Применение устройств автоматизации при сварке роботами

 

Все рассмотренные выше устройства применяют при технологической и геометрической адаптации. При технологической адаптации отклонения геометрических параметров соединения, а также погрешности формы свариваемых изделий компенсируют, изменяя технологические параметры (скорость подачи электродной проволоки, напряжение дуги, параметры колебаний горелки, скорость сварки). При технологической адаптации слежение за геометрией линии соединения выполняется путем оценки изменения электрических параметров (тока, напряжения дуги) при сварке или измерения геометрии сборки стыка специализированными датчиками контактного или бесконтактного типа.

При геометрической адаптации подстройка к фактическому положению линии сварки проводится путем непрерывного наблюдения (в реальном времени) за траекторией сварного шва. На основе этих наблюдений устройство управления предупреждает ошибочные движения и корректирует форму кривой, запрограммированной в процессе обучения ПР. Геометрическая адаптация применяют чаще, чем технологическую.

Для слежения за прямолинейными траекториями стыков при дуговой сварке широко применяют тактильные датчики. Применение их обычно ограничивается формой разделки кромок и типом соединения (V-образный и угловые швы).

Индуктивные датчики используют как для слежения за траекторией шва, так и для определения его положения по взаимному расположению соединяемых деталей. Анализ получаемых от таких датчиков сигналов дает подробную информацию о расположении стыка и расстояния горелки о соединяемых поверхностей. Для слежения за стыком угловых соединений применяют два взаимно перпендикулярных щупа. Применение индуктивных датчиков осложняется их повышенной чувствительностью к температурным изменениям, поэтому чаще их используют для предварительного выявления траектории шва при обучении ПР.

Наиболее простым и надежным способом слежения за стыком при сварке с ПР является способ, при котором в качестве сенсорного элемента используют сварочную дугу. Особенно эффективен способ при сварке угловых швов и швов с V-образной разделкой. Сущность способа была изложена в 3.4.

Для слежения за стыком при дуговой сварке применяют системы с лазерными излучателями. При сварке неплавящимся электродом используют два параллельных лазерных луча, которые направляют на стык перед горелкой на расстоянии 7,6 мм от нее. Получаемая таким образом информация о состоянии сварочной ванны используется для регулирования сварочного тока. Для сварки плавящимся электродом разработана также лазерная система трехмерного слежения за стыком, имеющая две встроенные в горелку камеры, одна из которых следит за траекторией и расстоянием горелки от детали, а другая контролирует геометрию сварочной ванны и осуществляет адаптивное управление параметрами режима сварки. При этом информация о ходе процесса при выполнении нахлесточных, угловых и стыковых соединений при толщине материала 0,7…3,0 мм может корректироваться 5 раз в течение одной секунды при скорости сварки до 0,02 м/сек.

Для контроля глубины проплавления при сварке неплавящимся электродом используют оптические радиационные сенсоры на базе группы фотодиодов, считывающие информацию состоянии обратной стороны шва и подающие сигнал корректировки величины сварочного тока. Такие сенсоры применяют при изготовлении конструкций типа радиаторов.

Высокая эффективность робототизированного производства может быть обеспечена совмещением во времени операций сварки одного изделия с операциями установки, сборки и транспортировки другого, а также при организации многоместного обслуживания крупногабаритных изделий.

Библиографический список

 

1. Гладков Э.А. Управление процессами и оборудованием при сварке: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Э.А. Гладков. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 432 с.

2. Автоматизация сварочных процессов: учеб. пособие / под ред. В.К. Лебедева, В.П. Черныша. – Киев: Вища шк., 1986. – 394 с.

3. Сварочные роботы / Под ред. Г. Гердена. – М.: Машиностроение, 1988. – 288 с.

4. Сварка. Резка. Контроль: Справ.: В 2 т / Н.П.Алешин, Г.Г. Чернышов, А.И. Акулов и др.; Под ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышова. – М.: Машиностроение, 2004. – 1087 с.

5. Теория автоматического управления / п/ред. Соломенцева Ю.М. / Учебник – М.: Высшая школа, 2003. – 270с.

6. Мухин В.Ф. Управление техническими системами: Конспект лекций. – Омск: ОмГТУ, 2005. – 68с.

 

Содержание

 

Предисловие. 3

Введение. 4

1. Общие сведения об автоматизации сварочных процессов и автоматическом регулировании сварочного оборудования. 7

1.1. Объекты автоматизации. 7

1.2. Автоматические регуляторы в сварочном оборудовании. 10

1.3. Автоматическое управление режимом в источниках питания для дуговой сварки. 17

2. Системы автоматического регулирования в оборудовании для дуговой
сварки. 23

2.1. Система автоматического регулирования дуговой сваркой плавящимся электродом саморегулированием (АРДС) 23

2.2. Система автоматического регулирования напряжения дуги для сварки плавящимся электродом (АРНД СПЭ) 28

2.3. Система автоматического регулирования для сварки неплавящимся электродом (АРНД СНЭ) 33

2.4. Системы автоматического регулирования вылета электрода (АРВ) 38

2.5. Системы автоматического регулирования глубины проплавления при сварке стыковых швов. 40

2.6. Системы блоков автоматического регулирования для сварки. 42

3. Системы ориентации сварочной головки на линию соединения. 44

3.1. Следящие системы с копированием линии соединения. 44

3.2. Системы непрямого действия с электромагнитными бесконтактными датчиками 48

3.3. Следящие системы с оптоэлектронными датчиками. 53

3.4. Следящие системы с дуговыми датчиками. 56

3.5. Системы программного управления сварочным оборудованием. 60

4. Автоматизация электрошлаковой сварки. 70

4.1. Электрошлаковый процесс как объект управления. 70

4.2. Системы регулирования тока и напряжения при ЭШС.. 71

4.3 Регулирование уровня металлической и шлаковой ванн. 72

4.4. Регулирование режима ЭШС в функции сварочного зазора. 76

4.5. Применение информационно-измерительных систем при ЭШС.. 78

5. Автоматизация контактной сварки. 80

5.1. Точечная и шовная сварки как объект управления. 80

5.2. Программное управление точечной и шовной сваркой. 85

5.3. Типовые регуляторы времени и циклов сварки. 87

5.4. Системы автоматического регулирования процессом контактной точечной и шовной сварки. 91

5.5. Управление контактной стыковой сваркой. 94

6. Применение промышленных роботов при дуговой и контактной сварках. 98

6.1. Особенности применения промышленных роботов при сварке. 98

6.2. Применение устройств автоматизации при сварке роботами. 109

Библиографический список. 111