Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки

ки относительно шва. Горелка может быть лег-ко отсоединена от штатива и использована длямеханизированной сварки коротких швов сразличной ориентацией в пространстве, недос-тупных для автоматической сварки. При необ-ходимости на штативе можно закрепить двегорелки, каждую со своей системой суппортов.
...
Увеличения объема автоматической свар-ки при наличии шлангового полуавтоматаможно достичь также применением простыхмеханизмов перемещения горелки относитель-но свариваемых кромок, т. е. используя сред-ства малой механизации. Технико-экономиче-ская эффективность комплексно-механизиро-ванных рабочих мест и участков, при компо-новке которых используются шланговые полу-автоматы, достигается благодаря следующему.
...
по 250 кг каждый, сварочной аппаратуры, ис-точника питания, стоек управления и приво-дов, ограждения 3, шарнирно-сбалансирован-ного манипулятора 4 с ручным управлением,приемных столов 5, отделенных от зоны дей-ствия оператора ограждениями, инструмен-тальной тумбочки, тары с заготовками и сва-ренными изделиями. Приемный стол служитдля связи потоков заготовок и изделий техно-логического рабочего места с цеховыми пото-ками и внутрицеховым транспортом.
...
Наличие двух манипуляторов изделия по-зволяет существенно повысить степень ис-пользования наиболее сложных составных час-тей рабочего места (манипулятора горелки,сварочного оборудования и системы управле-ния), а также организовать режим двухместно-го обслуживания для оператора в то время, ко-гда на одном манипуляторе идет сварка робо-том, на другом оператор выполняет загру-зочно-разгрузочные работы, сборку под свар-ку, прихватку и другие подготовительные ра-боты. Недостатком двухместного обслужива-ния является необходимость перехода операто-ра попеременно от одного манипулятора кдругому.
...
Типовое роботизированное рабочее местодля дуговой сварки на базе серийно выпускаемо-го универсального робота типа ТУРЮ (рис. 1.33)предназначено для роботизации сварки конст-рукций небольших габаритных размеров и со-стоит из робота 3 типа ТУРЮ с угловой систе-мой координат, сварочной аппаратуры 5, ис-точника питания 4, двухпозиционного пово-ротного устройства 2, двух манипуляторов 1изделия, расположенных на поворотном уст-ройстве, устройства управления 6, шкафовэлектроприводов манипулятора горелки и из-делия, шарнирно-сбалансированного манипу-
...
лятора, инструментальной тумбочки, огражде-ний с проемом, тар для заготовок и готовыхсварных конструкций, баллонов (при отсутст-вии централизованного газоснабжения).
...
В этом случае оператор работает в однойзоне, что повышает его безопасность иулучшает условия труда. Однако применениеповоротных устройств удобно лишь для конст-рукций относительно небольших размеров, атакже вытянутых в одном направлении. В по-следнем случае применяют поворотное уст-ройство с горизонтальной осью вращения иоднокоординатные манипуляторы изделия(вращатели) в каждой позиции. Выделениеодиночных роботизированных рабочих местявляется лишь первым шагом в освоении ро-ботизации сварки на производстве.
...
Существенный эффект может быть достиг-нут лишь при объединении роботов как мини-мум в роботизированные участки с комплекс-ным решением следующих задач: накопленияи хранения комплектов заготовок; выдачикомплектов на освободившееся рабочее ме-сто; хранения и выдачи сборочно-сварочнойоснастки на рабочее место; автоматическоговвода программы работы оборудования ра-бочего места; механизации и автоматизациисборки конструкций под сварку (установка,зажим и удержание заготовок в процессе свар-ки); механизации и автоматизации выгрузкисварного изделия из сборочно-сварочногоприспособления; транспортировки сварногоизделия.
...
Разработаны типовые планировки час-тично автоматизированных производственныхучастков с использованием роботов для дуго-вой сварки. На рис. 1.34 приведена схема ти-пового роботизированного участка, содержа-щая несколько рабочих мест для дуговой свар-ки [6, 16, 20, 22, 23, 27].
...
В состав участка входят роботы РБ251 /,манипуляторы 2 изделия, стеллажный склад7, шкафы управления склада, автоматическийкран-штабелер 8, который обслуживает склад(выдает тару с заготовками на передающее уст-ройство и принимает тару со сваренными кон-струкциями), передающее устройство 5, тара 4,манипуляторы 6 шарнирные сбалансирован-ные, пульты управления роботизированнымирабочими местами, ограждения 3 рабочих зонроботов. Роботизированные рабочие места мо-гут быть расположены по обе стороны от стел-лажного склада и только с одной стороны.При необходимости участок может наращи-ваться вверх, так как принцип построения уча-стка — модульный; основными модулями яв-ляются роботизированные рабочие места. Приэтом необходимо удлинять стеллаж склада ипути для автоматического крана-штабелера.
...
На основе робота ТУРЮ создан роботизи-рованный участок с односторонним располо-жением двух роботизированных рабочих местотносительно транспортного средства, связы-вающего рабочие места со складом и междусобой. В отличие от рассмотренных выше нанем для связи технологических рабочих местсо складом используется трансманипулятор.Выбор варианта связи склада с рабочими мес-тами и рабочих мест между собой, определяет-ся балансом времени работы транспортныхустройств (штабелера и трансманипулятора) изависит прежде всего от времени сварки изде-лий, размеров склада и участка, а также скоро-стей перемещения транспортных средств.
...
Поточные и автоматические сборочно-сва-рочные линии. Применение поточных и авто-матических линий позволяет решить пробле-му комплексной механизации и автоматизациисборочно-сварочных работ, существенно по-
...
высив эффективность сварочного производст-ва [6, 16, 20, 22, 23, 27]. В состав поточных иавтоматических линий входит комплекс техно-логически связанного оборудования, последо-вательно расположенного на рабочих местах,позволяющего в поточных линиях с участиемоператоров механизировать все основные сва-рочные, сборочные и частично вспомогатель-ные операции, а в автоматических линияхполностью механизировать и автоматизироватьвсе технологические, вспомогательные итранспортные операции. Функции операторав последнем случае сводятся к наладке эле-ментов линии, а иногда к загрузке заготовок ивыгрузке готовых деталей.
...
Механизированные и автоматические ли-нии сварочного производства разделяют последующим признакам: виду выполняемых ра-бот; номенклатуре изготовляемых изделий; не-прерывности технологического процесса; ком-поновке; расположению оборудования и сис-теме управления. По виду выполняемых работлинии классифицируют в зависимости от ох-вата операций процесса производства сварныхизделий. Они могут охватывать весь процесспроизводства сварных конструкций, начинаяот заготовки и кончая отделкой, иливключать только часть операций, напримерсборочно-сварочные и отделочные. Комплексопераций, включаемых в линию, зависит отконструкции свариваемого изделия и масшта-бов производства.
...
По номенклатуре изготовляемых изделийлинии разделяют на однономенклатурные,предназначенные для изделий одного типораз-мера, и многономенклатурные, предназначен-ные для изделий разных типоразмеров с пере-наладкой или без переналадки линии. Одно-номенклатурные линии применяют в массо-вом, крупносерийном производстве, многоно-менклатурные — в серийном и мелкосерий-ном.
...
По признаку непрерывности технологиче-ского процесса различают линии с непрерыв-ным и прерывистым технологическим процес-сом. Линии с непрерывным технологическим
...
процессом характеризуются непрерывным воз-действием инструмента на обрабатываемое из-делие при постоянном перемещении изделия.Такие линии наиболее производительны, таккак из производственного процесса исключа-ется вспомогательное время на установку из-делия, подвод инструмента и другие приемы.При прерывистом технологическом процессевоздействие инструмента происходит с пере-рывами, необходимыми для снятия изделияпосле обработки, установки нового изделия иподвода инструмента.
...
По компоновке выделяют линии с жесткойи гибкой связью. На линиях с жесткой связьюобрабатываемые изделия перемещаются от од-ного рабочего места к другому (1—6) без обра-зования заделов (рис. 1. 35, а), линии с гибкойсвязью имеют накопители полуфабрикатов(штриховые линии) у каждого рабочего места(рис. 1.35, б). Линии с жесткой связью зани-мают меньшую производственную площадь,имеют более простое оборудование, однаконеисправность любого механизма влечет за со-бой остановку всей линии, что является серь-езным их недостатком. Кроме того, в линияхс жесткой связью дополнительные потери ра-бочего времени связаны с несинхронностьюопераций, выполняемых на разных местах ли-нии. В связи с этим в многооперационных ли-ниях прибегают к разделению линий на участ-ки из сблокированных рабочих мест, междукоторыми предусматриваются накопители по-луфабрикатов (рис. 1.35, в). По пространствен-ному расположению оборудования выделяютлинии с последовательным (рис. 1.35, а—в),
...
При создании поточных линий эффектив-ность внедряемой технологии и оборудованияопределяется двумя основными факторами:прогрессивностью технологии изготовлениясварных конструкций и используемых приэтом сварочных процессов; производительно-стью, надежностью и стоимостью применяе-мого оборудования. Факторы надежности истоимости определяются в значительной мерестепенью использования типовых, проверен-ных решений, унифицированных узлов и мо-дулей различного уровня.
...
Основными параметрами автоматизиро-ванных и механизированных поточных ли-ний, определяющими меру ритмичности и не-прерывности их работы, являются: ритм пото-ка, такт выпуска и общая продолжительностьпроизводственного цикла. Ритм потока (про-изводительность линии) — это количествопродукции, выпускаемой в единицу времени.Такт выпуска — это интервал времени, черезкоторый периодически происходит выпуск из-делий с линии.
...
программное управление последовательно-стью операций сварочного цикла и установкойначальных значений параметров, характерныхдля каждой операции;
...
управление термическими ц^.лами путемстабилизации или изменения по оптимально-му закону энергетических параметров (силытока и напряжения дуги, ЭДС источника пита-ния, длительности операций сварочногоцикла);
...
регулирование геометрических и кинема-тических параметров (длины дуги, ее простран-ственного положения относительно изделия, вы-лета электрода, поперечных колебаний);
...
управление технологическими параметра-ми (глубиной провара, динамикой переносаэлектродного металла в сварочную ванну, ки-нетикой кристаллизации расплава), обеспечи-вая, тем самым, качество сварных швов.
...
Для описания программ работы оборудова-ния при выполнении сварочных циклов ис-пользуют циклограммы, графы функциониро-вания, алгоритмы, которые получили преиму-щественное распространение на практике [1].Целесообразность применения различных ре-гуляторов параметров дуги может быть оцене-на по взаимному расположению статическойхарактеристики дуги / (рис. 1.37) при раз-личных плотностях силы тока и внешней ха-рактеристики 2
...
(АРНД). Аналогично для устранения отклоне-ний силы тока и напряжения дуги для боль-шинства применяемых режимов сварки сво-бодно расширяющейся дугой — (область II)
...
Ю-1 мм. В исполнительной части системыАРНД применяют шаговые электродвигатели сцифровым управлением. При этом стабилизи-руется не только напряжение дуги, но и рас-стояние между соплом сварочной горелки иизделием для обеспечения стационарности по-тока защитного газа, регулируются величинапогружения электрода в ванну и параметрыдругих технологических операций [1].
...
В сварочных аппаратах с регуляторами ти-па АРДС стабилизация силы тока и напряже-ния достигается с помощью естественной от-рицательной обратной связи по скоростиплавления электродной проволоки. Интенсив-ность саморегулирования возрастает с умень-шением диаметра электрода и увеличениемплотности силы тока. Переходный процесспри саморегулировании зависит от индуктив-ности сварочной цепи и плотности силы токав электроде. Для обеспечения апериодическогопереходного процесса, при котором опасностьобрыва дуги заведомо исключена, максималь-ная индуктивность £П1ах не должна превышатьзначения, определяемого из неравенства [1]:
...
Применение регуляторов типа АРДС наи-более целесообразно для предупреждения воз-можных отклонений глубины провара при по-явлении возмущений по напряжению сети и(или) сопротивлению сварочной цепи. Смеще-ние точек энергетического равновесия в этихусловиях определяется изменением положе-ния внешней характеристики (2
...
При автоматической сварке плавящимсяэлектродом в среде защитных газов, когдаприменяются источники питания с жесткимихарактеристиками (область ///, см. рис. 1.37),
...
Для непосредственного контроля вылета всистемах его автоматического регулирования(АРВ) применяют фотоэлектрический датчик,корпус которого жестко связан с токоподводя-щим мундштуком, а оптическая ось ориенти-рована на переходную область между концомплавящегося электрода и столбом дуги. Приизменении расстояния между токоподводом исвариваемой поверхностью изменяются длинанерасплавившейся части электрода и, соответ-ственно, световой поток, воспринимаемыйдатчиком. Рассогласование, выделенное в ре-зультате сравнения сигналов датчика и эталон-ного, используется для управления приводомвертикального перемещения то ко под водящегомундштука сварочной головки с целью стаби-лизации вылета электрода [1]. В таких систе-мах точность стабилизации вылета при сваркеплавящимся электродом в среде аргонадостигает ± 0,25 мм.
...
Существенное влияние вылета электродана силу сварочного тока при сварке в защит-ных газах электродами малого диаметра ис-пользуется в системах АРВ с обратной связьюпо току (рис. 1.41). Такие системы обеспечи-вают стабилизацию силы тока как при откло-нениях вылета электрода, так и при появлениидругих возмущений, нарушающих установлен-ный режим сварки, и по существу являются
...
Для предупреждения выхода геометриче-ских размеров швов за допустимые пределы,задаваемые соответствующими стандартами,системы управления дуговой сваркой должныобеспечивать автоматическую коррекцию па-раметров режима по результатам контроля ре-гулируемых размеров поперечного сеченияшвов. Обычно такие системы используют длястабилизации провара, величины выпуклостишва, так как эти параметры наиболее чувстви-тельны к большинству типовых (и, особеннотрудноустранимых технологических) возмуще-ний.
...
Частным решением общей задачи управле-ния размерами сварных швов является автома-тическое регулирование глубины провара наоснове контроля температуры в максимальнонагретой точке в области корня шва [9]. Дляэтого применяют, например, фотодатчик, ус-танавливаемый с обратной стороны шва и пе-ремещаемый синхронно с пятном нагрева.Сигналы датчика используют для стабилиза-ции провара, изменяя силу сварочного тока,амплитуду поперечных колебаний электрода,скорость сварки и др. Ограничения по приме-нению таких систем определяются необходи-мостью специального устройства управленияположением датчика температуры для автома-тического поиска точки визирования датчикаи его синхронного перемещения с пятном на-грева [1].
...
Использование математических моделей всистемах управления формированием швовпозволяет определять по исходным техноло-гическим условиям (толщине металла свари-ваемых деталей или катету углового шва, зазо-ру между деталями, диаметру электроднойпроволоки) параметры режима и условия оп-тимальной ориентации сварочной горелки,обеспечивающие получение шва заданных раз-меров и формы. Модели представляются урав-нениями регрессии [17] и их применение взамкнутых системах управления, требует теку-щего контроля соответствующими датчикамиисходных технологических параметров, а так-же вычислительных устройств для расчетакорректирующих воздействий и поддержанияоптимальной взаимосвязи между управляемы-ми параметрами сварочного режима (напряже-нием дуги, силой сварочного тока, скоростя-ми подачи электродной или присадочной про-волоки и сварки) с учетом действующих воз-мущений.
...
Известна система программного управле-ния формированием швов неповоротных коль-цевых стыков труб малого диаметра, в которойматематическая модель используется длярасчета программы изменения силы сварочно-го тока по периметру стыка с учетом характер-ных для каждого стыка технологических воз-мущений, в частности по толщине заготовок,зазору. В основу такого способа адаптации ре-жима положена зависимость энергии, затрачи-ваемой на сварку, от технологических условий
...
Импульсное управление переносом метал-ла при сварке происходит при разомкнутомцикле воздействий. Отделение капель опреде-ляется частотой следования импульсов тока(50 и 100 Гц), изменяемых ступенчато. Такойспособ управления переносом получил приме-нение при использовании в качестве защитнойсреды аргона и его смесей с кислородом и уг-лекислым газом (С02), если его содержание всмеси не превышает 25%. При сварке в С02значение > /гэм и перенос металла возможенлишь при резком уменьшении в моментыкоротких замыканий. Алгоритмы импульсно-го управления энергетическими параметрамипроцесса сварки в С02 предусматривают сту-пенчатое уменьшение силы сварочного тока дотока паузы перед коротким замыканием, вначальный момент которого силу тока резкоувеличивают. При лавинообразном росте паде-ния напряжения, сопровождающем переходэлектродного металла в сварочную ванну, про-изводят очередное ступенчатое уменьшениесилы тока с тем, чтобы перемычка междуэлектродом и сварочной ванной разрушиласьпри небольшой силе тока паузы. Для реализа-ции таких алгоритмов используют замкнутыесистемы автоматического регулирования, поканалам обратных связей которых обеспечива-ется контроль за изменением напряжения надуге, силой сварочного тока, мгновенноймощности дуги в течение всего сварочногомикроцикла [13, 15].
...
Практически любые алгоритмы управленияпереносом электродного металла могут бытьреализованы при использовании инверторныхисточников питания сварочной цепи. Такиеисточники (типа ВДУЧ, УДГ-350, фирм Е8АВ,КЕМРР1 и др.) позволяют применить любую(обычно 1...50 кГц) технологически обуслов-ленную частоту следования импульсов тока,повысить быстродействие управления процес-сом сварки (примерно на два порядка по срав-нению с традиционными источниками тока)и стабильность процесса сварки, уменьшитьразбрызгивание путем более точного дозирова-ния энергии, выделяемой в дуге в моменты
...
Для управления формированием и кри-сталлизацией сварных швов и определяемымиими показателями качества сварных соедине-ний нашли применение электромагнитныевоздействия, расширяющие технологическиевозможности традиционных способов сварки.Эти воздействия создаются электромагнитами(ЭМ), конструктивно совмещенными со сва-рочными горелками или токоподводящимимундштуками сварочных автоматов. Питаниеэлектромагнитов производят от источника ре-гулируемого переменного напряжения МП(рис. 1.44) через тиристорный контактор КТ,работа которого, а следовательно, программаизменения управляющего магнитного потока(УМП) определяются блоком управления БУрежимом электромагнитного воздействия. Уст-ройства БУ, КТ и ИП обычно объединяются вконструктивно самостоятельный блок управле-ния, подключаемый непосредственно к сетиразъемом XI и снабженным разъемом Х2 дляподсоединения электромагнита ЭМ.
...
Для управления электромагнитными пере-мещениями расплава сварочной ванны приме-няют продольные (аксиальные) УМП.
...
пульсно-дуговой сварке [29]. Для управленияэлектромагнитными перемещениями при раз-личных условиях сварки требуется УМП с ин-дукцией 8...65 мТл и переменой полярностичерез каждые 0,08...0,2 с.
...
Практическая реализация систем управле-ния электромагнитными воздействиями придуговой сварке может быть выполнена с уче-том имеющихся рекомендаций, схемных иконструктивных решений [29], на основе се-рийных установок УЭМП-1 и опытных уст-ройств ОИ 119. Создаются замкнутые систе-мы управления качеством сварных швов попараметрам кристаллизации с применениемЭВМ в качестве регулирующих воздействий.
...
Выбор метода и состава техническихсредств автоматизации перемещения сва-рочного инструмента по линии шва зависитпрежде всего от характера и объема информа-ции, которая должна обрабатываться приуправлении. В этом смысле объекты сварочно-го производства можно разделить на две груп-пы: 1) для которых случайными отклонения-ми линии сопряжения свариваемых элементовможно пренебречь; 2) для которых случайны-ми отклонениями пренебречь нельзя.
...
Для объектов первой группы траекториядвижения и величина перемещения сварочно-го инструмента относительно изделия могут .быть заданы один раз для всех экземпляровизделия данного наименования.
...
Траектория движения может определять-ся: прямолинейными направляющими каре-ток, тележек, штанг; круговыми направ-ляющими шпинделей, планшайб, рычагов, на-правляющими сложной формы; средствамикинематического программного управления —геометрическими аналогами линии соедине-ния — кулачками, шаблонами, копирами; вчисловом виде с помощью средств числовогопрограммного управления. При управлениитолько величиной перемещений (позиционныезадачи) программа может быть задана с помо-щью путевых кулачков или в числовом виде.Перечисленные способы задания траекториидвижения или точек (положений) могут бытьприменены при сварке жестких изделий не-больших размеров с достаточно точным изго-товлением свариваемых элементов и качест-венной их сборкой, а также нежестких изде-лий малых и средних размеров с использова-нием точных и жестких сборочно-сварочныхприспособлений (кондукторов).
...
Для объектов второй группы траекториядвижения и (или) величины перемещений немогут быть полностью заданы заранее: ими не-обходимо управлять с учетом фактическогоположения линии сопряжения свариваемыхэлементов индивидуально для каждого экземп-ляра изделия. Эту задачу можно решить с по-
...
Программные средства по способу заданияи 'отработки программы и виду применяемыхтехнических средств делят на кинематическиеи числовые (рис. 1.45). Применение простыхи наглядных методов и средств кинематиче-ского управления может быть оптимальным вследующих случаях: дуговой сварки в массо-вом производстве канистр, овальных цистерн,тройников; сварки балок сложной формы;вварки штуцеров; дуговой точечной сваркиплоских конструкций массового производства.
...
Средства ЧПУ перемещениями отличаютсятем, что информация о величинах и траекто-риях перемещений задается в алфавитно-циф-ровом виде, а переработка этой информацииосуществляется с применением методов исредств вычислительной техники. Примене-ние в сварочном оборудовании устройствЧПУ, разработанных и серийно выпускаемыхдля автоматизации обработки металлов реза-нием и других технологических, а также транс-портных операций, позволяет обойтись безразработки дополнительных устройств ЧПУ иих модификаций, предназначенных для сва-рочных операций; использовать серийные ос-военные устройства, упростив процесс внедре-ния сварочного оборудования с ЧПУ.
...
Следящие системы классифицируются, какпоказано на рис. 1.46. Недостаточное приме-нение следящих систем объясняется главнымобразом отсутствием или малой надежностьюдатчиков, пригодных для определения фак-тического положения свариваемого соедине-ния в реальных условиях сварочного произ-водства. Можно считать, что проблема автома-тизации сварочных операций с помощью сле-дящих систем — это, прежде всего, проблемаметодов и средств измерения фактическогоположения соединения.
...
Устройства прямого действия являютсянаиболее простыми из рассматриваемых тех-нических средств. Для их использования сва-рочный инструмент должен иметь одну илинесколько свободных (неприводных) подвиж-ностей и быть связанным непосредственно со
...
щупом, выполняемым в виде вращающегосяролика или неподвижного копирного пальца.Щуп постоянно прижат к поверхностям раз-делки кромок или другим поверхностям свари-ваемых элементов под действием пружин илисил тяжести. Типовые схемы однокоординатныхустройств прямого копирования (применяющих-ся и возможных) представлены на рис. 1.47. Приодном щупе-ролике 2
...
нии корректировки; /о — расстояние междуточкой сварки и точкой измерения; при двухроликах необходимо в качестве /0 приниматьрасстояние от точки сварки до более удален-ного от нее ролика.
...
При копировании в двух и более точках идополнительной подвижности щупа относи-тельно инструмента (рис. 1.47, в,
...
При сварке "в угол" удобны двухкоорди-натные устройства прямого копирования, из-вестные и возможные схемы которых могутбыть сведены к вариантам, представленным нарис. 1.48.
...
Недостатками систем прямого действия яв-ляются: невозможность копирования стыко-вых соединений без разделки или гарантиро-ванного зазора и сложность копирования сты-ковых соединений с мелкими разделками, на-хлесточных соединений с толщиной верхнеголиста менее 3 мм, угловых соединений (свнешней стороны угла) с катетом менее 3 мм;необходимость специальной конструкции сва-рочного аппарата "с плавающей" в направле-нии слежения частью, несущей сварочный ин-струмент; влияние искажения формы раздел-ки на точность работы устройства; повышен-ное изнашивание щупов; при невозможностикопирования сбоку точки сварки и нецелесо-образности применения планок для выводащупа необходимо предусматривать фиксацию"плавающей" части аппарата перед выходомщупа из контакта с изделием при наложенииконечного участка шва и обеспечивать доста-точно высокую жесткость конструкции всейманипуляционной системы, чтобы снятие уси-лия копирования не вызывало чрезмерногодополнительного смещения сварочного инст-румента из зафиксированного перед этим по-ложения.
...
Следящие системы с электромеханическимидатчиками применяются наиболее часто. Осо-бенностью электромеханических датчиков яв-ляется наличие в них копирующего элемента— щупа, который под действием пружин нахо-дится в контакте с копируемыми поверхностя-ми или кромками изделия. Как правило, щупэлектромеханического датчика прижимается кповерхностям изделия с небольшой силой(1...10 Н), в отличие от систем прямого копи-рования, в которых сила прижима щупа опре-деляется в основном массой перемещаемыхчастей и достигает сотен ньютонов.
...
Рис. 1.47. Схемы устройств прямого копирования для
направления сварочного инструмента на линию
соединения:
...
/ — горелка; 2 — щуп; 3 — шарнир поворота щупа вкорпусе; 4 — корректоры направления и силыкопирования поперек оси электрода; 5 — корректорсилы копирования вдоль оси электрода; 6 — корпуспервичных преобразователей; 7 — первичныепреобразователи; 8 — корпус датчика; 9 — корректорынулевых положений вдоль и поперек оси электрода
...
а—в — со скольжением копирных роликов; г — безскольжения коп ирного ролика координаты У\ д —выбор усилия пружин (для схемы б), устанавливающихкопирный ролик в среднее положение; / — копирныйролик; 2 — свариваемое изделие; 3 — сварочныйинструмент
...
При необходимости более высокой точно-сти слежения, применяются электромеханиче-ские датчики с преобразователями, имеющимилинейный выход на всем диапазоне измеренияили на его части. Наиболее известны рези-сторные преобразователи в виде потенциомет-ров. Основной недостаток резисторных преоб-разователей со скользящим контактом — этоих недолговечность. Угольные реостаты пред-ставляют собой наборы (столбы) из угольныхшайб, при увеличении или уменьшении силыих сжатия изменяется общее электрическоесопротивление набора. Они отличаются малы-ми размерами, но имеют малый ход и требуютприложения больших сил, чем при использо-вании преобразователей других видов. Из ре-зисторных преобразователей наиболее ком-пактны тензорезисторные.
...
Из бесконтактных преобразователей дляэлектромеханических датчиков наиболее удоб-ны дифференциально-трансформаторные, са-мые простые из которых имеют линейную ха-рактеристику в пределах ± (1,5...2,5) мм отнейтрального положения.
...
Наиболее широко применяются двухкоор-динатныс электромеханические датчики, уста-новленные под углом к оси сварочного инст-румента (рис. 1.49). Они отличаются доста-точно высокой точностью измерения, нагляд-ностью контроля за правильностью функцио-нирования датчика и обеспечивают высокую
...
надежность работы систем. Это объясняетсякинематической связью (через щуп) между из-делием и преобразователем и надежной защи-той последнего от внешних воздействий. Од-нако такая связь делает практически невоз-можным использование датчиков такого типапри наличии протеков металла после сварки собратной стороны, а при наличии прихватокусложняет конструкцию датчика. Кроме того,она является источником специфических по-грешностей, связанных со случайными откло-нениями от номинальных значений геомет-рических параметров соединения, подготов-ленного под сварку, и попаданием под щупчастиц флюса, шлака и брызг металла.
...
Следящие системы с электромеханическимидатчиками целесообразно применять присварке соединений: стыковых (только с раз-делкой); нахлесточных и угловых без протековметалла и (предпочтительно) без прихваток;тавровых независимо от наличия прихваток.Во всех случаях глубина разделки или высотакопируемого уступа должна быть, как прави-ло, не менее 3 мм.
...
Рис. 1.49. Схема двухкоординатного электромеханического
датчика
...
на копирной ленте, наклеиваемой на изделие;за линией, разделяющей поверхности изделияс разной освещенностью или отражательнойспособностью (например, при сварке встыкдвух листов, поверхность одного из которыхзачищена до металлического блеска или окра-шена). Возможно также слежение за зазоромили кромкой изделия, подсвечиваемыми состороны, обратной расположению датчика.Известны фотоэлектрические системы дляслежения за разогретыми кромками или зо-ной нагрева с обратной стороны соединения,излучающими в световом диапазоне, а такжесистемы слежения за стыком с учетом фак-тического положения излучающего концаэлектрода.
...
Весьма перспективно применение в каче-стве осветителей лазеров, а в качестве фо-тоэлектрических приемников — преобразова-телей типа линеек и матриц, позволяющих всочетании с методом светотеневого сеченияполучать информацию не только о положении,но и о геометрических параметрах соединения.Обработку сигналов фотоприемников в мат-ричных датчиках выполняют средствамивычислительной техники.
...
Фотоэлектрические системы отличают: не-зависимость выходного сигнала при слежениипо контрастной копирной линии от изменениявсех параметров разделки; достаточно большоерасстояние от датчика до поверхности изде-лия; достаточно большая информативность(при использовании матричных фотоприемни-ков). Однако необходимость защиты датчикаот световых помех и оптических элементовдатчика и осветителя от загрязнения и эро-зии, связанных с условиями эксплуатации всварочном производстве, существенно затруд-няет расширение практического примененияфотоэлектрических следящих систем.
...
Следящие системы с телевизионными датчи-ками создаются на базе промышленных теле-визионных установок. Одновременно с изме-рением они позволяют дистанционно на-блюдать за фактическим положением стыкаили другого контрастного элемента, осуществ-ляя контроль за работой системы. Средства те-левизионной техники, включая следящие сис-темы, целесообразно применять в сварочномпроизводстве прежде всего в следующих случа-ях: при сварке в местах труднодоступных дляпрямого визуального контроля (внутреннихшвов труб, резервуаров и других подобныхконструкций); в тяжелых и опасных для жизниили здоровья персонала условиях вблизи зонысварки (радиация, взрыво- и пожароопасность,высокая температура, интенсивное световоеизлучение, токсичность, запыленность ит. д.); при обслуживании одним операторомнескольких мест сварки крупных изделий од-новременно несколькими сварочными аппара-тами.
...
Следящие системы с электроразряднымидатчиками основаны на использовании дляизмерения электрической цепи, образуемойшупом-электродом, изделием и электриче-
...
ским разрядом между ними. Использованиесварочной дуги в качестве датчика положениясвариваемого соединения основано на измере-нии параметров дугового процесса, зависящихот расстояния между концом электрода и по-верхностью изделия: напряжения на дуге, си-лы сварочного тока, частоты или скважностикоротких замыканий (при сварке плавящимсяэлектродом).
...
Сварочная дуга в качестве статическогодатчика используется в системах АРНД дляуправления положением электрода вдоль егооси. Эти системы вначале были созданы длядуговой сварки неплавящимся электродом,при которой дуговой процесс отличается дос-таточно высокой стабильностью, благодаря че-му измерение и регулирование может бытьосуществлено сравнительно простыми средст-вами. С использованием таких систем реали-зуют многокоординатные следящие системыдля дуговой сварки швов сложной формы, ле-жащих в одной плоскости с электродом.
...
При дуговой сварке других видов парамет-ры дугового процесса имеют значительнуюслучайную составляющую и выделение инфор-мации о положении поверхности изделия су-щественно усложняется. В ряде случаев дляполучения приемлемой точности оказываетсянеобходимо применение интеграла измеряемо-го сигнала и методов, основанных на анализеслучайных процессов. Следящие системы длянаведения электрода на линию соединения, вкоторых в качестве датчика используется сва-рочная дуга, стали интенсивно развиватьсятолько после появления микроэлектроннойтехники и необходимости создания средствадаптации для сварочных промышленных ро-ботов, применительно к которым преимущест-ва использования сварочной дуги в качестведатчика имеют решающее значение при выбо-ре методов и Технических средств адаптации.В большинстве известных систем рассматри-ваемого типа для сварки плавящимся электро-дом в качестве информационного параметраиспользуется сила сварочного тока. При свар-ке неплавящимся электродом с применениемисточника питания с крутопадающей характе-ристикой более информативным параметромоказывается напряжение на дуге.
...
В электромеханических сканирующих уст-ройствах режим сканирования должен бытьсогласован с требуемой технологией и техни-кой сварки исходя из формирования сварногошва с заданными параметрами. В этом случаепараметры сканирования (амплитуда, частота,форма траектории) определяются прежде всеготребованиями технологии и для разработчикасистемы слежения за линией соединения яв-ляются, как правило, заданными. При сканиро-вании отклонением дуги электромагнитным по-лем параметры развертки могут выбираться вболее широких пределах, так как частота откло-нения дуги может быть значительно больше,чем при электромеханическом сканировании.
...
ния; отсутствию в зоне сварки каких-либо из-мерительных устройств; управлению непо-средственно положением дуги, т. е. исключе-нию влияния таких факторов, как износ на-правляющих элементов сварочного инстру-мента и нестабильная правка проволоки, ко-торые не учитываются в других видах систем.
...
Следящие системы с электромагнитными(индукционными) датчиками положения стыко-вых соединений и расстояния до изделия до-вольно распространены. В общем случае, ко-гда контролируемое металлическое изделиевносится в первичное переменное электромаг-нитное поле датчика, происходит его искаже-ние, так как на поверхности изделия возни-кают вихревые токи, образующие собственноеэлектромагнитное поле. Обычно используетсяизлучающее поле, которое изменяется во вре-мени по гармоническому закону. Характери-стики результирующего поля зависят от элек-тромагнитных и геометрических параметровсистемы датчик—объект.
...
При наличии на изделии технологическихприхваток используют свойство индукцион-ных датчиков снимать информацию инте-грально с некоторой поверхности, которая поплощади для небольшой высоты установкидатчика над изделием примерно равна площа-ди торцовой поверхности датчика, обращен-ной к изделию, и возрастает с увеличениемвысоты установки датчика. Таким образом,прихватка, форма которой в среднем симмет-рична относительно стыка, датчиком не фик-сируется. Кроме того, размер датчика вдольстыка часто выбирают больше длины прихват-ки. Свойство интегральной чувствительностииндукционных датчиков отклонения стыково-го соединения позволяет использовать их так-же для измерения смещения усиления сварно-го шва, форма которого содержит мелкие от-клонения от геометрических размеров, вы-званные различными по природе нестационар-ностями сварочного процесса. В этом случаеуказанные нерегулярности усредняются датчи-ком. Некоторые схемы применения индукци-онных датчиков приведены на рис. 1.51.
...
Преимуществами электромагнитных датчи-ков являются: отсутствие механического иэлектрического контакта датчика и изделия;интегральные, усредненные по некоторой пло-щади результаты измерения; возможностьприменения для стыковых соединений безразделки кромок, а также для стыковых соеди-нений с наложенным на обратной сторонешвом; возможность применения для изделийиз магнитных и немагнитных металлов; малыегабаритные размеры; простота конструкции.Основной недостаток датчиков рассматривае-мого типа — влияние на выходной сигналбольшого количества возмущений (электро-магнитных помех и превышения кромок сва-риваемых элементов).
...
Следящие системы с теплолучевыми (фото-пирометрическими) датчиками основаны наиспользовании тепловой локации нагрева кро-мок при сварке. Преимущество способа в том.
...
Информация о смещении электрода отно-сительно линии соединения в направлениикоординаты Уэ (рис. 1.50) содержится в разно-сти интегральных либо максимальных сил то-ков для каждого полупериода колебаний, а внаправлении координаты 7Э - в их сумме.При сварке плавящимся электродом угловыхили стыковых соединений с разделкой возни-кает задача равномерного заполнения раздел-ки, изменяющейся по ширине. Использова-ние дуги в качестве датчика положения кро-мок свариваемых элементов позволяет доста-точно простыми техническими средствамиобеспечить одновременную коррекцию сред-него положения сварочной горелки относи-тельно стыка и оптимальную (исходя из запол-нения разделки) амплитуду колебаний элек-трода.
...
Электрод перемещают поперек разделки,пока расстояние между ним и одной из сте-нок разделки не достигнет заданного значе-ния. Этот момент фиксируется схемой, фор-мирующей выходной сигнал при достижениизаданной силы тока. По данному сигналу из-меняется направление перемещения электро-да, т. е. производится ограничение амплитудыего колебаний. При этом электрод автоматиче-ски повторяет очертания кромок при раз-личной форме разделки. С увеличением шири-ны разделки скорость сварочного движенияавтоматически уменьшается.
...
Рис. 1.51. Рекомендуемые схемы расположения индукционных датчиков для наведения инструмента на линиюсопряжения свариваемых элементов при выполнении стыковых (а—д)
...
что он обеспечивает корректировку положенияцентра нагрева, а не оси сварочного инстру-мента, как это происходит во всех других сис-темах.
...
Следящие системы с пневматическимидатчиками могут использоваться для стабили-зации расстояния до поверхности изделия идля слежения за кромкой, зазором, разделкой.Датчик типа сопло-заслонка работает при избы-точном давлении питания р0 = 0,14 МПа и обес-печивает выходной сигнал р — 0,02...0,1 МПа.Диаметр отверстия сопла Ас
...
С его помощью можно контролировать поло-жение поверхности изделия на расстоянии до6 мм. Чтобы работа пневматического датчика,расположенного вблизи зоны сварки, не нару-шала газовой защиты дуги, в датчике исполь-зуют аргон. В следящих системах с электро-приводом выходной сигнал пневматическогодатчика подается на пневмоэлектрическийпреобразователь. Известны также следящиесистемы с пневматическими исполнительны-ми элементами.
...
Пневматические датчики отличаются про-стотой и малой стоимостью применяемой сними аппаратуры, но вместе с тем — опасно-стью засорения и повреждения сопл, что пре-пятствует широкому их распространению всварочном производстве.
...
АВТОМАТИЗАЦИЯ НАПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНОГО ИНСТРУМЕНТА ПО СТЫКУ
...
простой для анализа случай, когда статическиехарактеристики обоих датчиков линейны иидентичны, а выходные сигналы датчиков рав-ны нулю, если линия соединения параллельнанаправляющим и сварочный инструмент на-правлен на линию соединения (рис. 1
...
Метод линейной экстраполяции можно ис-пользовать также при небольших случайных от-клонениях ориентации одного из свариваемыхэлементов таврового соединения (рис. 1
...
Выбор принципа измерения положениясвариваемого соединения и конструкциидатчика выполняется исходя из большого чис-ла факторов, среди которых основную роль иг-рают тип сварного соединения, габариты сво-бодного пространства в зоне, прилегающей ксоединению, материал изделия, характер егоповерхности и кромок, подготовленных подсварку, особенности технологического процес-са изготовления изделия. Остальные элемен-ты следящих систем: регуляторы, усилители,исполнительные двигатели, механизмыкорректоров должны быть унифицированы не-зависимо от используемых способов измере-ния.
...
Дополнительные требования к сварочномуоборудованию, оснащенному следящими сис-темами, вытекают из общих требований к обо-рудованию с автоматическим управлением пе-ремещениями и из опыта по созданию этогооборудования для дуговой сварки. Между сва-рочным инструментом и датчиком должнобыть минимальное число промежуточных не-сущих и крепежных элементов, а взаимное по-ложение электрода и датчика не должно изме-няться под действием силы подачи проволоки(в частности, при упоре подаваемой проволо-ки в поверхность изделия при возбуждении ду-ги), вибрации, случайных механических воз-действий. Должна быть обеспечена возмож-ность непосредственного или дистанционногонаблюдения за совмещением сварочного инст-румента с линией сопряжения свариваемыхэлементов. Настройка взаимного положениясварочного инструмента и нейтрального поло-жения датчика должна обеспечиваться как приналадке, так и во время сварки. Необходимопредусматривать возможность перехода наручное управление корректировочными пере-мещениями в случае внезапного выхода изстроя следящей системы для того, чтобыокончить сварку, по крайней мере, данногоэкземпляра изделия. Масса подвижных частей,перемещаемых приводами следящей системы,должна быть минимальна. В этом смысле наи-лучшим решением при использовании следя-щих систем является выполнение корректиро-вочных перемещений только сварочной горел-кой, а не всей сварочной головкой, аппаратомили свариваемым изделием. Манипуляцион-
...
Рис. 1.52. Метод линейной экстраполяции сиспользованием двух датчиков, расположенныхвпереди точки сварки (а—в)
...
ная система и базовые (неподвижные) элемен-ты должны иметь повышенную жесткость посравнению с жесткостью традиционных конст-рукций оборудования для дуговой сварки, осо-бенно при применении следящих устройствпрямого копирования и с электромеханиче-скими датчиками. Кинематические цепи и на-правляющие механизмов корректировочныхперемещений должны состоять из минималь-ного числа элементов, не иметь зазоров иобеспечивать наименьшее различие сопротив-ления перемещению при движении и при тро-гании с места.
...
Анализ конструкций полуавтоматов и их ос-новных частей позволяет сделать следующие вы-воды относительно тенденций развития этого ви-да сварочного оборудования [23, 29].
...
На основе все возрастающего уровня авто-матизации установок и станков и повышениянадежности применяемых при этом техниче-ских средств возрастает степень интеграциисварочных операций в одном агрегате и на од-ном рабочем месте, в первую очередь за счетсоздания многопозиционных и многоместныхустановок и станков и применения одновре-менной сварки несколькими головками. Одно-временная сварка несколькими головками воз-можна как с разбивкой одного шва между не-сколькими сварочными инструментами (дляшвов большой длины), так и путем сварки не-скольких параллельных швов.
...
В сварочном производстве роботы могутиспользоваться для выполнения операцийсварки (сварочные роботы), загрузки и раз-грузки сварочных установок, станков, машини другого оборудования сварочного производ-ства (загрузочно-разгрузочные работы), транс-портировки деталей и сварных конструкциймежду позициями, на которых выполняютсясварочные, сборочные, контрольные, склад-ские и другие операции сварочного производ-ства.
...
Роботизация производственных процессовобеспечивает: экономию трудовых ресурсов,улучшение условий труда; повышение произ-водительности труда; автоматизацию многоно-менклатурного повторяющегося производст-ва; сокращение сроков и стоимости переходана новый вариант продукции; повышениепропускной способности производства,улучшение коэффициента использования ос-новных средств и ускорение оборачиваемостиоборотных средств.
...
В результате использования робототехни-ки в сварочном производстве представляетсявозможным автоматизировать сварку швовлюбой формы, а также сварку большого ко-личества коротких швов, различным образомрасположенных в пространстве; выполнятьшвы с линией соединения любой формы в оп-тимальном пространственном положении,что, в свою очередь, позволяет применять наи-более производительные режимы сварки приоптимальном формировании сварных швов;уменьшать в ряде случаев калибр сварныхшвов благодаря гарантированной стабильно-сти их параметров, характерной для автома-тической сварки, обеспечивая таким образомдополнительный рост производительности,экономию сварочных материалов и элек-троэнергии и уменьшение сварочных дефор-маций; сокращать потребность в специальномсварочном оборудовании и изготовлении спе-циальных и специализированных станков, ус-тановок и машин для сварки [3].
...
Характерная для большинства сварныхконструкций невысокая точность изготовле-ния свариваемых деталей, их сборки и фикса-ции в положении сварки вызывает случайныеотклонения линии сопряжения свариваемыхэлементов и геометрических параметров со-единения, . подготовленного под сварку, отрасчетных. Эти отклонения, а также сва-рочные деформации в тех случаях, когда ихсовместным действием пренебречь нельзя,требуют применения методов и средств авто-матической корректировки траектории движе-ния сварочного инструмента относительно из-делия (геометрической адаптации) и парамет-ров режима сварки (технологической адапта-ции) для каждого экземпляра сварной конст-рукции.
...
дующими факторами (в зависимости от харак-тера сварных конструкций и способа сварки):высокой температурой вблизи точки сварки;нестационарным магнитным полем и свето-вым излучением; разбрызгиванием расплав-ленного металла; интенсивным выделениемаэрозолей; наличием пыли, невысоким качест-вом поверхностей свариваемых деталей —большими отклонениями от номинальных раз-меров, заусенцами, окалиной, задирами, при-липшими брызгами металла.
...
Существенной особенностью роботизиро-ванной сварки по сравнению с ручной или ме-ханизированной является необходимость, какправило, более высокой точности подготовкиизделий под сварку. Это обеспечивается повы-шением точности изготовления заготовок и га-рантируется применением сборочно-сва-рочных приспособлений, что требует дополни-тельных затрат. Следовательно, экономическаяэффективность при применении сварочныхроботов в значительной степени определяетсяправильным выбором объектов роботизации.Положительный эффект достигается в сле-дующих случаях:
...
Манипулятор промышленного робота пред-ставляет собой многозвенник с последователь-но соединенными одним неподвижным и не-сколькими подвижными звеньями. Появилисьэкспериментальные модели роботов с парал-лельными звеньями.
...
В зависимости от числа подвижных звень-ев различают роботы с двумя, тремя, четырь-мя, пятью и шестью степенями подвижности.По типу системы управления различают робо-ты с цикловыми и числовыми системамиуправления. Числовые системы управления, всвою очередь, могут быть позиционными иконтурными. Числовые системы управленияфункционально более гибкие, чем цикловые.Наиболее гибкие и универсальные системы —числовые контурные системы управления.
...
По степени универсальности назначенияразличают универсальные и специализирован-ные сварочные роботы. Универсальные сва-рочные роботы с функционально и конструк-тивно неделимыми манипуляторами, имеющи-ми пять-шесть степеней подвижности, осна-щенные функционально гибкими системамиуправления, чаще всего применяются для се-рийного и мелкосерийного производства, атакже крупносерийного многономенклатурно-го производства с частой сменой свариваемыхизделий, т. е. когда универсальность и гиб-кость робота не избыточны, а действительнонеобходимы.
...
Применение универсального, хотя и болеесложного, робота позволяет быстрее начатьизготовление продукции при переналадке про-изводства на новый тип продукции. Рост про-изводства универсальных роботов способствуетснижению их стоимости, что, в свою очередь,способствует росту потребления. Стоимостьсложных, функционально универсальных игибких систем управления имеет устойчивуютенденцию к снижению.
...
Специализированные роботы, особенномодульные с более простыми системамиуправления, наиболее пригодны для крупносе-рийного и массового производства с редким(один—четыре раза в год) изменением типо-размеров свариваемых изделий. Применениемодульных роботов с двумя—четырьмя степе-нями подвижности целесообразно при сваркеизделий со швами простой формы, преждевсего с прямолинейными и круговыми шва-ми, особенно в тех случаях, когда эти швы мо-гут быть ориентированы вдоль направ-ляющих. Во многих случаях для специализи-рованных роботов достаточно иметь простую,например цикловую, систему управления и не-сложные средства геометрической адаптации[6].
...
Сварочные роботы выполняют перенос-ные (региональные) и ориентирующие (ло-кальные) перемещения. Переносные переме-щения необходимы для переноса рабочейточки инструмента (точки сварки) в пределахзоны обслуживания манипулятора, ориенти-рующие — для обеспечения заданной ориента-ции сварочного инструмента относительно из-делия в заданной точке зоны обслуживания.
...
В зависимости от системы координат пере-носных перемещений различают сварочные ро-боты, построенные в прямоугольной, цилинд-рической, цилиндрической угловой, сфериче-ской и угловой системах координат (рис. 2.1).Угловые системы координат называют такжерычажными, антропоморфными, двухполяр-ными. Системы координат отличаются чис-лом и порядком соединения звеньев, имеющихпрямолинейное и вращательное перемещение,и их ориентацией в пространстве [4]. К пре-имуществам звеньев с прямолинейным пере-мещением относятся большая длина хода, воз-можность расположения направления движе-ния параллельно прямолинейным швам свар-ной конструкции, а к недостаткам — необхо-димость механизмов для преобразования вра-щательного движения ротора приводного дви-гателя в прямолинейное и, связанное с этим,ограничение максимальной скорости звена(кроме механизмов с линейными двигателя-ми), сложность защиты направляющих и пере-дач, большие металлоемкость и габаритныеразмеры.
...
Звенья с вращательным движением от-личаются простотой и компактностью меха-низмов привода и направляющих, возможно-стью получения больших линейных скоро-стей, малыми металлоемкостью и габаритны-ми размерами механизмов. К их недостаткамотносятся: ограниченная линейная величинахода; высокие требования к точности изготов-ления и сборки передач и направляющих, обу-словленные тем, что рычажное устройство яв-ляется мультипликатором погрешностей при-вода и его механизма, если рабочая точка на-ходится от оси поворота дальше, чем точкаприложения приводной силы.
...
Любая система координат переносных дви-жений принципиально пригодна для любогоспособа сварки. Однако для дуговой сваркичаще всего применяют роботы с угловой сис-темой координат. Это объясняется перечис-ленными выше преимуществами звеньев свращательным движением. Наибольшей попу-лярностью пользуются сравнительно неболь-шие шестикоординатные сварочные роботы сугловой системой координат, перемещаемые спомощью манипуляторов-расширителей зоныобслуживания, имеющих одну, две или тристепени подвижности с прямолинейным пере-мещением. При одной подвижности манипу-лятора-расширителя робог может устанавли-ваться в нижнем или потолочном положении.При двух и трех подвижностях, как правило,используется потолочное положение робота.В случае применения поворотных консолей
...
ной системой, в частности снижаются требо-вания к точности отработки ориентирующихдвижений и уменьшаются наибольшие ра-бочие скорости переносных движений.
...
Распределение функций между манипуля-торами инструмента и изделия манипуляцион-ной системы комплекса зависит от способаосуществления относительного перемещениясварочного инструмента и изделия, которыйопределяется способом сварки, размерами имассой изделия, формой и расположениемсварных швов, организацией сварочных опера-ций и всего производственного процесса. В за-висимости от способа осуществления относи-тельного перемещения сварочного инструмен-та и изделия могут быть следующие вариантыприменения роботов в составе комплекса.
...
Ориентирующие движения робота (от од-ного до трех) осуществляются относительнонепараллельных осей. Известные механизмыориентирующих движений роботов для дуго-вой сварки могут быть сведены к восьми ти-повым схемам (рис. 2.2) и по числу ориенти-рующих подвижностей бывают с одной(рис. 2.2, а, б), двумя (рис. 2.2, в, г, д, е, ж) итремя (рис. 2.2, з) степенями подвижности.В некоторых случаях в блок механизмов ори-ентирующих перемещений встраивают меха-низм поступательного движения (рис. 2.2, б),благодаря чему обеспечивается сварка швов подуге окружности разного радиуса при относи-тельно простой системе управления (числовойпозиционной или даже цикловой). Если осивсех ориентирующих вращений проходят черезточку сварки (рис. 2.2, а, д, е), то переносныекоординаты становятся независимыми от ори-ентирующих. В результате упрощается задачаавтоматического управления манипуляцион-
...
ся на конвейере), а сварочный инструмент вы-полняет все перемещения, необходимые длясварки. Данный способ используется, когдавсе швы доступны для манипулятора (манипу-ляторов) инструмента или когда переориента-ция изделия затруднена.
...
Изделие периодически изменяет ориента-цию в пространстве с помощью манипулятора,выполненного в виде кантователя или пози-ционера, но во время отдельных сварочныхпереходов остается неподвижным, а сва-рочный инструмент выполняет все перемеще-ния, необходимые для сварки, с учетом сме-щений изделия при его переориентации. Этотспособ используется, когда необходима и дос-таточна периодическая переориентация изде-лия. Этот вариант более распространен прироботизации операций дуговой сварки.
...
Изделие и сварочный инструмент непре-рывно находятся в движении, обеспечивая пе-ремещение сварочного инструмента вдоль ли-нии соединения с одновременным поддержа-нием зоны сварки во всех точках шва в задан-ном, например нижнем, положении. Этот ва-риант требует контурного взаимно согласован-ного управления звеньями манипулятора какинструмента, так и изделия, т. е. является наи-более сложной системой управления. Он явля-ется оптимальным для дуговой сварки изде-лий малых и средних габаритных размеров сошвами сложной формы, так как позволяетпроизводить сварку всех участков в оптималь-ном, например нижнем, положении, когда до-пускаются наиболее интенсивные режимысварки при обеспечении наилучших условийформирования сварного шва.
...
Изделие выполняет все перемещения, не-обходимые для сварки, а сварочный инстру-мент закреплен неподвижно. В общем случаеэтот способ требует применения манипулятораизделия с пятью—шестью степенями подвиж-ности, т. е. использования промышленногоробота в качестве манипулятора изделия. При-менение этого варианта ограничено грузо-подъемностью современных роботов. Он при-меним при дуговой сварке достаточно жест-ких конструкций компактной формы, не тре-бующих крепления в сложных и тяжелых сбо-рочно-сварочных приспособлениях. Сваркавыполняется с помощью стационарно закреп-ленного сварочного аппарата. При этом одини тот же промышленный робот выполняет какзагрузочно-разгрузочные операции, так и сва-рочные и вспомогательные перемещения.
...
Наиболее распространенный робот РМ-01, техническая характеристика которого при-ведена ниже, представляет собой манипулятор,выполненный в угловой системе координат, ссистемой управления "Сфера 36".
...
— внешний вид; б — зона обслуживания; / — механизм поворота; 2 — вертикальное звено с механизмомкачания; 3 — горизонтальное звено с механизмом наклона и кистью; 4 —
...
а — манипулятор сварочного инструмента (МСИ); б — один МСИ на поворотной консоли; в — то же, нанеподвижном портале; г — два МСИ на неподвижном портале; д — то же, на двух неподвижных направляющих;е — то же, на подвижном портале (катучей балке); ж — четыре МСИ в составе одного комплекта; з — то же, на
...
сварочный участок с привязкой его к конкрет-ным производственным условиям (рис. 2.6).Техническая характеристика комплектаКОРДС-01 представлена ниже.
...
1 — прямолинейного перемещения с ходом 5000 мм; 2 — то же, с ходом 2500 мм; 3 — то же, с ходом 1250 мм;4 — то же, с ходом 630 мм; 5 — то же, с ходом 315 мм; 6 — вращения сварочного инструмента; 7 — наклона
...
КОРДС-01 состоит из набора модулей,предназначенных для перемещения сварочнойгорелки и свариваемого изделия, сварочногооборудования и системы управления. Он пред-назначен для дуговой сварки плавящимсяэлектродом в углекислом газе на постоянномтоке изделий из низколегированных сталейпри обеспечении точности сборки под сваркув пределах ±0,5 мм. В состав набора модулейвходят манипулятор сварочного инструмента,устройства горизонтального его перемещения,вращатели, колонны и другая роботная осна-стка. Система управления механической ча-стью КОРДС-01 и сварочным оборудованиемработает в режиме обучения, в ручном и авто-матическом режимах как со сваркой, так ибез нее. При обучении информация о положе-нии механизмов и установленных режимахсварки в опорных точках "запоминается" уст-ройством управления, образуя управляющуюпрограмму. Комплект оборудования имеетоперативную и долговременную память, чтопозволяет создать библиотеку необходимыхпрограмм.
...
Модульная система УД 375, разработаннаяв ИЭС им. Е. О. Патона для компоновки спе-циализированных манипуляторов сварочногоинструмента (горелки, клещей) в прямоуголь-ной системе координат, состоит из минимально-го числа модулей: пяти прямолинейного переме-щения и двух вращения (рис. 2.7). В модуляхприменены корпусные детали простой конст-рукции, зубчато-реечная передача для преоб-разования вращательного движения в прямо-
...
линейное (в модулях прямолинейного переме-щения) и червячные редукторы. В зависимо-сти от типа серийного устройства управленияв качестве датчиков положения звеньев ис-пользуют путевые упоры, взаимодействующиес блоком путевых переключателей, либодатчики, применяемые при числовом управле-нии перемещениями (вращающиеся трансфор-маторы, кодовые и импульсные датчики и др.).Импульсные датчики могут быть установленына валу приводного двигателя, либо связаныотдельной передачей с выходным валом чер-вячного редуктора. Компонуя из модулей раз-личные по конфигурации манипуляторы сва-рочного инструмента, можно сравнительнопростым путем создать модульные роботы длясварки достаточно сложных изделий (табл.2.1).
...
Конструкция и элементы всех рассмотрен-ных выше роботов имеют следующие общиеособенности. Звенья роботов обычно выпол-нены в виде тонкостенных жестких отливок излегких сплавов. Двигатели, датчики и другиеэлементы роботов выбирают и устанавливаютиз условия минимизации массы и моментовинерции подвижных частей. Направляющиеэлементы прямолинейного движения сва-рочных роботов обычно имеют вид колес-ро-ликов, шариковых втулок либо роликовыхбашмаков, установленных на более короткомэлементе пары — тележке. В качестве направ-ляющих вращательного движения примененыособо тонкие прецизионные шариковые и ро-ликовые подшипники.
...
В качестве передаточных механизмов ис-пользуются традиционные зубчатые, чер-вячные, зубчато-роликовые цепные передачи,но высокой точности изготовления и монтажа,а также шарико- и роликовинтовые, волновыеи циклоидные передачи, имеющие малые га-баритные размеры и позволяющие осуществ-лять большую редукцию при высоком КПДпередачи. Ввиду отсутствия самоторможенияв кинематическую цепь таких передач встраи-вают тормоз, который удерживает звенья роботав том положении, в котором они были в моментотключения приведенного двигателя. Тормоз,встроенный в приводной двигатель, растормажи-вает ротор при включении двигателя [4].
...
Одним из важнейших требований, предъ-являемых механизмам робота, является отсут-ствие зазоров свободных ходов в передачах инаправляющих, что обеспечивается высокойточностью их изготовления и применениеммеханизмов выбора свободного хода (разрез-ные шестеренки, параллельные ветви кинема-тики с пружинными элементами).
...
рость сварочного инструмента при маршевыхперемещениях (подвод и отвод инструмента,холостые перемещения инструмента между от-дельными швами) составляет 0,25...3 м/с. Ми-нимальные линейные скорости отдельныхзвеньев при дуговой сварке измеряются доля-ми миллиметра в секунду. Поэтому приводызвеньев манипуляционных систем современ-ных комплексов для сварки имеют диапазонрегулирования до 104 (в лучших моделях до2- 104). Для обеспечения высокой динамическойточности полоса пропускания современных при-водов роботов должна быть от 60 Гц и выше(в лучших образцах она достигает 120 Гц).
...
Наибольшее распространение получилитиристорный и транзисторный электроприво-ды на основе высокомоментных двигателей по-стоянного тока с возбуждением от постоянныхвысокоэнергетических магнитов с номинальнойчастотой вращения порядка 3000 мин-1 [2]. Ти-ристорные преобразователи приводов припромышленной частоте сети обеспечивают по-лосу пропускания привода до 40 Гц, в то вре-мя как транзисторные преобразователи обес-
...
В качестве передаточных механизмов ис-пользуются традиционные зубчатые, чер-вячные, зубчато-роликовые цепные передачи,но высокой точности изготовления и монтажа,а также шарико- и роликовинтовые, волновыеи циклоидные передачи, имеющие малые га-баритные размеры и позволяющие осуществ-лять большую редукцию при высоком КПДпередачи. Ввиду отсутствия самоторможенияв кинематическую цепь таких передач встраи-вают тормоз, который удерживает звенья роботав том положении, в котором они были в моментотключения приведенного двигателя. Тормоз,встроенный в приводной двигатель, растормажи-вает ротор при включении двигателя [4].
...
Одним из важнейших требований, предъ-являемых механизмам робота, является отсут-ствие зазоров свободных ходов в передачах инаправляющих, что обеспечивается высокойточностью их изготовления и применениеммеханизмов выбора свободного хода (разрез-ные шестеренки, параллельные ветви кинема-тики с пружинными элементами).
...
Получает распространение непосредствен-ный привод вращающихся звеньев на базевстроенного в кинематическую пару низкоско-ростного высокомоментного двигателя, датчи-ка положения и тормоза, выполненных в од-ном блоке. Такой привод позволяет полностьюисключить необходимость в механических пе-редачах, что с свою очередь исключает ударыпри быстрых перемещениях и зазорах, повы-шает точность отработки и позволяет получитьлинейные скорости звеньев до 5 м/с и выше.
...
У приводов на основе машин переменноготока с возбуждением от постоянных магнитови с короткозамкнутым ротором отсутствуютколлекторы, что обуславливает их простоту,невысокую стоимость и надежность в эксплуа-тации приводных двигателей. Преобразователиэтих приводов сложнее, чем у привода на ос-нове коллекторных двигателей постоянноготока, однако благодаря непрерывному совер-шенствованию управляющих и силовых элек-тронных компонентов этих приводов, послед-ние успешно применяются во многих моделяхроботов для сварки.
...
Программно-управляемые универсальныевращатели (манипуляторы изделия) приме-няются при роботизированной дуговой сваркедля того, чтобы обеспечить выполнение всехшвов в оптимальном положении. Грузоподъ-емность манипуляторов изделия в комплекседля сварки изменяется от десятков килограммдо нескольких тонн.
...
Манипуляторы изделия по сравнению сманипуляторами сварочного инструмента ме-нее универсальны. Их кинетическая структураи компоновка существенно зависят от формы,размеров и массы изделия, а также от формыи расположения линий соединения сваривае-мых элементов. При сварке на конвейере, на-пример, он отсутствует. Они имеют одну илидве ориентирующие степени подвижности,обеспечивающие возможность вращения (по-ворота) изделия и изменение ориентации оси.При сварке круговых швов с вращением изде-лия подвижность, обеспечивающая вращение,выполняет переносное движение.
...
В большинстве традиционных конструк-ций двухкоординатных манипуляторов изде-лия, применяемых при дуговой сварке, осивращения и наклона обычно пересекаютсянад планшайбой (рис. 2.8, а, б). Однако в этомслучае при сварке одного и того же изделия сразличной ориентацией оси вращения сва-рочный инструмент должен иметь возмож-ность дополнительного перемещения, пропор-ционального расстоянию от места сварки дооси наклона. Кроме того, с увеличением рас-стояния до оси наклона повышаются требуе-мые скорости переносных перемещенийзвеньев или минимальные радиусы закругле-ний
...
ная сварка с поддержанием свариваемой зоныизделия в оптимальном положении [10]. Целе-сообразно, чтобы оси вращения и наклона план-шайбы проходили примерно через центр объе-ма, охватывающего сварные швы изделия, чтовозможно только в том случае, если весь наклонпроходит над планшайбой (рис. 2.8, в—е).
...
Для совмещения во времени сварки одногоэкземпляра изделия и вспомогательных работпо выгрузке предыдущего экземпляра, загрузкедеталей, сборке, прихватке последующего при-меняются двухпозиционные манипуляторы из-делия, представляющие собой поворотныестолы с одно- или двухкоординатным враща-телем в каждой позиции (рис. 2.9). При сваркеизделий сложной формы для сокращения тре-буемой зоны обслуживания применяют такжеманипуляторы изделия с одной дополнитель-ной переносной степенью подвижности —подъемом планшайбы.
...
Разработан ряд сварочных универсальныхвращателей с программным управлением,предназначенных для установки перемещенияи переориентации свариваемых изделий в со-ответствии с заданной программой при дуго-вой сварке. Манипуляторы М150400 иМ150500 имеют блочно-модульную конструк-цию, основой которой является узел враще-ния (моноблок) с выбором зазоров в кинема-тических передачах (рис. 2.10). Один из двух
...

Материаловедение
Російсько-український словник зварювальної термінології. Українсько-російський словник зварювальної термінології.
Металловедение для сварщиков (сварка сталей)
Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки
Иллюстрации к началам курса «Основы материаловедения»
Необычные свойства обычных металлов
Физические методы исследования металлов и сплавов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки