автоматизация / Пособе промышленные роботы / Глава 4

делий из алюминиевых и магниевых сплавов, производить сварку по сложной траектории, пропускать ранее сваренные участки, начинать сварку с определённого места изделия.

Рис. 4.8. Триангулярный метод измерения положения линии шва и геометрических параметров соединения:

а) – схема измерения; б) – направление освещения и получаемые изображения при различных типах соединения; 1 – свариваемые элементы; 2 – световой след на поверхности изделия; 3 – цилиндрическая линза; 4 – лазерный осветитель; 5 – матричный фотоприёмник; 6 - объектив

4.3. Программно-управляемые универсальные позиционеры

Различают несколько вариантов осуществления ориентирующих, транспортных и координатных перемещений изделия и сварочного инструмента в РТК для дуговой сварки. Распределение функций перемещения между манипуляторами ПР и позиционера изделия определяется способом сварки, размерами и массой изделия, формой и расположением сварных швов, организацией сварочных операций и всего производственного процесса. В зависимости от способа осуществления относительного перемещения сварочного инструмента и изделия могут быть следующие варианты применения роботов в составе РТК.

1)Изделие не меняет своей ориентации в пространстве в течение всей операции (остаётся неподвижным или равномерно перемещается на конвейере), а манипулятор робота выполняет все перемещения сварочного инструмента, необходимые для сварки. Данный способ используется, когда все швы доступны для робота или когда переориентация изделия затруднена.

2)Изделие периодически изменяет ориентацию в пространстве при помощи позиционера, но во время сварки остаётся неподвижным, а сварочный инструмент выполняет все необходимые перемещения, с учётом смещения изделия при его переориентации. Этот способ используется, когда необходима и достаточна периодическая переориентация изделия для доступа инструмента к месту сварки. Этот ва-

риант наиболее распространён в настоящее время при роботизации операций дуговой сварки.

3)Изделие и сварочный инструмент непрерывно находятся в движении, обеспечивая перемещение сварочного инструмента вдоль линии соединения с одновременным поддержанием зоны сварки во всех точках в заданном, например нижнем, положении. Этот вариант требует контурного взаимно согласованного управления звеньями манипулятора робота и позиционера, т.е. является наиболее сложной системой с точки зрения управления. Он является оптимальным для дуговой сварки изделий малых и средних габаритных размеров со швами сложной формы, так как позволяет производить сварку всех участков в оптимальном, например нижнем, положении, когда допускаются наиболее интенсивные режимы сварки при обеспечении наилучших условий формирования сварного шва.

4)Изделие выполняет все перемещения, необходимые для сварки, а сварочный инструмент закреплён неподвижно. В общем случае этот способ требует применения шестиосного манипулятора изделия, т.е. промышленного робота. Применение этого варианта ограничено грузоподъёмностью сварочных роботов. Он применим при дуговой сварке достаточно жёстких конструкций компактной формы, не требующих крепления в сложных и тяжёлых сборочно-сварочных приспособлениях. Сварка выполняется с помощью стационарно закреплённого сварочного аппарата. При этом один и тот же промышленный робот выполняет как загрузочноразгрузочные, так и сварочные и вспомогательные перемещения.

Для осуществления перечисленных способов взаимного перемещения изделия и сварочного инструмента необходимо наличие устройств высокоточного высокоскоростного позиционирования свариваемых деталей – программно управляемых универсальных позиционеров.

Программно-управляемые универсальные позиционеры (манипуляторы изделия) применяются при роботизированной дуговой сварке для того, чтобы обеспечить выполнение всех швов в оптимальном положении. Грузоподъёмность позиционера изделия в комплексе для сварки в составляет от десятков килограммов до нескольких тонн.

Позиционеры для дуговой сварки могут быть нескольких типов:

-однокоординатный;

-двухкоординатный;

-двухпозиционный поворотный стол.

Однокоординатные позиционеры предназначены для кантования протяженного свариваемого изделия (один габаритный размер значительно больше остальных и составляет несколько метров) относительно сварочного робота, обеспечивая периодическую переориентацию изделия и поддержание свариваемой зоны в оптимальном положении. Такой позиционер (рис. 4.9) состоит из основания 1, на котором крепится ведущий вращатель 2 и ведомый вращатель 3. Вращение детали происходит относительно оси OY. Мировым производителем выпускается целый ряд сварочных однокоординатных позиционеров: WP 500 MS и WP 1000 MS (KUKA) (рис. 4.9), IRBP L (ABB) (рис. 4.13, б).

Рис. 4.9. Однокоординатный позиционер WP 500 MS (KUKA)

Таблица 4.5 Технические характеристики позиционеров WP 500 MS и WP 1000 MS (KUKA)

Двухпозиционные поворотные столы применяются для совмещения во времени сварки одного экземпляра изделия и вспомогательных работ по выгрузке предыдущего экземпляра, загрузке деталей, сборке последующего. Такие поворотные столы могут содержать одноили двухкоординатный вращатель в каждой позиции. Существует несколько типов таких позиционеров, обслуживающих роботизированные технологические комплексы для дуговой сварки: однокоординатные с разворотом на 180° вокруг оси OZ (рис. 4.12. а) (поворотный стол), двухкоординатные с разворотом на 180° вокруг оси OY и вспомогательным вращением детали вокруг оси OY1 (рис. 4.12, б), двухкоординатные с разворотом на 180° вокруг оси OZ и вспомогательным вращением детали вокруг оси OY1 (рис. 4.12, в).

Перемещения частей позиционера по осям управляется системой управления робота с учетом гравитации, инерции и сил сопротивления. Это позволяет за счёт согласованности перемещений манипулятора и позиционера уменьшить цикл сварки и увеличить точность позиционирования. Все позиционеры имеют защитный экран, огораживающий оператора от вредного воздействия сварочной дуги (рис. 4.12 а). В то время, как на одной позиции идёт сварка, на второй выполняются вспомогательные работы (загрузка, разгрузка, сборка и др.).

Z

Z

Z

Примерами позиционеров, используемых для компоновки роботизированных технологических комплексов для дуговой сварки являются:

-позиционер IRBP K (ABB) – двухпозиционный, представляющий собой поворотный стол в горизонтальной осью разворота вокруг оси OY, каждая из двух позиций оснащена однокоординатным манипулятором изделия с вращением детали вокруг оси OY1 (рис. 5.11, б);

-позиционер IRBP R (ABB) (рис. 5.14, д) и DWPV-500-MS (KUKA) –

двухпозиционные, представляющие собой поворотный стол с вертикальной осью вращения вокруг оси OZ, каждая из двух позиций оснащена однокоординатным манипулятором изделия с вращением во-

круг оси OY1 (рис. 5.13, в).

При проектировании РТК для дуговой сварки выполняются следующие правила размещения позиционеров:

-главная ось разворота позиционера должна проходить по границе рабочей зоны робота, в этом случае оператор ни при каких условиях не попадает в рабочую зону;

-циклограмма сварки должна обеспечивать комфортный режим работы оператора, на одну смену деталей должно уходить не менее 4 сек.

-оператор должен иметь свободный и удобный доступ к половине позиционера, на которой производится укладка заготовк;

-оператор должен быть защищен от излучения дуги и брызг расплавленного металла посредством экрана, устанавливаемого на позиционере.

Таблица 5.7 Технические характеристики позиционеров IRBPA (ABB)

Рис. 4.13. Позиционеры для дуговой сварки АВВ

Рис. 4.14. Геометрические характеристики позиционеров IRBP A (ABB)

Рис. 4.15. Геометрические характеристики позиционеров IRBP L (ABB)

IRBC 500C/Index

IRBC 250C/Index

Рис. 4.16. Геометрические характеристики позиционеров IRBP C и IRBP C Index (ABB)

Таблица 4.10 Технические характеристики позиционеров IRBP R (ABB)