разметку, легкую механическую обработку (например, зачистку поверхностей или швов) и непосредственно сварку изделий.
При изготовлении сварных изделий следует иметь в виду, что сравнительно просто применять роботы для контактной точечной сварки нахлесточных соединений [1], сложнее -- для электродуговой сварки [2] угловых и тавровых соединений в том числе сварки стыковых соединений.
Возможность использования роботов в сварочных технологиях определяется размерами и формой их рабочего пространства, точностью позиционирования, скоростью перемещения, числом степеней подвижности инструмента, особенностями управления.
Промышленные роботы, применяемые в современном сварочном производстве, имеют 6 степеней свободы, к которым дополнительно подключаются ось позиционеров [3], которые дополнительно увеличивают возможности РТК (робототехнического комплекса).
Все типы роботов могут быть установлены неподвижно или с возможностью передвижения по напольным или подвесным направляющим. Путем использования простых модульных элементов, которые легко могут быть применены для других целей, увеличивается многовариантность и гибкость системы.
Автоматическая сварка чаще всего организуется с применением промышленных роботов, интегрированных в соответствующую технологическую систему.
Промышленные роботы - машины, предназначенные для выполнения программно заданных траекторий. Сварочный робот полноценно оснащается для реализации всех основных технологий: электрическая дуговая, точечная контактная, плазменная резка и т.д. В стандартном подходе промышленный робот удерживает инструмент, который пропускает ток через две соединяемые металлические детали, робот выполняет траекторию, в которой кроме линейных перемещений программно заложены значения колебательных движений, необходимых для формирования шва.
Во время роботизированной сварки робот перемещает сварочный пистолет по заданной траектории, контролируя технологические параметры и реагируя на их изменения, двигаясь с очень высокой точностью, стабильной (оптимальной) скоростью.
Дополнительными элементами робототехнических сварочных комплексов являются позиционеры, задающие вращательное движение для заготовки, линейные направляющие, позволяющие совершать роботизированную сварку с помощью продольных перемещений, увеличивающих рабочую зону робота и позволяющие организовать несколько сварочных постов используя одного робота либо производить сварку крупногабаритных деталей и конструкций.
Наибольшее распространение современные промышленные сварочные роботы получили в автомобилестроении. Это не удивительно, ведь изготовление кузовов требует высокого качества и производительности. Но применение сварки роботом целесообразно не только на автоконцернах. Везде, где предприятию необходимо повысить производительность и качество, при этом оптимизировать свою зависимость от квалифицированных рабочих требуется или в ближайшей перспективе потребуется внедрение сварочных РТК. Тем более, что современные роботы стали доступны для российских покупателей по стоимости и упрощенному интерфейсу.
Преимущества сварочных роботов
1. Широкие возможности настройки.
У каждой рабочей программы сварочного робота имеется ряд определённых параметров, соответствующих требованиям к сварке тех или иных изделий. Таким образом, можно настроить робота под конкретную толщину детали, вид и длину сварного шва, расположение шва в пространстве и другие особенности сварки.
2. Универсальность и быстрая перестройка.
Сварочный робот - это современный механизм, отличающийся универсальностью действий, а также высокой скоростью перехода на выполнение новых операций. В отличие от специализированного оборудования, способного выполнять лишь ту задачу, для которой оно было спроектировано, робот легко переключается с одной работы на другую и даже способен выполнять некоторые процессы одновременно.
Роботизированные комплексы всегда огорожены для того, чтобы предупредить возможность получения травмы. На предприятиях принимаются все меры, чтобы в течение эксплуатации робота несанкционированный персонал не находился в пределах его рабочей зоны.
4. Точность выполнения работ.
Точечная сварка роботом - уже давно признанный метод, ведь требуемая точность позиционирования по этой технологии составляет всего 1 мм, что было доступно уже первому поколению роботов. При дуговой сварке требуются значительно более жёсткие допуски, по сравнению с контактной, ведь изменение в положении дуги не должно быть выше 0,5 мм.
Подобные документы
Механизм саморегулирования дуги с плавящимся электродом. Управление скоростью вращения электроприводов. Принцип действия и устройство автоматов с постоянной скоростью подачи электрода. Преимущества и недостатки универсального сварочного автомата АДФГ-630.
реферат [144,4 K], добавлен 08.01.2015
Преимущества сварки в защитном газе. Расчет ее режимов для угловых швов. Химический состав, механические и технологические свойства стали 09Г2С. Выбор сварочных материалов. Определение норм времени и расхода сварочных материалов. Методы контроля изделий.
курсовая работа [165,1 K], добавлен 05.03.2014
Промышленные роботы как важные компоненты автоматизированных гибких производственных систем. Социальные факторы роботизации. Обзор преимуществ использования промышленных роботов в сварочных процессах. Отличия роботов от прочего капитального оборудования.
презентация [798,1 K], добавлен 08.10.2015
Механизация и автоматизация самих сварочных процессов. Подготовка конструкции к сварке. Выбор сварочных материалов и сварочного оборудования. Определение режимов сварки и расхода сварочных материалов. Дефекты сварных швов и методы контроля качества.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.08.2015
Общий критерий выбора технологии и режима сварки. Химический состав сварочной проволоки Св-08Г2С. Параметры режимов механизированной сварки, оказывающие влияние на размеры и форму шва. Контроль сварочных материалов и мероприятия по технике безопасности.
Рефрат "Роботизация сварочного производства"
В современном мире применение роботизированной техники и автоматизация производства являются уже необходимым условием высокого качества выпускаемой продукции и скорости проводимых работ. Роботы используются для решения самых разнообразных задач, они универсальны и позволяют добиваться высокой точности и скорости выполнения той или иной задачи на производстве. Роботизация сварочного производства – актуальный вопрос, так как роботизированная техника используется сегодня в большинстве отраслей, в том числе в машиностроении и судостроительной промышленности.
Организация роботизированной сварки требует от сварочного оборудования серьезных технических характеристик, высокой надежности и способности быстро реагировать при изменениях сварочного режима и условий. Сварочные роботы манипуляторы позволяют успешно автоматизировать сварочные процессы на производстве, поэтому данная тема актуальна. Современный сварочный робот-манипулятор обладает хорошей надежностью, широким выбором функций и параметров для решения разных задач. Сварочные роботы манипуляторы оснащаются специальным интерфейсом, делающим их чрезвычайно удобными для применения на производстве. Такие многофункциональные роботы могут использоваться сразу для нескольких видов работ, а их компактность позволяет осуществлять сварочные работы даже в условиях ограниченного пространства.
Роботизированная сварка представляет собой полностью автоматизированный процесс, который реализуется за счёт использования специальных роботов-манипуляторов и другого сварочного оборудования. Основные преимущества сварки роботом заключаются в первоклассном качестве готовых изделий и высокой производительности сварочного производства.
Как и у любого современного и высокотехнологичного производства, в области сварки роботом существует масса важных особенностей, знание которых позволит достичь наилучшего результата и запустить действительно безопасный, высокоэффективный сварочный процесс.
Как уже говорилось, главным достоинством роботизированной сварки является её высокая точность: так, технические характеристики современных роботов для сварки дают возможность добиться точности позиционирования сварочной горелки порядка 0.03-0.05 мм, что является достаточным для подавляющего большинства сварочных задач.
Однако некоторый недостаток робота заключается в том, что, в отличие от человека, при недостаточно точном позиционировании детали он не может самостоятельно изменить траекторию и найти правильную точку для сварки, поэтому погрешность позиционирования и сборки заготовки не должна превышать 0.5 мм.
Если достичь данной точности позиционирования невозможно, необходимо применять методы коррекции сварочной траектории, например, использовать лазерную систему слежения за стыком шва. Коррекция траекторий даст возможность сохранить качество сварного изделия, но, с другой стороны, при её использовании резонно ожидать падения производительности вплоть до 30%.
В общем случае, сварочная оснастка должна фиксировать обрабатываемую заготовку на устройстве позиционирования и предоставлять роботам свободный доступ к местам сварки. Необходимо избегать использования сварочной оснастки в качестве инструмента правки геометрии обрабатываемой заготовки, решая проблемы такого рода до её попадания на линию автоматизированной сварки. Исключением может служить использование гидравлических зажимов, сам смысл применения которых как раз и заключается не только в фиксации, но и в выдерживании определённой геометрии заготовки при сварке.
Поскольку сварочные роботы – это современное, высокоточное и высокотехнологичное оборудование, то и заготовка, поступающая на операцию роботизированной сварки, должна удовлетворять высоким требованиям, что выражается в необходимости использования соответствующего оборудования на всех этапах, предшествующих сварке. Так, хорошим решением для раскроя листов металла под последующую обработку автоматизированной сваркой является использование современных станков лазерной резки с ЧПУ.
Кроме достойного качества заготовки и правильного её позиционирования, обязательным условием точной сварки роботом является калибровка самого робота. В общем случае, калибровка роботизированного комплекса включает в себя три этапа:
1. Калибровку осей, включая внешние
2. Настройку координат инструмента
3. Настройку координат окружения
Пункты 1 и 2 являются обязательными. Калибровку осей, как правило, производят единожды перед первым запуском системы и регулярно проверяют во время планового техобслуживания. Калибровка инструмента необходима для установки связи между инструментальной и базовой системами координат робота-манипулятора, что, в свою очередь, требуется для корректного движения горелки по заданной траектории, а также для точной работы системы коррекции этих траекторий. Настройка координат окружения необходима, когда требуется создать виртуальную модель сварочного комплекса в системе подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ.
Выбор метода сварки
Метод роботизированной сварки и, соответственно, сварочное оборудование, выбирается исходя из условий производственной задачи. Вот основные методы, которые реализуются промышленными сварочными роботами:
· Электродуговая сварка (в среде защитных газов и под флюсом)
Автоматическая электродуговая сварка представляет собой дуговую сварку с механизированной подачей плавящегося электрода и перемещением дуги вдоль кромок. Таким образом, промышленный робот в данной технологии используется как устройство, манипулирующее электродом, а траектория движения и вид шва либо выбираются из библиотеки швов в ПО робота, либо задаются оператором вручную.
Лазерная сварка представляет собой процесс получения неразъёмного соединения деталей за счёт фокусировки лазерного луча. Благодаря возможности выдерживать сверхвысокие длины фокусировки (вплоть до 2 метров) и тем самым обеспечивать дистанционную сварку, сварка роботом существенно расширяет границы использования данного технологического процесса, а также увеличивает производительность изготовления деталей.
Плазменная сварка – это сварочный процесс за счёт направленного потока плазменной дуги. Роботизация плазменной сварки даёт возможность в полной мере реализовать все преимущества данной технологии, к которым относятся низкий перегрев деталей, отсутствие разбрызгивания расплавленного металла и сварка в труднодоступных местах.
Контактная точечная сварка – это именно та область, в которой промышленные роботы исторически начали использоваться в первую очередь. Широкое применение роботов точечной сварки началось около 50 лет назад, и сегодня они являются обязательным оборудованием любого завода автомобильной промышленности.
Гибридная сварка объединяет в себе две технологии: лазерное излучение и сварку электрической дугой. Гибридная роботизированная сварка стала использоваться в промышленности сравнительно недавно, но активно набирает обороты, особенно в производстве железнодорожного транспорта и тяжёлых стальных конструкций мостов и резервуаров.
Организация рабочего пространства
Размещение и планировка комплекса для сварки роботом требует к себе повышенного внимания. Во-первых, необходимо предусмотреть специальные буферные зоны для изделий после сварки.
Во-вторых, выбирая место для расположения сварочного комплекса, важно помнить, что стандартные требования к территории включают в себя качественный бетонный пол, толщина которого не должна быть менее 300 мм, с перепадами, не превышающими 5 мм на 1000 мм.
В-третьих, на территории расположения роботизированного сварочного комплекса желательно спроектировать подводку осушенного воздуха, а при проектировании электропитания необходимо предусмотреть использование стабилизаторов.
Как выглядит роботизированная сварка на практике, можно узнать, посмотрев следующее видео:
Контроль сварочного цикла
Для того чтобы иметь возможность осуществлять контроль над сварочным циклом, важно представлять себе весь набор операций сварочного комплекса и знать, сколько по времени длятся эти операции. Этот набор данных удобно организовать в виде циклограммы, которая позволит выявить узкие места в работе сварочного комплекса и понять, насколько удачно та или иная операция вписывается в производственный процесс. Например, для анализа можно выделить следующие временные интервалы:
· Доставка заготовок для сварки до буферного склада
· Извлечение заготовок из буфера
· Закладка заготовок в оснастку
· Позиционирование и перемещение заготовок
· Собственно сварочный процесс
· Извлечение готовых деталей из оснастки
· Помещение деталей в буфер
· Удаление из буфера
Ещё на этапе проектирования роботизированного комплекса необходимо рассчитать оптимальную схему его работы, которая сводила бы к минимуму простой роботов и согласовывалась с реальной загрузкой комплекса, то есть с тем количеством заготовок, которые приходят с предыдущих производственных узлов.
Роботизированная сварка на основе техники Kuka
Лидирующие позиции в разработке роботизированных сварочных комплексов принадлежат сегодня компании Kuka. Так, именно под этой маркой выпускаются абсолютные специалисты в области электродуговой сварки в среде защитного газа – роботы серии HW (Hollow Wrist, что означает «полая кисть»).
Имея грузоподъёмность до 16 кг и радиус действия до 2016 мм, они с успехом выполняют сварку даже труднодоступных соединений. Благодаря наличию шестой оси с возможностью бесконечного вращения, исключаются временные затраты на возврат в начальное положение, и время обработки детали сокращается.
Применение робототехники в сварочной технологии
Рассмотрение роботизации как универсального пути оптимизации сварочных технологий в серийном и мелкосерийном производстве. Применение автоматизации процесса сварки для повышения эффективности процесса производства и качества выполняемых сварных изделий.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.01.2018 |
| Размер файла | 16,1 K |
Применение робототехники в сварочной технологии
Минкин Александр Владимирович
Мингалиев Марат Анатольевич
Токбаева Виктория Валентиновна
Аннотация
В данной статье говорится о применение робототехники в сварочной технологии, о том, как она облегчает человеческий труд и с точностью может выполнить любую задачу.
Роботизация -- универсальный путь оптимизации сварочной технологии не только в серийном, но и мелкосерийном достигает производстве, так иционеров как робот иногда применяется для автоматический основных и так мобильность же вспомогательных операций. Например, робот может совмещать функции течени вскрытия отверстий многообразие плазмой, разметку, дополнительные легкую механическую обеспечения обработку (например, продукции зачистку поверхностей условиях или швов) и качество непосредственно сварку качественную изделий.
Роботизированная сварочная условиях система использует перемещения в методе производства оборудование использование роботов-манипуляторов, качество рабочий цикл автоматический которых программируется длинные и задается отдельно.
Как оборудование правило, среди наше первых преимущество автоматический таких систем операции выделяют большое время качество шва промышленные и большую выработку.
Техническая дополнительные характеристика дуги иционеров сварочного робота достигает позволяет производить условиях сварочные работы качество дугой до нескольких время миллиметров, что в сущности автоматов дает возможность точностью прокладывать шов автоматов толщиной не более 3-4 миллиметров.
Кроме манипулятора того возможна типы ручная корректировка прямолинейными изделия, которое кроме подается к роботу. Это промышленный в конечном итоге кроме существенно повышает операции качество габаритных многообразие заготовок, которые может не попадают в зажим, автоматический но это до 30% может сварочной снизить производительность.
Основная устройства дополнительная оснастка промышленный робота должна сварки обеспечивать прочное многообразие крепление заготовки робота к подающему суппорту.
Следует инструмента избегать использования этом оснастки, как иногда инструмента правки условиях геометрии заготовки иционеров и решать данные манипуляторы проблемы до попадания перемещения заготовки на операцию роботы автоматизированной сварки.
Только манипулятора зажимные приспособления робот гидравлического устройства продукции с возможностью регулировки обеспечения силы нажатия промышленный можно использовать качество как дополнительные манипуляторы манипуляторы для регулировки качество пространственного положения промышленный заготовки и робота конечном сварщика.
В современном длинные машиностроении, например, которым в судостроении, тяжелом инструмента транспортном машиностроении качественную и др. технологические автоматов операции сварки, промышленный в частности дуговой, наиболее контактной, относятся автоматов к одним из наиболее распространенных.
Автоматизация автоматов процесса сварки иционеров позволяет исключить достигает тяжелый и вредный сварки труд сварщиков, условиях повысить эффективность автоматический производства и качество процесса сварных изделий. роботизация сварочный качество автоматизация
Существующие промышленный автоматы для инструмента дуговой сварки типы предназначены для манипулятора сварки изделий может сравнительно ограниченного конечном типа швов, автоматический главным образом наиболее с протяженными прямолинейными автоматов и кольцевыми швами, может выполняемыми в нижнем качественную положении. Применение заготовки сварочных автоматов длинные в условиях серийного достигает и мелкосерийного производства легко экономически нецелесообразно, достигает а иногда невозможно инструмента из-за неизбежных этом частных переналадок промышленные сложного оборудования. В длинные то же время основная иционеров масса сварных продукции конструкций имеет современном швы произвольно промышленные ориентированные в пространстве, иционеров со сложной траекторией.
Промышленные иногда роботы позволяют процесса расширить диапазон заготовки границы автоматизации типы процесса сварки. Многозвенная сущности кинематика руки длинные робота обеспечивает робота возможность перемещения сварочной закрепленной на ней инструмента сварочной головки роботы по сложным пространственным инструмента траекториям.
Сварочный робототехнический точностью комплекс (РТК) включает, сварки как правило, промышленные автоматический манипулятор качество горелки, систему современном управления, позиционер (манипулятор манипуляторы изделия) и сварочное напольным оборудование (сварочную легко головку с источником процессов питания), сопряженное сварочной с системой управления этом РТК.
Промышленные сварочные сложной роботы для многообразие дуговой сварки напольным имеют различное напольным конструктивное исполнение, роботов их манипуляторы обладают, прочное как правило, напольным пятью -- шестью длинные степенями подвижности, роботов обеспечивающими все качественную многообразие подвижности сущности горелки.
Различают региональные (переносные) движения дополнительные робота, служащие промышленные для перемещения длинные горелки вдоль качество линии свариваемого оборудование шва и ориентирующие качество движения -- для сварочной обеспечения положения процессов горелки относительно точностью линии разделки манипуляторы свариваемых деталей.
Один промышленный достигает робот может течени легко заменить операции труд многих легко человеческих рук. При этом ни прочное при каких условиях промышленные человек не сможет автоматический обеспечить стабильное позволяет качество, присущее может сварочному роботу. Робот время легко варит с напольным разных положений, автоматов длинные или иционеров ответственные швы. И робота может работать робот в течении долгого манипулятора времени.
Возможность использования наиболее роботов в сварочных достигает технологиях определяется продукции размерами и формой робот их рабочего пространства, промышленные точностью позиционирования, сварки скоростью перемещения, современном числом степеней длинные подвижности инструмента, прочное особенностями управления.
Промышленные которым роботы, применяемые автоматов в современном сварочном процессов производстве имеют 6-ть сущности степеней свободы, манипуляторы к которым дополнительно подключаются ось время позиционеров которые дополнительно качество увеличивают возможности точностью РТК (робототехнического может комплекса).
Все типы автоматический роботов могут автоматов быть установлены промышленный неподвижно или манипулятора с возможностью передвижения промышленный по напольным или робот подвесным направляющим. Путем иногда использования простых время модульных элементов, этом которые легко обеспечения могут быть наиболее применены для автоматов других целей, манипулятора увеличивается мобильность и гибкость условиях системы.
Виды роботизированных длинные сварочных автоматов
Этот манипуляторы вид промышленного сущности оборудования чрезвычайно оборудование востребован в наше робота время, поскольку конечном позволяет решить качество целый ряд робот задач, стоящих оборудование перед производителями обеспечения продукции с поточным точностью производством деталей. Аппаратура иногда подобного класса инструмента оснащена контроллерами многообразие процессов с проверенными операции временем схемотехническими промышленный решениями, которые роботы обеспечивают бесперебойную напольным и качественную сварку робот деталей и целых течени сборочных узлов. При промышленный этом точность иционеров позиционирования достигает показателей время до 0,08 мм, позволяет а значительный вылет время манипулятора до 2000 мм наиболее позволяет сваривать качество довольно габаритные прочное детали.
Роботы для точностью сварки
Специализированные программные длинные средства дают процесса возможность быстрой наиболее перенастройки производственного типы процесса и поддерживают точностью много осевое позволяет вращение манипулятора. К перемещения наиболее популярным автоматический моделям сварочных продукции роботов можно манипулятора отнести следующие робот устройства:
- относительно недорогие конечном сварочные роботы Fanuc AM-0iA напольным производства Японии;
- доступный сложной немецкий сварочный качество робот Kuka KR5;
- роботизированный наиболее сварочный агрегат Panasonic TA1400G2;
- оборудование современном OTC (Almega AII-B4);
- аппаратуру Motoman EA 1400N.
В заключении, хотелось бы сказать, что роботизация помогает во много раз облегчить труд людей. Они с высокой точностью выполняет свою работу и могут делать это на протяжении долгих лет. Еще лет 20 назад мы даже представить себе не могли, что один робот сможет заменить труд сотни человек.
Список литературы
1. Банов М.Д., Казаков Ю.В., Козулин М.Г. -- Сварка и резка материалов. М.-2000
2. В.И. Захарова и М.П. Васильева «Промышленные роботы» - М. 1992.
3. Шахинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. - М.; Мир, 1990.
Применение новых станков и технологий. Расчет оптимального варианта технологического процесса. Производительность и экономичность многоцелевых станков. Взаимозаменяемость деталей в серийном и мелкосерийном производстве, снижение времени переналадки.
курсовая работа [814,6 K], добавлен 29.03.2009
Проектирование операций заготовительного производства. Технология сборки и сварки, функциональные требования к применяемому оборудованию. Мероприятия по снижению сварочных напряжений и деформаций. Контроль и нормирование качества сварных соединений.
дипломная работа [1005,4 K], добавлен 01.06.2015
курсовая работа [197,4 K], добавлен 12.03.2014
Определение параметров свариваемости стали, выбор способов сварки и разработка технологии сборки и сварки пояса в условиях массового или крупносерийного производства. Выбор сварочных материалов и описание технологического процесса сварки стыка пояса.
реферат [830,4 K], добавлен 27.04.2012
Применение различных методов, способов и приемов сборки и сварки конструкций с эксплуатационными свойствами. Техническая подготовка производства сварных конструкций. Организация работы по образованию сварочного поста. Хранение сварочной аппаратуры.
отчет по практике [1,0 M], добавлен 19.03.2015
Назначение, особенности и условия эксплуатации сварной конструкции. Выбор и обоснование выбора способа сварки балки двутавровой. Определение расхода сварочных материалов. Определение параметров сварных швов и режимов сварки. Контроль качества продукции.
Разработка роботизированного процесса сварки
Проектирование роботизированного технологического комплекса сварки верхней дуги комбайна. Выбор технологического и вспомогательного оборудования. Изучение способов калибровки и юстировки осей робота. Схема системы управления роботизированным комплексом.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.06.2015 |
| Размер файла | 4,1 M |
- Введение
- 1. Исходные данные
- 2. Разработка роботизированного процесса
- 3. Выбор технологического и вспомогательного оборудования
- 3.1 Выбор манипулятора
- 3.2 Выбор позиционера
- 3.3 Выбор системы управления
- 4. Планировка РТК
- 5. Схема системы управления РТК
- 6. Выбор способов юстировки и калибровки робота
- Заключение
- Список литературы
Введение
В данном курсовом проекте необходимо разработать РТК сварки верхней дуги комбайна. Также разработка технологического процесса и вспомогательного оборудования, планировка РТК является одной из важнейших составляющих при планировки рабочей зоны робота. При проектирование робота также важной составляющей является калибровка и юстировка осей робота, которая в дальнейшем позволит работать роботу с заданной точностью позиционирования.
И заключительной частью является выбор вспомогательного оборудования.
1. Исходные данные
Исходными данными к данной курсовой работе являются конструкторская и технологическая документация на изготовление верхней дуги кабины.
Годовая программа выпуска 4000 шт.
Деталь являющаяся предметом выпуска - верхняя дуга кабины комбайна.
Рисунок 1 - Верхняя дуга кабины комбайна
2. Разработка роботизированного процесса
Данное производство является массовым. Особенностью массового производства является изготовление однотипной продукции в больших объемах в течение длительного времени.
Важнейшей особенностью массового производства является ограничение номенклатуры выпускаемых изделий. Завод или цех выпускают несколько наименования изделий. Это создает экономическую целесообразность широкого применения в конструкциях изделий унифицированных и взаимозаменяемых элементов.
Отдельные единицы выпускаемой продукции не отличаются друг от друга (могут быть только незначительные отличия в характеристиках и комплектации).
Время прохождения единицы продукции через систему относительно мало: оно измеряется в минутах или часах. Число наименований изделий в месячной и годовой программах совпадают.
Для изделий характерна высокая стандартизация и унификация их узлов и деталей. Массовое производство характеризуется высокой степенью комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Массовый тип производства типичен для автомобильных заводов, заводов сельскохозяйственных машин, предприятий обувной промышленности и др.
Значительные объемы выпуска позволяют использовать высокопроизводительное оборудование (автоматы, агрегатные станки, автоматические линии). Вместо универсальной оснастки используется специальная. Дифференцированный технологический процесс позволяет узко специализировать рабочие места посредством закрепления за каждым из них ограниченного числа деталеопераций.
Тщательная разработка технологического процесса, применение специальных станков и оснастки позволяют использовать труд узкоспециализированных рабочих-операторов. Вместе с тем широко используется труд высококвалифицированных рабочих-наладчиков. Изготавливаемой деталью является верхняя дуга кабины комбайна. Заготовки находятся в магазинах.
Рисунок 1 - Планировка сварочного участка: 1 - оснастка,2 - позиционер, 3 - промышленный робот KUKA,4 - система управления,5 - оператор,6 -базовые детали.
Планировка предлагаемого РТК приведена на рисунке 1.
Оператор (5) закладывает заготовки из магазина (6) в оснастку (1). С помощью пневмозажимов он фиксирует детали в той позиции, в которой они будут привариваться друг к другу. Далее оснастка (1) с помощью позиционера (2) разворачивает заготовку к промышленному роботу (3) и выставляет её в позицию для сварки. Далее происходит процесс сварки детали. Разгрузка готового изделия происходит в обратном порядке: отвод манипулятора от заготовки, поворот позиционера и выставление оснастки в начальное положение. Выключение вакуума и отвод пневмозажимов. После чего оператор вынимает готовое изделие и вставляет заготовки для следующего процесса сварки.
3. Выбор технологического и вспомогательного оборудования
Для данного РТК нам необходимо выбрать:
· Модель робота KUKA для сварочных работ
· Позиционер или поворотный стол для разворота оснастки
· Защитные кожухи и кнопки аварийного отключения и отключения питания.
3. 1 Выбор манипулятора
В данном курсовом проекте необходимо выбрать подходящий манипулятор для дуговой сварки. Важно учитывать не только способность оснащать манипулятор сварочным устройством. Необходимо выбрать манипулятор, который будет осуществлять достижимость и доступность отдельных точек сварного шва. Так же необходимо соответствие точности позиционирования манипулятора для выполнения соответствия качеству работы.
По заданию необходимо выбрать манипулятор фирмы KUKA. Рассмотрим предлагаемые варианты и выберем подходящий нашей задаче: KR 5 ARC
Робот KR 5 arc дополняет ассортимент продукции KUKA в сегменте малой грузоподъемности. С грузоподъемностью 5 кг он отлично подходит для выполнения стандартных задач по дуговой сварке. Благодаря привлекательной цене и компактным размерам он подойдет для выполнения многих задач. Независимо от вида монтажа (на полу или на потолке) робот KR 5 arc фирма-производитель гарантирует надежность и соответствие заявленным характеристикам.
Рисунок 2 - Манипулятор KR 5 ARC
Полезная нагрузка 5 кг;
Дополнительная нагрузка 12 кг;
Макс. радиус действия 1412 мм;
Другие данные и исполнения
Количество осей 6;
Монтажное положение На полу, потолке
Система управления KR C4
KR 16 ARC Специальный робот в области сварки в защитном газе - робот KR 16 arc HW (Hollow Wrist). Этот новый тип робота содержит некоторые функции, делающие его абсолютно уникальным. Пропускное отверстие размером 58 мм в манипуляторе и руке позволяет безопасно перемещать в руке комплект шлангов для защитного газа. Таким образом, обеспечивается не только защита комплекта шлангов от механических воздействий, но и отсутствие нежелательных ударных движений при переориентации робота. Возможно использование комплектов гибких шлангов и комплектов бесконечно вращающихся шлангов для защитного газа. Это означает для эксплуатирующей организации не только улучшенную доступность деталей и оптимальную защищенность комплекта шлангов, но также упрощенное интерактивное программирование.
Рисунок 3 - Манипулятор KR 16 ARC HW
Полезная нагрузка 16 кг;
Макс. радиус действия 1636 мм;
Количество осей 6
Монтажное положение Boden, Decke
Система управления KR C2 edition 2005
Тип защиты IP 54
Диапазон температур +10°C - +55°C.
Выбор манипулятора осуществляется из условия его точности, грузоподъемности и экономической выгоды, этим требованиям соответствует Манипулятор KR 16 ARC HW.
3.2 Выбор позиционера
Данное устройство позиционирования с тремя дополнительными осями оснащено двумя рабочими станциями для деталей, чтобы обеспечить непрерывный производственный процесс. В то время как оператор извлекает детали с одной стороны и устанавливает новые, робот может параллельно выполнять их обработку на другой станции.
При этом максимальное расстояние между планшайбами составляет 3000 мм, а максимальный радиус инструмента - 1000 мм. Предлагаются модели в четырех различных классах грузоподъемности: 250 кг, 500 кг, 750 кг и 1000 кг. Устройство позиционирования возможно комбинировать со всеми роботами KUKA, работающими с системой KR C4.
Читайте также: