2.2.Роботы

2.2.1.Кинематические схемы

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 робототехники 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 так же 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. В таблице 1. 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 необходимо иметь пять степеней подвижности сварочного инструмента.

Звено
Неподвижное закрепление звена
Цилиндрическое соединение звеньев
Жесткое соединение звеньев
Подвижное соединение с перемещение вдоль прямолинейных направляющих
Винтовое подвижное соединение
Плоское шарнирное соединение
Шаровой шарнир с пальцем
Шаровой шарнир
Захватное устройство с зажимными элементами: подвижными неподвижными

Таблица 1. Условные обозначения элементов структурных кинематических схем промышленных роботов

Обычно три степени подвижности обеспечивает базовый механизм робота ( таблица 2), 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 (таблица 2). Система координат базового механизма определяет конфигурацию и габариты рабочего пространства робота, в пределах которого возможно управляемое перемещение исполнительного органа робота.

прямоугольная
цилиндрическая
сферическая
ангулярная

Таблица 2 Основные схемы базовых механизмов роботов

Сварочный робот "Asea I Rb-6" (Швеция) (рис.13,а), выполненный в ангулярной системе координат, применя­ется как для дуговой, так и для контактной точечной сварки в зависимости оттого, 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 эле­ктропривода 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 1, через волновую беззазорную пере­дачу 3, выходное колесо которой связано с поворотным корпусом 5. Мотор-редуктор 4 через шариковую винтовую пару 6 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 19. 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.13,б) для дуговой сварки фирмы "Shin Meiwa" (Япония), имеющий сварочную горелку и механизм подачи электродной проволоки, расположенный на устрой­стве горизонтального перемещения горелки по оси у, имеет базовый механизм, выполненный в прямоугольной систе­ме координат.

Рис.13а, Сварочный робот “Asea I Rb-6” б, сварочный робот “Shin Meiwa”