3. Сборочно-сварочные операции (1041853), страница 5
Текст из файла (страница 5)
14. а... д (лист 50). Показаны: изделие — рама (рис. 14,д), схема базирования деталей при сборке рамы (рис. 14, б), детали СРПС, используемые для сборки (рис. 14, г), плиты (рис. 14, d) и компоновка СРПС при сборке рамы (рис.14,в).
Другим примером универсального приспособления является конструкция продольных балок стапелей, показанная на рис. 15, в, которая обеспечивает быстросменное надежное крепление и универсальность узлов (рис.
15. б, в) при минимальном числе их типоразмеров и возможность осуществления различных вариантов их компоновок. Колонны таких приспособлений (рис. 15, г) и крепление к ним продольных балок также могут быть нормализованы.
На рис. 16, а, б приведены конструкции опорных узлов зажимных устройств.
Привод зажимных устройств может быть различный:
пневматический, гидравлический, электромеханический и др. Пневмопривод быстродействен, дистанционно управляем, позволяет производить зажатие детали одновременно в нескольких точках. Пневмоцилиндр одностороннего действия (рис. 17,а,в) возвращается в исходное положение пружиной, у пневмоцилиндра двустороннего действия (рис. 17, б, г) обратный ход осуществляется подачей сжатого воздуха во вторую камеру. Способы крепления пневмоцилиндров (лист 51, рис. 18, а... в) выбирают в зависимости от конструктивной схемы зажимного приспособления. В случае зажима вращающихся деталей подвод воздуха к вращающемуся пневмоцилиндру осуществляется через муфту поворотного приспособления (рис. 19). Обычно пневмоцилиндры работают от заводской воздушной сети, в которой поддерживается давление 0,4 ... 0,6 мПа.
Если для зажатия деталей достаточны небольшие перемещения штока (до 40 мм), целесообразно применять диафрагменные приводы (пневмокамеры) одностороннего (рис. 20) или двустороннего (рис. 21) действия. Они проще и дешевле, более долговечны, чем пневмоцилиндры.
Гидропривод (рис. 22) применяется в тех случаях, когда требуется создать значительные усилия, превышающие в 10 раз и более усилия, получаемые при пневмоприводе. В гидроцилиндрах создаются большие давления, поэтому они имеют меньшие диаметры поршня.
Пневмогидропривод (лист 52, рис. 23) обеспечивает по сравнению с пневмоприводом выигрыш в силе, пропорциональный квадрату отношения диаметров гидравлического цилиндра 2 и плунжера 1.
Пневмоцилиндры могут быть встроены в корпус приспособления (рис. 24). Уплотнение штока и цилиндра в пневматических и гидравлических устройствах можно осуществлять резиновыми уплотнительными кольцами прямоугольного и круглого сечения (рис. 25 ...27), манжетными кольцами (рис. 28,29) и др. Различные варианты соединения поршня со штоком и уплотнений поршня и штока показаны на рис. 28 и 29.
Пневмопривод часто применяют в сочетании с рычажными (лист 53, рис. 30, а ... з) и клиновыми (рис. 31, а ... г) устройствами, что позволяет получать большие усилия зажатия.
При проектировании приспособлений с клиновыми зажимами необходимо иметь в виду, что при малых углах подъема клина происходит заклинивание, и усилие разжима превышает усилие прижима. Поэтому соединение штока с самотормозящим звеном выполняют с зазором (рис. 32), что создает при разжиме ударное действие, увеличивающее силу расклинивания.
Для крепления деталей по отверстию используют разжимные патроны (рис. 33) или центрирующие оправки.
Центрирующая пневматическая оправка (рис. 35) применяется для центрирования и поджима заготовки по отверстию. При помощи штока 1 к корпусу 2 прикреплен поршень 3, относительно которого сжатым воздухом смещается корпус пневмоцилиндра 7 с оправкой. Ввод оправки в отверстие детали и вывод осуществляются с помощью этого цилиндра. Разжим кулачков 4 происходит при движении поршня другого пневмоцилиндра //.
Крепление деталей с наружными цилиндрическими поверхностями можно осуществлять цангами (рис. 34) или пневматическими патронами (лист 54, рис. 36). Плоские детали можно крепить с помощью пневматических тисков (рис. 37). Пневмоприжимные устройства с гибким шлангом (рис. 38) позволяют существенно уменьшить габариты приспособления с большим числом клавишных прижимных элементов. Они широко применяются для прижатия тонких листов к подкладке. Устройство с пневмо-ялангами на рис. 38 позволяет приближать стыкуемые кромки друг к другу при прижатии их к подкладке. Примеры крепления деталей с отверстиями посредством устройств, имеющих убирающиеся внутрь и не мешающие съему деталей зажимные элементы, приведены на рис. 39,д... е.
Варианты применения различных устройств в сборочных приспособлениях даны на рис. 40, д ... н ... 44, а... е (листы 55,56).
Компоновка сборочно-сварочных приспособлений. (листы 57, 58).
Манипуляторы служат для установки и наклона изделия в удобное для сварки положение и вращения изделия при сварке. Манипуляторы могут быть (лист 57, рис. 1):
а — консольные, б - карусельные, в, г — консольные с частичным и полным уравновешиванием относительно оси наклона, д — карусельные с вертикальным подъемом, е - карусельные с радиальным подъемом, ж — ры-чажно-секторные, з, и — карусельные с частичным и полным уравновешиванием относительно оси наклона.
На рис. 2 дан общий вид одного из манипуляторов грузоподъемностью 5000 кг. Возможные схемы установки изделия на манипуляторе приведены на рис. 3, а ... в, плечевой манипулятор — на рис. 4. Для крепления сварочных головок применяют тележки (рис. 5, а ... г) различных типов.
Комплекс оборудования, включающий сварочный аппарат и механическое оборудование, обеспечивающее крепление свариваемого изделия и перемещение сварочного аппарата или изделия со скоростью сварки, называют сварочной установкой. В зависимости от назначения установки для сварки могут быть разделены на установки для сварки прямолинейных швов при изготовлении балок, колонн, плоских секций и т.д. (рис. 6, а ... в и лист 58, рис. 7, а, б) установки для сварки круговых и кольцевых швов при изготовлении колес, шкивов, труб, сосудов и других изделий (рис. 7, в ... з).
Для увеличения зоны обслуживания полуавтоматов применяют консольную подвеску подающих механизмов полуавтоматов (рис. 8).
РОБОТЫ
Кинематические схемы (листы 59 ... 64).
Поточные методы обеспечивают высокую производительность и проще поддаются автоматизации. Однако поточные методы применимы к серийному производству, доля которого при изготовлении сварных изделий невелика. Кроме того, оснащение автоматических линий требует создания специального оборудования, проектирование и изготовление которого занимают много времени и трудно поддаются модернизации при изменении выпускаемого изделия.
Развитие работотехники обещает более универсальный путь автоматизации, включая и мелкосерийное производство, потому что при смене изготавливаемой детали можно использовать тот же робот, изменив программу его работы. Применение роботов позволит повысить качество изделий, освободить человека от однородной, утомительной работы, перейти на трехсменную работу. Хотя создание роботов и их серийное производство также требуют больших усилий, однако здесь нет такого разнообразия, как при создании специальных агрегатов автоматических линий. Робототехника, по-видимому, станет основным направлением развития автоматизации сварочного производства и экономии живого труда.
Наиболее просто роботизации поддаются сборка и сварка узлов с нахлесточными соединениями, свариваемыми контактной сваркой, сложнее — с тавровыми и угловыми соединениями, выполняемыми дуговой сваркой, и еще сложнее — со стыковыми соединениями, выполняемыми дуговой сваркой. Использование роботов при сварке предъявляет специфические требования к технологии изготовления, порядку сборки и сварки, а также требует создания оснастки, обеспечивающей стабильность положения линии сопряжения свариваемых элементов. Возможности использования промышленных роботов в технологических процессах определяются размерами и формой рабочего пространства, точностью позиционирования, скоростью перемещения, числом степеней подвижности, особенностями управления и др. На рис. 1 (лист 59) даны условные обозначения характерных элементов кинематических схем промышленных роботов. Число степеней подвижности характеризует возможности позиционирования рабочего органа. Для перемещения неориентированных в пространстве предметов достаточно трех степеней подвижности, а для полной пространственной ориентации — шести. Для выполнения сварных швов дуговой сваркой в общем случае (рис. 2 и 3) необходимо иметь пять степеней подвижности сварочного инструмента. Обычно три степени подвижности обеспечивает базовый механизм робота (лист 60, рис. 4), а еще две степени добавляет механическое устройство: кисть работа, на которой крепится сварочная головка; клещи для контактной сварки или захват.
Базовый механизм робота может быть выполнен в прямоугольной, цилиндрической, сферической и ангулярной (антропоморфной) системах координат (рис. 4). Система координат базового механизма определяет конфигурацию и габариты рабочего пространства робота (лист 61, рис. 5), в пределах которого возможно управляемое перемещение исполнительного органа робота. Робот с прямоугольной системой координат имеет рабочее пространство в виде прямоугольного параллелепипеда (рис. 5, а), размеры которого меньше габаритов самого робота. Промышленные роботы с цилиндрической (рис. 5, б) и сферической (рис. 5, в) системами координат обладают большим объемом рабочего пространства при относительно малой площади основания манипулятора. Еще более компактный робот получается в ангулярной системе координат (рис. 5, г). Рабочее пространство его определяется размерами рычагов и предельными углами их поворотов, образуя объем, близкий к сфере.
Роботы могут быть установлены неподвижно (рис. 6, а, б, в) и с возможностью перемещения по направляющим, установленным на полу (рис. 6, г, д) и потолке (рис..6,е,ж,з).
Перспективна компоновка базового механизма роботов из устройств прямолинейного перемещения однокоординатного модуля (рис. 7,д ... д), при помощи которых в зависимости от характера выполняемой работы можно создавать роботы с одной, двумя и тремя степенями подвижности базового механизма, выполненного в прямоугольной системе координат (лист 62, рис. 8,а... д)
Модули, показанные на рис. 9, а, состоят из поворотных оснований 7 и 2, модулей вращательных движений 3, 4 и 5, модулей прямолинейных движений б и 7 и механизмов локальных движений 8. Комбинируя их, можно создавать роботы в двухполярной сферической (ангулярной) (рис. 9, б), двухполярной цилиндрической (рис. 9, в), сферической (рис. 9, г) и цилиндрической (рис. 9,д) системах координат. Используя модули прямолинейных движений б и 7, можно собрать робот в прямоугольной системе координат. Такая агрегатная система робототехники позволяет для каждого конкретного применения собрать из стандартных блоков оптимальный промышленный робот, имеющий только требуемое число степеней свободы.
Для перемещения сварочной горелки при дуговой сварке применяются различные устройства (рис. 10, а. ..е), которые крепятся к базовому механизму.
В роботах применяются гидравлические, электромеханические, пневматические и другие приводы.
Гидравлические приводы имеют простую конструкцию, малую массу и небольшие габариты при значительной мощности. Они относительно дешевы. К гидравлическим приводам относятся гидромоторы с вращательным движением вала и гидроцилиндры с поступательным движением поршня. Для работы гидропривода необходима автономная гидросистема с высоким давлением масла, поэтому всегда существует угроза нарушения герметичности шлангов и сопряжении движущихся частей.
Электромеханический привод требует применения сложных точных редукторов, но он проще в обслуживании. Робот с электроприводом обладает высоким быстродействием и точностью позиционирования.
Пневмопривод конструктивно прост. У него меньше, чем у гидропривода, суммарная длина трубопроводов, ниже требования к уплотнениям, нет питающей гидростанции. Однако пневмоприводом трудно осуществлять регулируемые (управляемые) остановки инструмента. Обычные пневмодвигатели служат для перемещения инструмента по циклу "подвод — отвод" с настройкой длины хода переставными жесткими упорами. Системы управления движением инструмента робота подразделяются на цикловые, позиционные и контурные.
Цикловая система управления предназначена для задания определенной последовательности ряда команд без указания значений перемещений. Цикловая система является простейшим случаем позиционной системы с минимальным числом позиций, программируемых по каждому приводу (обычно две — начальная и конечная).
В роботах с цикловым управлением широко используют пневмопривод. Эти роботы применяют в основном на вспомогательных операциях по обслуживанию основного технологического оборудования, при сборке деталей, при погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работах, при укладке и упаковке готовой продукции.
Позиционная система определяет не только последовательность команд, но и положения всех звеньев манипулятора. Она предусматривает позиционирование объекта, т.е. ориентированное расположение его с заданной точностью в конце отдельного перемещения (в заданной точке) и остановку. После получения сигнала о правильном выполнении шага происходит переход к следующей точке. Как и по какой траектории происходит перемещение между заданными точками, не контролируется.
Такая система пригодна для контактной точечной сварки, для сборочных и транспортных операций.
Многопозиционная система позволяет проходить промежуточные точки без остановок и может использоваться для дуговой сварки. Число точек позиционирования инструмента в рабочей зоне ограничивается только объемом памяти запоминающих устройств. В позиционных роботах наибольшее применение нашли гидравлические и электромеханические приводы. Электромеханические приводы обладают наилучшими динамическими качествами. Разработаны также первые позиционные роботы и с пневмоприводом.