книги / Производство сварных конструкций (Изготовление в заводских условиях)

ключается благодаря пружинным компенсаторам 16, обеспечи­ вающим возможность независимого перемещения каждого сва­ рочного приспособления.

Вследствие конструктивных различий между отдельными план­ ками каркаса количество, размеры и расположение сварных швов на многих из них различно, поэтому сварка их роботами ведётся по семи чередующимся подпрограммам. Оценка текущего со­ стояния позиционера и выбор нужной подпрограммы на каждом шаге позиционирования система управления осуществляет с по­ мощью электромеханического программатора, состоящего из пер­ форированного диска, закреплённого на поворотной опоре, и блока бесконтактных датчиков, установленных на стойке основания.

Исходным состоянием позиционера является горизонтальное расположение поворотной части, зафиксированной выдвижны­ ми стопорами. Их положение система управления определяет с помощью встроенных бесконтактных датчиков.

Выгрузку и загрузку каркасов производят поочередно с по­ мощью тельфера, каркасы фиксируют в приспособлении с по­ мощью пальцев.

Сварку каркасов производят в автоматическом режиме в со­ ответствии с алгоритмом, заложенным в систему управления роботизированного комплекса.

Система управления (СУ) всем комплексом оборудования на позиции роботизированной сварки каркасов построена на базе компьютера одного из сварочных роботов (ведущего №1). Робот N2 (ведомый), а также позиционер обмениваются с ним инфор­ мацией и выполняют его команды. При этом робот N2 работает по собственной рабочей программе, содержащейся в памяти его системы управления.

Датчики, установленные на позиционере, передают в СУ РТК следующую информацию:

•код, определяющий состояние позиционера и под­ программы сварки зафиксированных планок каждым роботом;

•давление воздуха в пневматической сети;

•положение стопоров поворотной части;

•наличие растягивающего усилия в сварочных приспособлениях;

•положение толкателя храпового механизма;

•положение пневматических фиксаторов.

281

Кроме того, СУ контролирует нахождение роботов в исход­ ном положении и состояние их сварочного оборудования.

Схема роботизированного сварочного комплекса показана на рис. 8.30. Комплекс включает: два сварочных робота 3 типа IR 160/15 фирмы «KUKA», имеющие антропоморфную систему координат, шесть степеней подвижности и контурную систему управления, позиционер 1 с размещенными на нем приспособ­

Рис. 8.30. Схема роботизированного комплекса сварки каркаса

Для обеспечения условий безопасного обслуживания ком­ плекса он помещен в бокс, доступ внутрь которого возможен только в тот период, когда роботы отключены или находятся в нерабочем состоянии.

В боксе, помимо роботов и позиционера, расположены стой­

2 8 2

ки системы управления роботами 4, источники питания свароч­ ным током 5 и устройства для очистки горелок 6. С обеих сто­ рон от позиционера в зонах его обслуживания установлены по­ лы безопасности 7, осуществляющие остановку работы робота или блокировку его запуска в работу, если оператор находится в зоне досягаемости робота. Пульт управления 8 комплексом вы­ несен за его пределы и расположен со стороны стоек управле­ ния, в зоне работы оператора.

После предварительных испытаний полный комплект обору­ дования РТК был смонтирован и отлажен на Урюпинском заво­ де «Сельхозмаш».

Суммарная длительность операций, выполняемых на РТК, при изготовлении двух каркасов составляет 137,5 минуты. Та­ ким образом, трудоемкость сборки и сварки одного каркаса рав­ на 68,75 минуты.

Работа РТК построена таким образом, что со временем робо­ тизированной сварки не совмещены только транспортные опе­ рации, связанные с загрузкой и выгрузкой изделий на позицио­ нере, причем в этих операциях задействованы оба работника, обслуживающих РТК.

Роботизированный сборочно-сварочный комплекс включает в себя три рабочие позиции (рис. 8.31), объединенные межопе­ рационным транспортным устройством: сборки (I); роботизиро­ ванной сварки (II); контроля и исправления брака (III).

Рис. 8.31. Схема размещения оборудования РТК

Между позициями РТК предусмотрены накопители.

Сборку каркаса на прихватках осуществляет сборщик в сва­ рочной кабине на стенде 1. Здесь же, в приспособлении 2, он

283

предварительно приваривает втулки к боковинам швами, недос­ тупными для горелки робота. Сварку и прихватку производят полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа, для чего кабина оборудована сварочным постом 3 и консолью для по­ дающего механизма 4. Собранный каркас с помощью тельфера 5 складируют в накопитель 6 или передают на позицию роботизи­ рованной сварки, где сборщик вместе с оператором устанавли­ вает и фиксирует каркас на первом приспособлении позиционе­ ра 7, находящегося в положении загрузки. Затем после кантовки поворотной части на 180° они загружают второй каркас.

После этого оператор с пульта управления 8 включает авто­ матический цикл сварки, и оба робота 9 одновременно произво­ дят сварку двух каркасов. Стойки управления роботами 10 и ис­ точники сварочного тока 11 встроены в кабины и лицевыми па­ нелями обращены к оператору.

По завершении сварки позиционер переводит приспособле­ ния в горизонтальное положение. Оператор вместе со сборщи­ ком снимает сваренный узел и устанавливает на его место но­ вый собранный. Позиционер кантует раму с приспособлениями на 180°, и производится перезарядка второго приспособления. Цикл сварки повторяется.

Сваренные каркасы оператор с помощью тельфера подает в накопитель 12 или на место контроля 13. Здесь за время работы роботов оператор выполняет оставшиеся сварные швы, осмат­ ривает каркасы, исправляет брак после роботизированной свар­ ки и контролирует шаблонами межцентровые расстояния на бо­ ковинах и радиус рабочей поверхности каркаса. Готовые карка­ сы складируют на месте 14.

Трудоёмкость изготовления каркаса подбарабанья на РТК со­ ставляет 1,1 чел/ч, что в 2,4 раза меньше, чем при его изготовле­ нии с помощью механизированной сварки в среде углекислого газа. Трудоёмкость снизилась за счёт:

•более быстрого перемещения горелки робота от шва к шву;

•стабильного выполнения номинальных размеров свар­ ных швов с отклонением в сторону нижнего предела поля до­ пуска (5.о.5 мм), тогда как при полуавтоматической сварке швы, как правило, выполняются с завышением номинального размера (5*1,0мм);

284

и наблюдается существенное уменьшения сварочных деформа­ ций.

Существует две технологии лазерной сварки - сварка за счет нагрева и сварка с глубоким проплавление за счет образования паро-газового канала.

В первом случае плавление металла происходит в поверхно­ стном слое глубиной несколько десятых долей миллиметра. Этот способ применяется для соединения тонких деталей в при­ боростроении и медицинской технике, а также при выполнении наплавки, когда требуется обеспечить минимальное перемеши­ вание основного и наплавляемого металла.

Для этой технологии используют импульсные твердотельные Nd:YAG лазеры, а наплавку выполняют расфокусированным лучом.

При увеличении плотности энергии выше порогового зиачения 10’ Вт/см" металл не только плавится, но и испаряется. Дав­ ление паров металла становится столь большим, что в сваривае­ мом металле формирует паровой канал, получивший название «замочная скважина», окруженный расплавленным металлом. Глубина проплавления резко возрастает и может достигать не­ скольких миллиметров.

Перемещаясь вместе с лазерным лучом, жидкий металл, ок­ ружающий паровой канал перемешивается и затвердевает, обра­ зуя узкий шов. Металл сварного шва обычно защищают от окисления инертным газом.

Схемы лазерной сварки представлена на рис. 9.1.

При плотности вводимой энергии ниже критической величи­ ны мощность лазерного излучения незначительно влияет на глу­ бину проплавления металла. После превышения порогового 106 Вт/см2 значения глубина проплавления зависит от мощности лазерного источника тепла, скорости его перемещения и вида свариваемого материала (рис. 9.2).

На том же рисунке отмечены уровни максимальной скорости автоматической сварки под флюсом, позволяющие получить хорошее формирование шва: для однодугового процесса (I), двухдугового (И) и трехдугового (III).

2 8 6