3. Сборочно-сварочные операции (1041853), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Контурная система управления задает движение в виде непрерывной траектории или контура, причем в каждый момент времени определяет не только положение звеньев манипулятора, но и вектор скорости инструмента. Эта система обеспечивает движение инструмента по прямой линии или окружности путем задания соответственно двух или трех точек этих участков траектории. Это существенно упрощает обучение робота, так как отдельные участки траектории могут интерполироваться дугами окружностей и отрезками прямых. В сварочных роботах с контурным управлением используется электропривод, который обеспечивает более точное регулирование скорости перемещения горелки.
На рис. 11 ... 14 (листы 63, 64) приведены известные в настоящее время сварочные роботы, выполненные в различных системах координат.
Сварочный робот "Asea I Rb-6" (Швеция) (рис. 11), выполненный в ангулярной системе координат, применяется как для дуговой, так и для контактной точечной сварки в зависимости от того, что прикреплено к руке робота: сварочная горелка или клещи для контактной сварки. Для перемещения рабочего инструмента используются мотор-редукторы 2, 4, 17 и 20. Применение эл° ктропривода в сочетании с жесткой механической конструкцией обеспечивает малую погрешность позиционирования (± 0,2 мм). Поворот руки вокруг вертикальной оси осуществляется от мотор-редуктора 2, установленного на основании 7, через волновую беззазорную передачу 3, выходное колесо которой связано с поворотным корпусом 5. Мотор-редуктор 4 через шариковую винтовую пару б поворачивает тягу 7, образующую со звеньями 9, 10 и 12 шарнирный параллелограмм, обеспечивающий поворот звена 12 вокруг оси кривошипа 13. Наклон звена 10 обеспечивается мотор-редуктором 20, движение от которого через шариковую винтовую пару 18 подается на кривошип 79. Для разгрузки приводов предусмотрен уравновешивающий груз 8. Внутри звеньев руки размещены тяги 11 и 14 и система кривошипов 13, 15 и 19, образующих систему передач, которые обеспечивают повороты рабочего инструмента вокруг оси I (кривошипом 15) и на угол а (беззазорной конической передачей 16). Движения звеньев по всем степеням подвижности контролируются датчиками положения. Система управления — позиционная.
Робот (рис. 12) для дуговой сварки фирмы "Shin Meiwa" (Япония), имеющий сварочную горелку и механизм подачи электродной проволоки, расположенный на устройстве горизонтального перемещения горелки по оси, имеет базовый механизм, выполненный в прямоугольной системе координат.
Одним из первых роботов, примененных для сварки, был американский робот "Unimate" (рис. 14), производимый в США и по лицензии США фирмами ФРГ, Франции и Японии. Он выполнен в сферической системе координат. Базовый механизм (рис. 13) такого робота состоит из опорной колонны 4, качающейся траверсы 3 и выдвигающейся руки 1 с кистью 2. Кисть 2 робота может наклоняться и поворачиваться вокруг своей оси.
Траверса, поворачивающаяся вокруг горизонтальной оси, закрепленной в проушинах верхней части колонны 3 (см. рис. 14), имеет линейные направляющие 5, в которых скользит рука, состоящая из двух труб 6, соединенных скобой. Поворот колонны осуществляется двумя гидроцилиндрами 2 с помощью рейки, зацепляющейся с зубчатым колесом колонны. Гидроцилиндр 1 служит для поджима рейки к зубчатому колесу. Гидроцилиндр 4 осуществляет наклон траверсы в вертикальной плоскости. Выдвигает руку робота гидроцилиндр 7. Гидроцилиндры 8 поворота кисти расположены по бокам траверсы и связаны системой цепей, зубчатых колес и шлицевых валив с соответствующими редукторами кисти. Перемещения контролируются координатными датчиками КД.
Захватные устройства (листы 65 ... 70). Роботы, используемые для сборки и транспортировки деталей, имеют устройства, предназначенные для захватывания и удержания в опредленном положении объектов манипулирования. Эти устройства должны обеспечить надежность захвата и удержания объекта, стабильность базирования, недопустимость повреждения или разрушения объектов. Пи принципу действия захватные устройства можно подразделить на механические, вакуумные, магнитные, с эластичными камерами.и др.
Механические захватные устройства могут быть неуправляемыми. Их выполняют в виде пинцетов, цанг и других устройств, усилие зажатия в которых осуществляется благодаря упругим свойствам зажимных элементов, а высвобождение детали — дополнительными устройствами. Такие захваты применяют при манипулировании объектами небольшой массы и габаритов.
Широко применяются командные клещевые захватные устройства (лист 65, рис. 1). Перемещение губок осуществляется пневматическим, гидравлическим или электрическим приводом.
Клещевые захваты с рычажными передаточными механизмами (рис. 2, а, б) конструируют таким образом, чтобы получить выигрыш в усилии зажима. Реечный механизм захватного устройства (рис. 3, а) удобен для углового перемещения поворотных губок при захвате валов. При использовании рычагов, образующих шарнирный параллелограмм, реечный механизм может обеспечить прямолинейное перемещение губок (рис. 3, б). По сравнению с рычажными реечные механизмы компактнее, обеспечивают большее раскрытие губок, но не дают выигрыш в усилии зажима объекта.
Для зажима деталей используют и клиновые механизмы (рис. 4, а, б). Захваты для круглых и плоских деталей разнообразны (лист 66, рис. 5, а ... е).
Можно использовать одно захватное устройство для удержания деталей различной формы, применяя наборы сменных губок (рис. 6, а, б) . Параллельное перемещение губок обеспечивается применением рычагов, образующих шарнирные параллелограммы (лист 67, рис. 7) .
Диафрагменный захват с рычажным механизмом (рис. 8) при создании вакуума в верхней полости А камеры обеспечивает подъем мембраны 3 со штоком 4 и зажим детали рычагами 5. Наличие направляющих 2 и пружины 1 позволяет уменьшить нагрузку на руку робота в момент соприкосновения захвата с деталью и снизить требования к точности позиционирования.
Для захвата круглых деталей удобен трехкулачковый поршневой захват с клиновым механизмом (рис. 9). При создании вакуума в полости захвата поршень 4 поднимается вместе с кулачками 7, которые, скользя по наклонным плоскостям корпуса 5, зажимают деталь 6. Разжатие кулачков осуществляется под действием пружин.
Трехпалый захват (рис. 10, а, б), крепящийся к корпусу пневмоцилиндра с помощью болтов 4, отличается возможностью регулировать расстояние между зажимными элементами 1 и 3 сдвигом элемента 1, который крепится к штоку 5 болтами 6. На захвате установлен концевой выключатель 2, который дает роботу сигнал о захвате детали.
Для захвата покоробившихся деталей и увеличения надежности удержания заготовки без изменения усилия зажима применяют захваты (рис. 11, 12, а, б) с самоустанавливающимися зажимными элементами. Захват с неподвижным нижним зажимным элементом 2 (рис. 11) и самоустанавливающимся верхним элементом 1, закрепленным при помощи шарнирного подшипника 3, позволяет надежно захватывать деталь с сохранением позиционирования. Самоустанавливающиеся элементы 1 и 2 захвата на рис. 12,6 (лист 68) могут поворачиваться относительно взаимно перпендикулярных осей.
Для привода в действие захватных устройств применяют и эластичные камеры 7 (рис. 13) .
Захваты с эластичными камерами 2 (рис. 14, а) удерживают деталь 7 (рис. 14, а, б, в) под действием давления р воздуха или жидкости, подаваемых в камеру. Они применяются для переноса хрупких деталей неправильной формы, например бутылок 7 (рис. 14, в). Удержание деталей может осуществляться как за внутреннюю (рис. 15, а), так и наружную (рис. 15,6) поверхность. Для захватывания деталей 3а Наружную поверхность применяют также изгибающиеся эластичные камеры с разной жесткостью стенок (рис. 16, б): наружная стенка такой камеры имеет меньшую жесткость, чем внутренняя. При подаче сжатого воздуха камеры 7 (рис. 16, а) изгибаются, охватывают деталь 3 и прижимают ее к центрирующей призме 2.
Минимальное сдавливание деталей сложной формы при надежном удержании их обеспечивает захват АД. Перовского (лист 69, рис. 17). Эластичные камеры 7 переменной жесткости при подаче в них сжатого воздуха сгибают захватывающие элементы 3, состоящие из мягкой оболочки, заполненной шариками малого диаметра. При этом элементы 3 охватывают деталь 2, Фиксация захватывающих элементов в этом положении и обеспечение требуемой жесткости для удержания деталей осуществляются при создании вакуума в элементах 3.
Усилие захвата электромагнитных устройств (рис. 18, а, б) можно регулировать плавно электрически. Эти устройства просты конструктивно, имеют большую точность базирования благодаря жесткости магнитопровода, быстро захватывают детали, но пригодны только для захватывания магнитных материалов. Электромагнитное захватывающее устройство (рис. 18, а) имеет катушку 3, надетую на магнитопровод 2, закрепленный на корпусе 4. Последний перемещается в вертикальном направлении в обойме 7, прикрепленной к кронштейну 5. Пружина 6 обеспечивает безударное прикосновение захвата к детали.
При использовании постоянных магнитов (рис. 19,а) необходимы устройства для освобождения детали на позиции разгрузки. Так, например, на рис. 19,6 приведена конструкция захвата с постоянными магнитами 7 и магнито-проводами 8 для деталей с отверстиями. Корпус 3 имеет возможность перемещения в вертикальном направлении относительно кронштейна 4, который крепится к руке робота. Для базирования детали б применяется бобышка 1 с заходным конусом, изготовленная из немагнитного материала. При контактировании магнитопроводов с деталью б электрическая цепь (рис. 19, в) замыкается, сигнализируя о захвате. При установке детали на изделие бобышка 1 сначала упирается в изделие или в приспособление. Корпус 3, продолжая движение вниз, отрывает деталь от магнитопроводов 8 и с усилием, развиваемым пружиной, прижимает деталь к изделию. Между деталью и магниго-проводами образуется зазор 4 мм, который препятствует повторному захвату детали при подъеме руки робота.
Вакуумные захватные устройства просты и универсальны, пригодны для удержания деталей из разных материалов, однако имеют пониженную точность базирования из-за эластичности присосок из резины или пластика (лист 70, рис. 20, а). Разрежение обычно получают, пропуская воздух из цеховой сети через эжектор (рис. 20, б). Присоску, изображенную на рис. 20, в, можно закреплять под нужным углом благодаря шаровой опоре. Для удержания больших деталей или деталей, имеющих сложную форму, можно использовать различные устройства, содержащие несколько захватывающих элементов (рис. 21,12,а...ж), меняя их расположение с помощью специальных устройств.
Захваты 3 или 5 (рис. 21) часто компонуют на общей раме 1. Расстояние между вакуумными элементами 3 (или электромагнитами 5), закрепленными на кронштейнах 2, можно регулировать болтами 4 (рис. 21).
Датчики положения сварочного инструмента (листы 71 ... 74).
При сборке изделий под сварку возникают погрешности, определяемые точностью изготовления и точностью позиционирования деталей, имеются и погрешности позиционирования руки робота при подаче сварочного инструмента к месту сварки и погрешности, возникающие при воспроизведении роботом заданной траектории движения электрода (сварочного инструмента) вдоль предполагаемой линии сварного соединения. Это нередко приводит к неточной укладке сварного шва, получению шва неправильной геометрии, непровару, что может снижать прочность сварного соединения.
Для направления сварочного инструмента по линии сварного соединения и стабилизации расстояния между сварочной горелкой и поверхностью изделия применяются различные датчики (лист 71, рис. 1), отличающиеся принципом действия. По способу отыскания линии соединения датчики разделяются на контактные и бесконтактные.
Контактные датчики могут снимать информацию о месте укладки шва, используя свариваемые кромки (рис. 2, а, б, г и 3, а, б), линию сплавления валиков или валика с кромкой (рис. 2, б) .
Контактные датчики с копирными роликами 2 (рис. 4) могут быть жестко соединены со сварочной горелкой 7 и непосредственно задавать положение электрода (рис. 4, а, б, и 8) или позволяют получать сигнал о линии соединения, который используется для смещения горелки в нужном направлении с помощью управляющих устройств (рис. 4, в). Наряду с непрерывным копированием линии соединения возможна корректировка положения горелки периодически, как это предусмотрено конструкцией пневмощупа "Motoman" (рис. 5 ... 8), разработанного специально для дуговой сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа. К пневматическому датчику-щупу сварочная горелка крепится жестко (лист 72, рис. 8). В начале сварки горелка должна найти правильное исходное положение. При установке ее рукой робота в исходное положение погрешность корректируется действием усилия, возникающего при выдвижении щупа. Для этого сначала осуществляется разблокировка фиксирующего устройства 5 (рис. 7, а) снятием давления воздуха в кольцевой полости А и сдвиг корпуса 3 с щупом 1 в крайнее нижнее положение под действием пружины 4 и при подаче воздуха в полость Б. Затем подачей воздуха в полость В выдвигается щуп до упора его в угол (рис. 7, б), в котором следует уложить шов. При этом корпус 3 с щупом 1 вместе со сварочной горелкой поворачивается относительно направляющей поверхности цилиндра 6, закрепленного на руке робота. Этим осуществляется корректировка, обеспечивающая установку электрода на линию соединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
