3. Сборочно-сварочные операции (С.А. Куркин, В.М. Ховов, А.М. Рыбачук - Nехнология, механизация и автоматизация производства сварных конструкции), страница 8

РТК, показанный на рис. 8, а, состоит из двухпозицион­ного поворотного стола 6 с двумя горизонтальными враща­телями изделий 3 и вращателя 2, имеющего две взаимно перпендикулярные оси вращаения изделий. Этот РТК мо­жет сваривать одновременно изделия различных типов.

РТК на рис. 8, б имеет два одинаковых вращателя 2 с двумя взаимно перпендикулярными осями вращения из­делия 3.

РТК, представленный на рис. 9, имеет вращатели 3 с двумя осями вращения: вертикальной — для вращения планшайбы 2, к которой крепится изделие, и наклон­ной — для вращения планшайбы вместе с изделием. Причем планшайба смещена с наклонной оси для уравновешивания массы изделия с планшайбой относительно оси вращения. Сварочный полуавтомат 5 для уменьшения нагрузки на руку робота установлен отдельно от робота 1, на консо­ли 6, прикрепленной к сварочному источнику питания 7. Стойки управления 8 и пульт управления 4 расположены вне рабочей зоны робота.

На рис. 10 (лист 79) показан вариант РТК фирмы "Нокиа" (Финляндия). РТК оснащен поворотно-наклоняющи-мися вращателями 6 с пневматическими зажимными приспособлениями 9 для крепления изделия 4. Робот 5 и вра-щатели закреплены на общем основании 8 так, чтобы изде­лия находились в рабочей зоне робота. Механизм 1 по­дачи проволоки сварочного полуавтомата закреплен на консоли. Имеется сварочный источник питания 2 и уст­ройство 7 для очистки горелки от брызг. Стойки управ­ления 11 с видеотерминалом 12 и пульт 10 управления ра­ботой РТК и вращателей расположены в зоне, недоступ­ной для робота. РТК имеет защитное ограждение 5.

При сварке длинномерных изделий необходимо рас­ширить рабочую зону А (рис. 11) робота. Поэтому при­меняют роботы, перемещающиеся вдоль изделия. На рис. 11 показан РТК, имеющий два стационарных вращателя 2, пульт управления 4 и оборудование 5. Одна из рабо­чих позиций поочередно используется для установки и съема изделия 3, в то время как на другой позиции ро­бот 1 производит сварку.

Более универсальная схема показана на рис. 12 (лист 80). Робот 1 поочередно сваривает изделия различных типов и размеров. РТК оборудован вращателем 2 для сварки крупногабаритных изделий, двухпозиционным поворотным приспособлением 7 с двумя вращателями, смена которых осуществляется поворотом вокруг гори­зонтальной оси (см. лист 77, рис. 7, в), вращателем 6, осуществляющим поворот изделия относительно двух взаимно перпендикулярных осей (см. лист 76, рис. 4), пультами 4 и оборудованием 5 РТК.

Еще большее увеличение рабочей зоны достигается перемещением робота в двух направлениях: вдоль изделия и поперек изделия. Такая схема использована в РТК фир­мы "Нокиа" (рис. 13). Робот 1 перемещается от изделия (до 2 м) и вдоль изделия (до 15м). РТК имеет два оди­наковых вращателя 6, в которых можно закреплять из­делия 5, собранные в кондукторе 7, или изделия 5, соб­ранные на прихватках. Вращатели и направляющие для перемещения робота собраны на жесткой сварной раме 4. РТК имеет устройство 3 зачистки сварочной горел­ки. Механизм подачи 8 обеспечивает подачу сварочной проволоки в горелку по шлангу на расстояние до 20 м. РТК имеет защитное ограждение 2.

При применении РТК необходимо соблюдение мер, которые бы обеспечили безопасность обслуживающего персонала. Аварийные ситуации РТК могут возникнуть из-за непредусмотренных движений робота во время обу­чения или автоматической работы. Основной целью ме­роприятий по технике безопасности является исключение возможности одновременного нахождения человека и механизмов робота в одном месте рабочего пространства. Это достигается остановкой робота при входе человека в рабочее пространство.

Отключение робота выполняется устройствами защи­ты, использующими контактные, силовые, ультразву­ковые, индукционные, светолокационные и другие дат­чики. На рис. 14 показана система защиты со светолока-ционными датчиками 3, состоящими из светоизлучателей и фотоприемников, применяемых попарно. Пересечение светового луча при входе рабочего в опасную зону к стан­кам 1 приводит к остановке робота 2.

Примеры РТК для сборки и сварки изделий. Листы 81 ... 90.

Выбор типа и модели промышленно­го робота и компоновка РТК зависят от характера изде­лия и серийности его выпуска. В табл. 1 (лист 81) при­ведены характерные варианты организации РТК примени­тельно к сварочному производству.

Сварка шестерни (см. табл. 1, вариант 1). При сварке шестерни (лист 81, рис. 1) используется РТК (рис. 3) в составе оператора-сборщика, манипулятора и сварочного робота. Сборка шестерни производится на отдельном рабочем месте. Затем оператор устанавливает собранную деталь на столик манипулятора, закрепляет ее и снимает после завершения сварки, предварительно подвергая ви­зуальному контролю и подварке, если это необходи­мо. Для сварки использован робот с прямоугольной систе­мой координат.

При сварке шестерни робот 2 (рис. 3) подает горел­ку в заданное положение, а манипулятор 1 совершает ус­тановочное перемещение изделия для выполнения каждого шва 1 ... 4 (рис. 2, а, б) и вращение изделия со сварочной скоростью. Механическая обработка собираемых деталей обеспечивает жесткие допуски на их размеры и взаимное расположение. Пространственная жесткость собранного на прихватках узла ограничивает перемещение в процессе сварки. Это облегчает получение качественного шва по программе, вводимой оператором в память робота при выполнении сварщиком первой детали с ручным управ­лением.

Изготовление кронштейна колеса (см. лист 81, табл. 1, вариант 2 а). Сборка и сварка выполняется РТК (лист 82, рис. 4), который обслуживается оператором-сборщи­ком, и состоит из робота с антропоморфной системой координат, поворотного стола с двумя вращающимися и наклоняющимися шайбами и полуавтомата, снабжен­ного устройством, запоминающим пять различных ре­жимов сварки. В процессе выполнения сварочного цик­ла можно использовать любой из них. Горелка закреп­лена на руке робота через пружинный элемент, предо­храняющий ее от поломки в случае задевания за препят­ствие, а система управления предусматривает остановку робота в подобном случае.

При сборке кронштейна запасного колеса детали 1 и 2 (рис. 6, 7), а затем 3 и 4 оператор устанавливает на планшайбу поворотного стола и закрепляет зажимны­ми приспособлениями, как условно показано стрелка­ми на рис. 7. После завершения сборки нажатием кноп­ки оператор снимает ограничение действия системы уп­равления роботом. Поворотом стола кронштейн подает­ся на сварку. Планшайба наклоняется на 90 ° и повора­чивается так, чтобы боковая поверхность оказалась в плоскости, близкой к горизонтальной. Оптимальной яв­ляется траектория, показанная на рис. 5. В этом случае продолжительность цикла 2 мин при времени горения дуги 50 с, что составляет около 40 % продолжительнос­ти цикла. Остальные 60 % включают перемещения горел­ки от места укладки одного шва к месту укладки друго­го шва, отвод горелки, кантовку изделия, подвод горел­ки, поворот стола. Оптимальность выбранной траекто­рии определяется минимальным числом кантовок, тре­бующих отвода горелки, и холостыми движениями го­релки. Возможным источником брака являются швы, приваривающие проушины 3. Эту деталь получают холод­ной штамповкой, и вследствие пружинения металла углы детали могут быть настолько различными, что из-за от­клонения в позиционировании мест укладки швов при­ходится использовать датчики (см. листы 71 ... 74), кор­ректирующие положение электрода.

Изготовление поперечины рамы грузового автомо­биля (см.. лист 81, табл. 1, вариант 2 б). На планшайбу манипулятора крепят сборочное приспособление с руч­ными или пневматическими зажимами (лист 83, рис. 9).

Полный цикл изготовления поперечины (рис. 8) осу­ществляется за два поворота стола. Съем готового узла выполняется с помощью манипулятора ШБМ-150. На пер­вой позиции при горизонтальном положении планшай­бы балку собирают из двух гнутых швеллеров, получен­ных методом горячей штамповки. При сборке возможен зазор в стыке до 2 мм и ошибка в позиционировании сты­ка ± 4 мм. По ТУ требуется обеспечить проплавление сты­ка не менее 50 % толщины. Несмотря на указанные вы­ше отклонения поставленные требования удовлетворя­ются при сварке за один проход со скоростью 72 м/ч. После поворота планшайбы выполняется второй стыковой шов. Затем поворотом стола сваренная балка возв­ращается к оператору для установки кронштейна с по­мощью приспособления без прихватки. Поворот стола снова возвращает балку к сварочному роботу, который сначала ставит прихватки со стороны, противополож­ной той, где укладывается первый шов. Поскольку от­клонения положения кронштейна достигают ± 5 мм, пе­ред сваркой используется коррекция начального положе­ния горелки относительно начальной точки шва при помо­щи пневмощупа (см. лист 71, рис. 6 и лист 72, рис. 7).

Изготовление кулачковой муфты (см. лист 81, табл. 1, вариант 3). РТК (лист 84, рис. 14) для сборки и сварки кулачковой муфты (лист 83, рис. 10, 11, а ... г) включает робот-сборщик, четырехпозиционный поворотный стол и сварочную установку. На каждой позиции поворот­ного стола имеется свободно вращающаяся конусная оп­равка. Робот-сборщик устанавливает диск (рис. 12) и втулку на конусную оправку, свободно поворачивающу­юся на своей оси. Поворотный стол с шаговой подачей подает собранные детали на сварочную позицию, где рас­полагается приводной шпиндель с конусной головкой 1 (рис. 12), скомпонованной со сварочными горелками 2. Шпиндель прижимается к собранным деталям, выби­рает зазор между ними и приводит их во вращение со сварочной скоростью. Поданнные в проектное положе­ние горелки неподвижны, они выполняют круговой шов наклоненными электродами. В это время робот снимает готовую деталь на другой позиции поворотного стола и устанавливает новую пару деталей. Из-за малого време­ни сварки одной пары деталей требуется накопитель боль­шой вместимости. В качестве примера на рис. 13 (лист 84) представлен магазин с пятью накопителями 3 для каж­дой детали. Извлечение и подача одновременно двух раз­ных деталей на место, откуда робот берет их поочередно для установки на позицию сборки, осуществляются по­воротным кругом 1 из магазинов 2 и 4, которые после опорожнения очередного накопителя 3 поворачиваются.

Изготовление опоры подшипника (см. лист 81, табл. 1, вариант 4). Сборка и сварка опоры подшипника выпол­няются РТК, состоящим из робота-сборщика, робота-свар­щика и сборочно-наладочной плиты. На рис. 15, а... з (лист 85) представлены различные конструкции сварных опор подшипника. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки и в зависимости от конкретных производст­венных условий может быть полезной. Применительно к изготовлению ее роботами более технологична конструк­ция опоры, представленная на рис. 15, з, состоящая из ос­нования 1, стойки 2 и корпуса 3.

РТК (лист 86, рис. 18) имеет сборочно-наладочную плиту с двумя позициями: 4 и 6. На позиции 6 установ­лен узел (лист 85, рис. 16) крепления основания, кото­рый имеет конусные фиксаторы 1 для приема основания опоры и рычажные захваты 2 для закрепления его, приводимые в движение пневмокамерой 3. На позиции 4 (лист 86, рис. 18) установлен узел (рис. 17) крепления корпуса 3 (рис.18).

Робот-сборщик укладывает основание 1 на фикса­торы позиции 6, затем ставит на него стойку 2, а робот-сварщик прихватывает стойку и затем сваривает дета­ли 7 и 2. Во время обварки стойки 2 робот-сборщик сни­мает ранее сваренный узел с позиции 4 и устанавлива­ет корпус 3. Затем робот-сборщик захватывает сварен­ные детали 7 и 2 на позиции б и, переворачивая, устанав­ливает их на деталь 3 на позицию 4. Робот-сварщик ста­вит прихватки и выполняет шов. В процессе сварки ро­бот-сборщик начинает повторение цикла.