Rtk47_52 (Лекционный курс по технологии машиностроения), страница 3

Используют РТК и для рентгеновского контроля ответственных отливок автомобилей. Отливки (поворотные цапфы, рычаги) подлежат 100%-ному рентгеновскому контролю. Робот, размещенный в камере, облицованной свинцом, имеет шесть степеней подвижности и выполняет поворот, контроль и маркирование отливок. Время просвечивания в одном положении — 4 с; точность установки отливки при контроле — 0,5 мм; время, затрачиваемое на рентгеновский контроль одной отливки, составляет 80 с.

При литье в кокиль промышленные роботы применяют на операциях съема и переноса отливок, простановки стержней, заливки металла, обрубки литников.

Робототехнические комплексы гальванопокрытий

Нанесение гальванопокрытий относится к числу вредных производств, поскольку рабочим приходится иметь дело с растворами кислот, щелочей и других химических веществ, например ядовитых, цианистых соединений.

Для выполнения тяжелых и многократно повторяющихся операций по установке, снятию и переносу из ванны в ванну подвесок (корзин, контейнеров) с деталями, которые подвергаются подготовительным (обезжиривание, травление, промывка) и основным (цинкование, никелирование, меднение, хромирование) операциям, с успехом могут быть использованы универсальные роботы.

Роботы устанавливаются либо стационарно, либо на подвижной рельсовой тележке. С помощью тележки промышленный робот перемещают вдоль ряда ванн. Применяют также некоторые модели подвесных транспортных роботов, предназначенных для группового обслуживания оборудования; специализированные промышленные роботы, работающие в составе автоматических линий гальванопокрытий.

Для нормальной эксплуатации роботы должны быть защищены от коррозирующего воздействия испарений химических растворов, находящихся в ваннах.

Автоматическая линия гальванопокрытий является, по существу, технологическим комплексом, оснащенным роботами. Каждый такой комплекс состоит из

• ряда ванн с технологическими растворами,

• сушильной камеры,

• подготовительной стойки,

• роботов,

• командоаппарата для их управления,

• рельсового пути.

Наибольшее распространение получили автоматические линии гальванопокрытий с применением специализированных роботов. Для этих линий разработаны роботы подвесного, портального и консольного типов.

В такую линию с ПР могут быть включены технологические процессы гальванотехники, например: химическая обработка (травление, фосфотирование, оксидирование); нанесение анодизационных и металлических покрытий (цинкование, никелирование, хромирование).

Линии могут быть рассчитаны на выполнение как одной, так и нескольких программ, например однослойное цинкование или многослойное покрытие медь—никель—хром и т.п.

Линия с промышленными роботами подвесного типа.

Промышленные роботы перемещаются от позиции к позиции по монорельсовому или двух рельсовому пути, подвешенному к перекрытию цеха или специальным стойкам. Монорельсовый путь может быть как прямолинейным, так и криволинейным. Прямолинейный моно- и двух рельсовый путь применяется в линиях с прямолинейной компоновкой, а криволинейный — в линиях с двухрядной компоновкой.

К преимуществам линии с промышленными роботами этого типа относятся ее компактность, поскольку рельсовый путь для манипулятора, особенно если он подвешен к перекрытию цеха, не влияет на габаритные размеры линии в плане; свободный доступ к ваннам линии, что имеет большое значение при их обслуживании и ремонте; сравнительно небольшая металлоемкость манипуляторов и линии в целом.

Линия с портальными роботами.

Портальные промышленные роботы применяют в случае, если в цехе нет возможности крепить рельсовый путь к его перекрытию, или же в цехах с низким потолком (ниже 4м). Портальные промышленные роботы перемещаются по двух рельсовому пути, укрепленному на кронштейнах непосредственно к бортам ванн или на стойках, установленных рядом с ваннами.

К недостаткам линии с портальными роботами относятся:

• увеличение габаритных размеров линии в плане вследствие установки стоек рельсового пути в начале и в конце ее;

• наличие рельсового пути на уровне бортов ванн, что затрудняет доступ к ним при обслуживании и ремонте.

Линия с промышленными роботами консольного типа.

Промышленные роботы двух рельсового исполнения, используемые в линиях только прямолинейной компоновки, как подвесные, так и портальные, имеют идентичный привод горизонтального движения, состоящий из двухскоростного электродвигателя, червячного редуктора и электромагнитного тормоза. Скорость движения манипуляторов изменяется путем переключения частоты вращения электродвигателя. Необходимая точность остановки робота над позициями обеспечивается в результате перехода его в конце пробега на наименьшую скорость.

Подвесные и портальные роботы двух рельсового исполнения имеют идентичные механизмы подъема (опускания) руки, состоящие из электродвигателя, электромагнитного тормоза, червячного редуктора, валов и цепных звездочек с замкнутой цепью, к которым крепится каретка с захватом. Каретка роликами опирается на вертикальные направляющие. В манипуляторе монорельсового исполнения в качестве грузоподъемного механизма используется серийная электродрель.

Принципиального различия в конструкции линий гальванопокрытий с роботами подвесного, консольного и портального типов нет. Разница состоит лишь в условиях применения и в конструктивных особенностях манипуляторов, которыми эти линии оснащены.

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СВАРОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

В зависимости от способа получения неразъемного сварного соединения различают сварку плавлением и сварку давлением. В первом случае соединение деталей происходит расплавлением их кромок на небольшом участке, а во втором — сдавливанием соединяемых поверхностей деталей, которые, как правило, нагревают, чтобы снизить деформацию.

В машиностроении в основном применяют дуговую и контактную точечную сварку.

Робототехнические комплексы дуговой сварки

В современном машиностроении технологические операции дуговой сварки относятся к одним из наиболее распространенных, а в ряде отраслей, например в судостроении, тяжелом транспортном машиностроении, дуговая сварка занимает главенствующее положение.

Значительный (до 45 % от общесоюзного производства металлических заготовок) объем сварных изделий делает необходимым применение сварочных ПР.

Автоматизация процессов дуговой сварки с помощью ПР дает следующие технико-экономические преимущества:

• увеличивается машинное время сварки с 40 до 80 %;

• уменьшается продолжительность цикла на 30—50 %;

• улучшается качество сварного соединения;

• достигается гибкость производственной системы (особенно для мелкосерийного производства).

Кроме того, автоматизация дуговой сварки необходима для освобождения человека от вредных условий производства (сильное ультрафиолетовое излучение, брызги расплавленного металла, вредные для здоровья газы).

Многозвенная кинематика руки робота дает возможность перемещать закрепленную в ней сварочную горелку по сложным траекториям. С появлением сварочных промышленных роботов расширились границы автоматизации процессов сварки, оказалось возможным приступить к комплексной автоматизации сварочного производства и созданию сварочных ГПС.

Сварочный робототехнический комплекс включает:

• автоматический манипулятор горелки,

• систему управления всем комплексом,

• позиционер (манипулятор изделия),

• сварочное оборудование, сопряженное с системой управления комплекса.

Промышленные роботы дуговой сварки имеют различное конструктивное исполнение, их манипуляторы обладают, как правило, пятью — шестью степенями подвижности. При дуговой сварке используются роботы портального и напольного типов. Роботы портального типа в основном предназначены для сварки крупногабаритных изделий с протяженными швами, например корпусов, каркасов, рамных конструкций. Они хорошо встраиваются в роботизированные линии и участки.

В настоящее время большое распространение получили сварочные роботы антропоморфной конструкции, все степени подвижности которых вращательные. Эти роботы отличаются высокими скоростями холостых перемещений (до 1,5 м/с), хорошими манипуляционными возможностями.

Для проведения сварки в наиболее удобном положении и для доступа ко всем швам свариваемого изделия сварочные работы оснащаются манипуляторами изделия (позиционерами), которые представляют собой одно- или двухкоординатные кантователи.

Манипуляторы изделия являются как бы дополнительными степенями подвижности робота, работают с ним по единой программе, управление ими осуществляется от системы управления робота. Кинематическая структура, компоновка и грузоподъемность манипулятора изделия, размещение его в рабочей зоне робота зависят от размеров, массы и конструктивных особенностей свариваемых изделий, организации конкретного сварочного производства.

Преимуществами антропоморфных роботов является значительно меньшая металлоемкость (по сравнению с другими видами), простота конструкции и более высокая надежность.

Разработка сварочного оборудования для промышленного робота направлена на создание инверторных высококачественных транзисторных источников сварочного тока. Применение таких источников позволяет снизить разбрызгивание металла, улучшить проплавление основного металла, формирование и геометрию шва, снизить нагревание, упростить программирование работы сварочного оборудования и уменьшить его массу и габариты.

Активные работы проводятся в области создания адаптивных промышленных роботов для дуговой сварки. При этом преследуются следующие цели:

• надежное обнаружение и слежение за кромкой свариваемого стыка;

• автоматическое регулирование параметров сварки.

Сенсорные системы, применяемые в адаптивных промышленных роботах, подразделяют на два класса: контактные и бесконтактные. К бесконтактным относятся системы, оснащенные индуктивными, оптическими и электрическими датчиками.

Наибольшее распространение в серийных промышленных роботах нашли сенсоры двух типов:

1. система с использованием касания электродной проволокой кромок изделия;

2. электрическая сенсорная система, использующая параметры процесса сварки (ток, напряжение).

Сборка изделия для роботизированной сварки выполняется в специальных сборочно-сварочных приспособлениях (кондукторах) , в которых соединяемые детали фиксируются точно и жестко. Эти приспособления должны крепиться на кантователе робота, тем самым обеспечивается свободный доступ сварочной головки ко всем швам изделия.

Технологическая оснастка для сборки и фиксации свариваемых изделий может находиться на позиционере постоянно, в этом случае для совмещения времени загрузки — разгрузки свариваемых изделий и сварки применяются двухпозиционные поворотные столы и робот (рис. 38, а) или два отдельных манипулятора изделия, работающие с одним роботом (рис. 38, б). При таких компоновках более полно используется робот. В то время как на одной позиции осуществляется сварка, сборщик (обычно он же оператор робота) выполняет разгрузку — загрузку другой позиции. По окончании сварки позиции меняются, и цикл повторяется. Если время загрузки — разгрузки намного меньше времени сварки, то один оператор-сварщик может обслужить два, три и более роботов (рис. 38, в).

Рис. 38. Примеры робототехнического комплекса дуговой сварки:

а—с двухпозиционным поворотным столом, б - с двумя манипуляторами изделия, в—с четырехпозиционным поворотным столом; 1 — сварочный робот, 2 - поворотный стол, 3 - позиция загрузки—разгрузки, 4 — манипулятор изделия

На конвейерных линиях применяют приспособления-спутники; на них свариваемое изделие крепится в течение всего цикла сборки и сварки. В результате этого сохраняется неизменность положения свариваемых деталей, повторяемость установки изделия в рабочей зоне робота, исключается деформация при сварке, что является необходимым условием при применении роботов.

Существует несколько способов подачи деталей для сварки с использованием промышленных роботов:

• детали собираются в спецоснастке, где они прихватываются, после чего изделие освобождается от оснастки и поступает к роботу, устанавливается на свои базовые поверхности и закрепляется на кантователе робота;

• детали собираются в спецоснастке непосредственно на кантователе робота, производится их прихватка, а после освобождения от оснастки — сварка;

• детали собираются в зажимных приспособлениях на кантователе, после чего выполняется сварка;

• детали собираются и зажимаются в приспособлении-спутнике на специальной позиции сборки, спутник поступает на позицию сварки робота, автоматически фиксируется на его кантователе, выполняется сварка, после чего спутник поступает на позицию разборки;

• детали собираются в приспособлении-спутнике на позиции сборки и поступают в автоматизированную транспортно-складскую систему, где находятся приспособления-спутники с различными изделиями. По соответствующей команде от управляющей системы спутник с нужным изделием с помощью робототранспортных тележек или иных транспортных средств поступает на сварку. После сварки спутник с изделием транспортируется на позицию разборки или в автоматизированную транспортно-складскую систему.

Так как свариваемые изделия, как правило, собираются и прихватываются в приспособлениях, то детали, входящие в них, должны иметь постоянные базы (отверстия, пазы, кромки и т.п.), обработанные механически.

Важным условием успешной роботизации сварочного производства является правильный выбор объекта сварки. В отдельных случаях необходимо изменить конструкцию изделия или технологию его изготовления, последовательность сборки.

Для выполнения дуговой сварки производственным роботом необходимы контурные системы управления. Эти системы служат для перемещения горелки по заданной траектории при заданной ее ориентации и с постоянной скоростью, с помощью технологических команд управляют сварочным оборудованием (установка режимов, включение — выключение сварки, заварка кратера, продувка газа и др.). Параметры сварочного процесса задаются при обучении робота, причем для каждого типа шва или его отрезка можно указать свои значения скорости сварки, тока и напряжения дуги, времени и режимов заварки кратера и др.