Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Дисциплина «Электрооборудование сварочного производства» Реферат На тему: «Сварочные промышленные роботы» Выполнил: студент АВШ гр. А 19-ЭТУз(Т) Михалицын А. Е. Проверил: Бадугин Д.А. Нижний Новгород 2022 г. Содержание 1. Общее описание ........................................................................................... 3 2. Выбор и применение .................................................................................. 4 3. Система энергоснабжения и управления ............................................... 7 4. Система безопасности ................................................................................ 8 5. Как работает сварочный робот ................................................................ 9 6. Типы сварки. ............................................................................................. 10 Лазерная сварка:....................................................................................... 10 Дуговая сварка: ........................................................................................ 10 Точечная сварка: ...................................................................................... 11 Газовая: ..................................................................................................... 12 7. Заключение ................................................................................................ 14 2 Общее описание Промышленный робот — предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе манипуляционный робот, т. е. автоматическое устройство, состоящее из манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, которое формирует управляющие воздействия, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора. Применяется для перемещения предметов производства и выполнения различных технологических операций. В литературе на русском языке получило распространение следующее определение промышленного робота, это — «автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего перепрограммируемого несколько устройства степеней подвижности, и программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций». В данном реферате речь пойдет о промышленных роботах немецкой компании Kuka Roboter. 3 Выбор и применение Сложность выбора часто заключается не в том, чтобы узнать, нужен ли робот вообще, а в том, какие из имеющихся задач лучше всего подходят для улучшения производительности данного производства с помощью роботизации. Инновационный подход KUKA заключается в том, чтобы не искать задачу для роботов, а разделить производственный цикл на задачи, под которые уже адаптировать роботов. По данным Международной федерации робототехники, продажи роботов выросли более чем на 6% за последний год и аналитики ожидают не менее 12% роста рынка до 2022 года. Все больше и больше компаний во всех отраслях ищут робототехнические решения для увеличения эффективности производственных мощностей, снижения затрат и повышения безопасности работников. Современные промышленные роботы стали умнее и быстрее, они легко адаптируются к различным типам задач и работают совместно с человеком. Обладая передовыми возможностями машинного зрения и сенсорами, роботы могут выполнять такие сложные задачи, которые были невозможны для них даже несколько лет назад. Взгляните на все сферы производства, как на цели для роботизации. Некоторые области все еще могут показаться слишком сложными и нереалистичными, но с помощью новейших технологий многое стало возможно. Исторически роботы выполняли повторяемые задачи и были отгорожены от людей. Сегодня роботы могут безопасно работать рука об руку с людьми, в совместной рабочей среде. Роботы, постоянно обрабатывая информацию об окружающем пространстве, повышают безопасность рабочих 4 и обеспечивают открытую, адаптивную, легко настраиваемую производственную коллаборацию. Лучшей областью для применения робототехники являются производственные условия представляющие опасность для работников. Например, роботы могут переносить тепловую и агрессивную химическую среду гораздо лучше, чем люди. Правильно спроектированная рабочая зона минимизирует воздействие опасных факторов и повышает безопасность работников. При выборе типа промышленного робота следует учитывать пять критериев: Грузоподъемность промышленного робота должна быть больше, чем общая масса полезной нагрузки, включая вес дополнительных частей на конце манипулятора (например, конечного эффектора). Рабочее пространство робота включает в себя не только расстояние между роботом и продуктами, но также пространство для движения его механизмов. Исходя из этого необходимо определить, какое место доступно на производственной линии для установки робота. Это особенно важно при внедрении роботов в существующих крупных цехах. При Скорость промышленных роботов имеет огромное значение. проектировании линии, спрогнозируйте потенциальное увеличение всей производственной линии и увеличьте пропускную способность средств доставки и перемещения деталей, чтобы производственная логистика не стала узким местом. Точность и повторяемость должны обеспечивать долговременную эксплуатацию без частых настроек. Тем не менее, 5 время от времени роботы будут нуждаться в юстировке и технологическом обслуживании. Необходимо учесть это, чтобы избежать простоя цеха из-за вывода из эксплуатации какого-либо устройства. 6 Система энергоснабжения и управления Разнообразие роботов KUKA огромно. Но системы энергоснабжения спроектированы таким образом, что все модели одного семейства роботов могут быть оснащены унифицированным комплектом энергоснабжения. Это облегчает планирование энергосистем предприятия, снижает затраты на настройку и увеличивает безопасность обслуживания. Для управления роботом нужна специализированная стойка, в которой собрано огромное количество электроники, которое отвечает за управление и выполнения заданных операций. Пульт управления, с помощью которого оператор может взаимодействовать с логической системой, для него отдельно размещен ПК с жестким диском и определённым ПО. Итак, выходит, что все команды для управления промышленным роботом подаются при помощи пульта управления, но что же происходит внутри для определённого заданного перемещения. Именно поэтому роботы называются логическими, так как получается, что робот общается входами и выходами с программируемым логическим контроллером в нашем случае серии Siemens Simatic S7-400. Запоминая нужные сигналы в определённых ячейках памяти и основываясь на написанной логике и проверяя наличие нужных сигналов и разрешений, начинает движение по заданной траектории в заранее прописанной системе координат относительно выбранной точки – точки начала или отсчёта. Так робот может иметь до 7 осей управления, то есть имеет семь асинхронных двигателей, к которым соответственно нужны привода, которые тоже размещаются в стойке управления, в зависимости от мощности и грузоподъёмности робота они устанавливаются индивидуально, на основе расчетов или паспортных данных по току. 7 Система безопасности На любом производстве одной из главных задач является безопасность трудящихся, таким образом и в логику программируемого робота можно добавить нужные условия, при которых вся автоматическая линия будет останавливаться для предотвращения несчастных случаев и травм. Так можно обязательным условием для движения и перемещения робота является наличие зоны безопасности, которая оснащена дверью с щеколдой на основе геркона, так когда дверь закрыта, магнит видит это и дает сигнал с 1 в определённую ячейку памяти, сигнал передается роботу, он считывает его и как бы получает разрешение для движения, таким образом открыв линию во время процесса, всё остановится и травм получится избежать, так это машина и она не видит человек стоит рядом с ней или другая машина, она выполняет заданное ей перемещение точно до градуса, а если сходит с нужной траектории, хоть на сотую этого градуса, то тут же останавливается, не может быть такого, что робот сошёл с ума и врезался во всё, что видел, ему может только кто-то помочь. Но и тут есть своя система безопасности. Каждый пульт манипулятор имеет как автоматический режим, когда робот двигается по заданной ему программе и человек не может воздействовать на его траекторию, может только изменить его скорость движения, есть также и ручной режим, где можно управлять всеми осями и перемещать робота в каждой плоскости, для этого нужен специальный ключ, который есть у обслуживающего персонала, который вызывается при неисправности, так как оператор следит за процессом и не является программистом и не имеет нужных полномочий и ответственности, так как незнающий человек может одним нажатием симулировать аварию на производстве, что будет очень и очень дорого стоить производителю, так как техника очень дорогая, но при этом надежная. В моем случае, она используется при сборке и сварке легковых автомобилей Volkswagen Skoda, при таким большом и масштабном производстве, автоматические линии Kuka в полной мере показывают свою экономичность и целесообразность, а также то как быстро они окупаются. 8 Как работает сварочный робот Сварочные роботы позволяют автоматически создавать металлические конструкции любой сложности: от велосипедной рамы до целого моста. Разнообразие моделей и возможность написать любое ПО для них способствуют тонкой кастомизации устройств под самые сложные проекты. Принцип работы устройств зависит от их типа, но всех роботов объединяет похожее строение. Основу механизма составляет “рука” — нескольких металлических балок, соединённых с помощью подвижных элементов. На конце манипулятора находится рабочая головка, которая и осуществляет сварку. Рука подвижна — чем больше на ней “суставов”, тем более сложную работу она способна выполнять. К устройству крепится оптический наводчик, позволяющий точно выбирать место для наложения шва. Робот подключен к пульту управления, в котором установлено соответствующее ПО. Оно пишется для каждого проекта отдельно, что позволяет тонко кастомизировать возможности машины. 9 Типы сварки. Лазерная сварка: Лазерная сварка автомобилестроения до применяется во конструирования многих космических областях: от кораблей. Её используют для создания деталей среднего и крупного размера. Во время сварки лазер нагревает материал до температуры плавления. Луч фокусируется с помощью оптики и во время движения по прямой создаётся сварной шов. Для защиты от окисления используется инертный газ, обычно аргон. Лазерная технология сочетается с другими видами соединения: точечной сваркой, склейкой и герметизацией. Преимущества лазерной сварки: Небольшие затраты, благодаря большой скорости соединения и высокому КПД; Надежность — металл не подвергается ударам, не деформируется и не трескается; Большая глубина шва при незначительной ширине. Дуговая сварка: Дуговая сварка — это обобщённый термин, включающий в себя такие методы, как MIG, TIG, MMA и другие. Во время работы устройства между электродом и металлом образуется электрическая дуга, которая расплавляет материал заготовки на свариваемых краях. Электрод может быть нерасходуемым и расходуемым. Во втором случае он плавится вместе с материалом и образует сварной шов. 10 Наиболее популярным методом дуговой нерасходуемой сварки является TIG с вольфрамовым электродом. Поскольку элемент не расплавляется, для защиты металла от окисления используют инертный газ, обычно аргон. Главная проблема таких роботов — ПО, способное заставить машину правильно выполнить соединение деталей. Лучшие дуговые машины выпускают Kuka, Fanuc, Hanwha. Точечная сварка: Роботизированная точечная сварка — это самый распространённый вид контактной сварки Он применяется в производстве большинства металлических изделий. Чаще всего роботы осуществляющие точечную сварку применяются в автомобильной промышленности, для соединения нескольких металлических листов. Но и в других отраслях такие машины востребованы. 11 Автоматизация точечной сварки — это быстрое, простое и недорогое решение. Роботы позволяют сэкономить на рабочей силе и времени производства. Точечная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу её технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей. В процессе сварки ток проходит от одного электрода к другому через металл заготовок. Газовая: Газовая сварка — один из самых популярных видов соединения металлов в промышленности. Она легко интегрируется в роботизированные системы, поэтому автоматические устройства уже давно вошли в массовое производство. Благодаря роботам этот тип сварки — самый быстрый из существующих. Технология газовой сварки заключается в том, что кромки свариваемых деталей нагреваются газокислородным пламенем и расплавляются, зазор 12 между ними заполняется металлом присадочной проволоки, вводимой в зону нагрева. Газовое пламя расплавляет участок, шириной в 2,5—3 раза, превышающий глубину. Преимуществом такого вида сварки является быстрое схватывание материала. Во время работы устройства газ непрерывно подаётся к сварочному наконечнику. Получается пламя, которое и служит источником нагрева. Металл раскаляется до температуры 2500-3000 градусов. Сварочные роботы способны действовать в любом положении, что добавляет процессу гибкости. В современных устройствах есть защита от вредных паров, сварные швы обладают большой прочностью, а КПД машины позволяет извлекать из нее максимум пользы. 13 Заключение Современное производство невозможно представить без систем автоматизации вообще и роботов в частности. Они способствуют повышению производительности и уменьшению накладных расходов, делая продукцию доступнее и качественнее, а также способствуют повышению качества итоговой продукции, так к примеру, примеру при дуговой сварке рука человека не может двигаться с заданной скоростью и углом нужное расстояние, в то время как робот может ехать так как напишет это человек в программе с минимальной погрешностью, выдав по итогу идеальный шов. Также человек переходит из разряда рабочего персонала в наблюдающий и контролируемый персонал, повышает свою квалификацию и может по месту корректировать программу робота для более точных сварных соединений. 14
