Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» Кафедра «Машиностроения и материаловедения» Секция «Оборудование и технология сварочного производства» Дисциплина: «Роботизированные технологические комплексы и автоматические линии в сварке» РЕФЕРАТ На тему: «Роботы фирмы Panasonic для контактной точечной сварки» Выполнил: Амиржанов Д.Е ст.гр ЗС-161 Проверил: стар.пр.: Лосев А.С Омск 2022 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3 1 Краткая история компании Panasonic………………………………………...5 2 Три основных серии роботов Panasonic………………………………………6 3 Классификация роботов для контактной сварки…………………………….12 4 Выбор сварочного манипулятора и приспособлений ………………………15 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….18 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………....21 ВВЕДЕНИЕ Процесс контактной точечной сварки можно охарактеризовать как один из наиболее благоприятных с точки зрения автоматизации. Как правило, задача организации данного техпроцесса сводится к подаче детали в зону формирования сварочной точки или подачи сварочных клещей к детали с той же целью. В основном процесс контактной точечной электросварки характеризуется большим количеством вышеуказанных манипуляций. Здесь естественным решением с точки зрения процесса автоматизации является промышленный манипулятор, способный подавать заготовки к сварочному оборудованию или сварочное оборудование к заготовке в зависимости от пропорций компонентов системы. Наиболее универсальными, а значит простыми и эффективными в применении манипуляторами, служат промышленные роботы. Промышленные роботы имеют в среднем типоразмере грузоподъемность не меньше 200 кг и способны выполнять точные (повторяемость около 0.1 мм) траектории в рабочем радиусе около трех метров. Обладая завидными динамическими характеристиками и компактными размерами данный класс промышленного оборудования идеально подходит для применения в автоматизации процессов электросварки и особенно контактной точечной. Возможно поэтому все мировые авто-концерны применяют на своих конвейерах только промышленных роботов, полностью отказавшись от линейных механизмов. Благодаря тому, что сейчас робототехника ведущих мировых производителей KUKA, ABB, Fanuc, Motoman стала доступна для российских предприятий, у отечественных заводов появились возможности быстро развить свои конкурентные преимущества. 3 Современный уровень развития промышленной робототехники позволяет реализовывать легкую переналадку т.е. смену управляющих программ тем самым использовать робота на различных типоразмерах изделий, что в свою очередь означает возможность применения робота не только в условиях массового и\или серийного производства, но и в случаях ограниченного выпуска продукции вплоть до единичного. Кроме того роботы теперь доступны по своей стоимости и позволяют расчитывать на возврат произведенных инвестиций в короткое время. Излишне указывать не то, что кроме увеличения производительности участка в сравнении с трудом человека существенно возрастает качество продукции, оптимизируются затраты, исключается зависимость функционирования предприятия от кадрового состава. 4 1 Краткая история компании Panasonic Слоган компании Panasonic - «ideas for life» - подразумевает создание концептуальных идей о том, как улучшить жизнь людей, как сделать ее более удобной, безопасной, насыщенной и интересной. Мы реализуем наши идеи в производстве товаров самого широкого ассортимента – аудио и видео электроники, проекторов, плазменных панелей, телевизоров, информационного и коммуникационного оборудования, бытовой техники и комплектующих – всего того, что неустанно повышает качество жизни. Но наши товары – это нечто большее, чем просто предметы обихода. Мы стараемся создавать нематериальную ценность для пользователей нашей продукции, гарантируя им надежность и безопасность, уверенность и комфорт. Для компании Панасоник взгляд на будущее развития цифровых технологий определяется потребностями и запросами ее деловых партнеров, заказчиков и миллионов потребителей во всем мире, ежедневно использующих ее продукты. Мы помогаем людям жить более полной жизнью, создавая возможности для более продуктивной работы и помогая каждому человеку пользоваться плодами технического прогресса. 21-й век требует от нас всестороннего осмысления перспектив развития новых технологий. Подход фирмы Panasonic к этим проблемам по-прежнему твердо держится на принципах, сформулированных ее основателем Коносукэ Мацусита (Konosuke Matsushita). Он основал компанию в 1918 году, разработав электрический улучшенный патрон. Результатом этого простого и изящного изобретения стало возникновение одной из крупнейших в мире компаний по производству электроники. Создав компанию Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Коносукэ Мацусита никогда не забывал о значении потребностей и нужд своих клиентов и потребителей в целом. Компания Panasonic продолжает работать под лозунгом "Клиент всегда на первом месте", создавая изделия, которые 5 позволяют отвечать все новым и новым вызовам времени как в бизнесе, так и в повседневной жизни. Panasonic помогает нам наслаждаться, всем что может предложить жизнь в современном мире. Ее название стало синонимом инноваций, качества, эффективности и простоты использования. В условиях стремительного технологического прогресса, в зарождающемся обществе цифровых сетей и систем, разработки компании Panasonic играют все более важную роль. Основой этого успеха служит творческий потенциал и полная отдача своему делу нашей команды по всему миру. Мы приветствуем позитивные изменения, преобразующие мир вокруг нас. Присоединяйтесь к нам на этом пути. Компания Panasonic Соrporation, наиболее известная своими торговыми марками Panasonic, National, Technics и Quasar, является мировым лидером в разработке и производстве бытовой электроники и электронного оборудования для широкого круга потребителей, бизнеса и промышленности. Штаб-квартира компании находится в Осаке (Япония). Panasonic является также одним из крупных производителей промышленных роботов и сварочного оборудования. На текущий момент в мире продано свыше 40 000 сварочных роботов Panasonic. Кроме сварочного направления компания начала осваивать и производство универсальных манипуляторов для решения различных производственных задач. 2 Три основных серии роботов Panasonic На сегодняшний день сварочные роботы представлены у каждого крупного производителя промышленных роботов. Компания АЛЬФА ИНЖИНИРИНГ предлагает вам ознакомиться с нашим предложением промышленных роботов FANUC для сварки и перемещения. 6 Рис. 1 - Серия Tl, TM, робот манипулятор. На сегодняшний день роботы Panasonic представлены в трех сериях: серия TM, серия TL и серия роботов манипуляторов. Роботы для сварки Panasonic серии TM – это новое поколение сварочных роботов данной компании. Каждая модель роботов данной серии представлена двумя модификациями с внутренней и наружной прокладкой кабеля. Сварочные роботы Panasonic серии TM комплектуются жесткой рукой и улучшенным высокоэффективным сервомотором, что обеспечивает точное и плавное позиционирование сварочной горелки. Сварочные роботы Панасоник серии TL имеют рабочий диапазон 2 метра. В сравнении с более ранними моделями роботы Panasonic серии TL имеют более высокую скорость перемещения в основных осях. Сварочные манипуляторы Panasonic серии TL отличает интегрированный механизм подачи проволоки, улучшенная система размещения кабелей у основания манипулятора, новый механизм фиксации горелки и многое другое. Роботы манипуляторы Panasonic дополняют модельный ряд сварочных роботов данной компании. Они имеют грузоподъемность от 80 до 200 кг и досягаемость до 2,66 м. Они оптимально дополняют сварочные роботы Панасоник в случае, если требуется перемещение заготовки между сварочными позициями. 7 Роботы Panasonic серии G3 TAWERS MIG Сварочные роботы серии G3 с шестью степенями свободы оснащены современным эргономическим манипулятором и усовершенствованными сервомоторами с высококачественными алгоритмами контроля. Именно эти принципиальные отличия делают модельный ряд G3 на 50% более быстрым и точным предшествующих поколений роботов. TAWERS - самое новое поколение роботов от Panasonic. С целью обеспечения максимальной надежности и быстродействия, контроллеры TAWERS оснащены интегрированным источником сварочного тока и сверхмощным 64-битным промышленным RISC-процессором. Именно TAWERS являются первыми в мире роботизированными системами, которые полностью управляются программным обеспечением. Один контроллер TAWERS позволяет выполнять сварку во всех известных на сегодня режимах (MIG/MAG/TIG, включая импульс) и в революционно новом режиме SP-MAG. Робототехнический комплекс состоит из манипулятора с шестью степенями свободы, контроллера, источника сварочного тока (с соответствующей горелкой и механизмом подачи проволоки), а также, дополнительных устройств перемещения и позиционирования (т.н. внешние оси). Вся система устанавливается на общей жесткой платформе, чтобы гарантировать наивысшую точность работы. На платформе монтируется все оборудование, включая вращатели и оснастку ( кондукторы), электропроводка, датчики и т.д. 8 Основные характеристики контроллеров: мгновеннное изменение сварочных параметров без прерывания дуги; улучшенная производительность благодаря таким стандартным функциям, как редактирование программ "находу", перенос траекторрии сварочного шва при изменении положения точки начала сварки и др.; максимальное количество осей: 27 (6 осей робота + 21 дополнительное устройство); одновременное управление 3-мя роботами; одновременное управление 5-мя источниками сварочного тока; ограничение памяти: 40 000 программных пунктов; количество входов - 40 (расширяемо до 504), выходов 40 ( до 504). Сварочный навигатор Простейший способ быстро найти оптимальные параметры сварки. Просто укажите тип соединения, а также толщину материала T1+T2. Все готово! Система сама подберет оптимальные параметры сварки. Серии роботов Panasonіc G3 и TAWERS доступны в пяти разновидностях манипулятора ТА (сварка CO2/MAG/MIG/TІG) и двух разновидностях манипуляторов ТВ CO2/MAG/MIG интегрирована в манипуляторов состоят в (сварочная шестую размерах горелка ось). рабочей для Основные зоны и сварки отличия максимальной грузоподъемности. Программируемые вращатели-позиционеры PanaDіce предназначены для позиционирования и вращения деталей с целью достижения самого оптимального положения шва относительно сварочной горелки, увеличения доступности и обеспечения максимальной эффективности сварки. 9 При комбинировании разных моделей PanaDіce можно обеспечить различные варианты позиционирования деталей и их перемещения одновременно с перемещением сварочной горелки. При помощи специального программного обеспечения выполняется гармонизация совместных движений манипулятора робота и внешних осей, как на участках сварки, так и при перемещении горелки между швами. Panasonic range Новая модель вращателя-позиционера PanaDіce серии RJS с двумя осями вращения объединяет в себе непревзойденную компактность и большую мощность. Благодаря этим качествам значительно возрастает производительность, а также эффективность и надежность совместной работы с другим оборудованием сварочного комплекса. Этот вращатель выпускается в двух вариантах грузоподъемности (300 и 500 кг). Каждая ось вращения управляется контроллером, это позволяет достичь самых оптимальных условий сварки. PerformArc Исходя из индивидуальности каждого робототехнического комплекса, а также, свойственную ему гибкость и универсальность, Panasonic предлагает стандартные модульные роботизированные сварочные ячейки PerformArc. Panasonіc PerformArc - роботизированные ячейки, полностью собранные в Японии на собственном заводе компании, поставляются "под ключ" Сварочные ячейки PerformArc спроектированы для эффективного качественного решения разнообразных производственных задач. Они обеспечивают применение широкого диапазона габаритов деталей и их позиционирования с учетом эффективной рабочей зоны - пришлите нам трехмерную модель Вашего изделия и мы подберем лучшее решение для Вас. Все системы PerformArc изготавливаются и тщательно тестируются на заводе Panasonіc в Японии. Благодаря этому сварочная ячейка, 10 смонтированная на общей платформе, быстро запускается в работу на предприятии заказчика без каких-либо дополнительных сложных работ. Система трехмерного проектирования роботизированных сварочных комплексов и их программирования Panasonic DTPS Для проектирования робототехнических комплексов с обязательной привязкой к решению конкретных задач производства, а также для расчета основных рабочих параметров, проекирования используется система и трехмерного программирования. DTPS (Desk Top Programmіng & Sіmulatіon System) - система трехмерного моделирования, программирования и симуляции робототехнических комплексов. При помощи интегрированных средств автоматического проектирования (CAD) достигается соединение различных компонентов и импортирование трехмерных моделей деталей и устройств, спроектированных в других CAD-системах. В базу данных пакета DTPS включены все робототехнические компонентыPanasonіc. В DTPS есть возможность оптимизировать и редактировать уже существующие программы для дальнейшего их использования уже внедренным робототехническим комплексом. 11 3 Классификация роботов для контактной сварки Наряду с преимущественной роботизацией точечной контактной сварки известны единичные примеры роботизации операций шовной (роликовой) сварки с помощью головки для роликовой сварки, устанавливаемой на такие же роботы для точечной контактной сварки. Имеется возможность роботизации загрузочно-разгрузочных работ на специализированных машинах с помощью простейших роботов. Ниже рассматриваются только роботы для точечной контактной сварки. Робот состоит из многозвенного манипулятора, системы управления и рабочего инструмента, которым может быть сварочный инструмент (сварочные клещи, сварочный пистолет, головка для роликовой сварки) или захват для взятия и перемещения свариваемых деталей, а также собранного под сварку изделия или готовой сварной конструкции. Они имеют от двух до шести степеней подвижности и строятся в прямоугольной, цилиндрической, сферической и угловых системах координат. Роботы с двумя—четырьмя степенями подвижности применяют для сварки изделий простой формы, например плоскостных конструкций. Они являются специализированными, поскольку пригодны для ограниченного круга операций, в отличие от универсальных пяти-шестикоординатных, запрограммированы на выполнение которые практически могут любой быть задачи. Классификация роботов для точечной контактной сварки приведена на рис. 2. По способу осуществления относительного перемещения сварочного инструмента и изделия различают следующие роботы для контактной точечной сварки: перемещающие сварочный инструмент относительно изделия, не меняющего своей ориентации или меняющего ее периодически (подавляющее большинство); удерживающие изделия на протяжении всей операции и перемещающий его относительно электродов после сварки каждой точки или группы точек, выполняя последовательную подачу различных участков изделия под электроды; выполняющие загрузку заготовок (по 12 отдельности или собранных под сварку) в сварочную машину и выгрузку изделия после сварки. Рис. 2 - Классификация роботов для точечной контактной сварки. Рассматриваемые роботы оснащают цикловыми или числовыми системами программного управления. Числовое управление, в свою очередь, может быть позиционным или контурным. При точечной контактной сварке применяют преимущественно числовое позиционное управление, но при наличии контурного управления значительно упрощается программирование обхода препятствий. При шовной (роликовой) сварке швов сложной формы требуется контурное управление. При загрузке-разгрузке роботом сварочной машины применяют цикловые системы управления, которые в некоторых случаях используют и при роботизации процесса сварки при небольшом числе 13 точек в случае расположения их на одной или нескольких параллельных прямых, либо по окружности. В качестве сварочного инструмента в роботах чаще всего применяют сварочные клещи и пистолеты. Сварочные клещи обычно имеют одну пару электродов, но для сварки симметричных деталей используют сдвоенные клещи с двумя парами электродов, иногда даже с механизмом для автоматического изменения расстояния между этими парами. Для увеличения производительности робота иногда необходимы встроенные клещи — с тремя парами электродов. В клещах всех типов усилие сжатия электродов замыкается в этом механизме и на робот не передается. Поэтому полезные усилия, развиваемые роботом для контактной точечной сварки, 600... 1000 Н. Сварочные пистолеты бывают одноэлектродные — с двухсторонним подводом сварочного напряжения (к электроду и к медной подкладке) и двухэлектродные — с подводом сварочного напряжения к этим электродам. При применении сварочных пистолетов усилие сжатия воспринимается манипулятором робота. Роботы для сварки пистолетами рассчитывают на усилие менее 5000 Н, они имеют очень жесткую конструкцию 14 4 Выбор сварочного манипулятора и приспособлений Для контактной точечной сварки я выбрал робот Panasonic HS-165G3. Рис.3 - Робот Panasonic HS-165G3. Краткие характеристики Cпециализация: Универсальный Тип запястья: Классическое запястье Количество осей робота: 6 Досягаемость: 2660 мм Грузоподъемность: 165 кг Точность \ повторяемость : 0.25 мм Вес манипулятора: 1250 кг Страна-производитель: Япония 15 Рис.4 - Размеры и диапазоны движения Panasonic HS-165G3. В качестве сварочных клещей будут использованы X – образные клещи DeltaSpot, рисунок 5. В сварочных клещах DeltaSpot используется подвижная контактная лента. Контактная лента обеспечивает защиту поверхности сварочных электродов и повторяемость процесса. Основные характеристики клещей DeltaSpot X800; – вылет электродов 800 мм; – максимально давление электродов 3 кН; – масса 125 кг. Рис. 5 – Роботизированные клещи для контактной – точечной сварки DeltaSpot X800 16 Сварочное оборудование включает в свой состав клещи с гибким кабелем, источник питания с контактором и переключателем ступеней, систему охлаждения и пневматическую аппаратуру. Клещи крепятся в «схвате» робота и могут перемещаться по нескольким координатам, проникая внутрь ограниченных пространств, часто не доступных для человека. Весьма остро стоит проблема массы и габаритных размеров клещей, а также гибкости кабелей. Известны роботы с грузоподъемностью (массой клещей) от 15 до 100 кг. Источник питания может располагаться на «руке» робота, и в этом случае его массу также ограничивают, но обычно размещается на полу вблизи от робота. В любом случае полезны энергетически эффективные источники постоянного тока с выпрямлением во вторичной цепи, и особенно инверторные. Наконец, комплекс может быть дополнен механическим оборудованием, например автоматическим манипулятором свариваемого изделия для установки его в удобное для сварки положение. Система программного управления роботом задает траекторию перемещения клещей от точки к точке, а также управляет циклом и режимом сварки. Программирование может выполняться методом обучения, когда оператор пошагово задает координаты точек и моменты включения клещей с одновременным контролем реальных перемещений и включений. Однако более эффектив но внешнее программирование, при котором программы разрабатываются на специализированном компьютере на машинно- ориентированном языке. 17 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Применение роботов, комплексных линий, гибких производственных систем является одним из основных направлений автоматизации точечной контактной сварки в условиях серийного, крупносерийного и массового многономенклатурного производства тонколистовых конструкций, особенно в автомобилестроении и производстве бытовой техники. Анализ состояния робототехники для контактной сварки за последние годы позволяет отметить следующие тенденции развития этого направления: 1. Благодаря быстрому развитию манипуляторов роботов и их системы управления пятикоординатные универсальные роботы почти полностью вытеснены шестикоординатными, которые обеспечивают большую мобильность сварочному инструменту, необходимую для сварки сложных тонколистовых конструкций автомобилестроения. Вместе с этим при сварке плоскостных конструкций бытовой техники находят применение специализированные роботы с двумя-тремя подвижностями, как правило модульной конструкции, более простые, чем универсальные шестикоординатные, и потому менее дорогостоящие. 2. В связи с тем, что время сварки одной точки весьма мало, значительную роль в повышении производительности робота для контактной точечной сварки играет скорость его маршевых перемещений, а также ускорение при разгоне и торможении. Поэтому сохраняется тенденция повышения скоростей и ускорений роботов для точечной контактной сварки. Кроме этого, для снижения динамических нагрузок в процессе манипулирования все шире применяется оптимизация закона разгонаторможения с учетом текущей конфигурации робота. 3. Вследствие расширения применения в роботах для точечной контактной сварки вентильного привода с бесколлекторным двигателем и асинхронного глубокорегулируемого привода следует ожидать скорейшего полного отказа от пневмо- и гидроприводов. 18 4. Развитие систем управления роботами происходит в направлении упрощения программирования, диагностики и устранения сбоев и отказов. Развиваются системы внешнего программирования, позволяющие сократить время простоя роботов при переходе на новые изделия и повысить безопасность работы. 5. Методы и средства геометрической адаптации роботов для контактной точечной сварки менее развиты по сравнению с методами и средствами роботов для дуговой сварки, так как точность подготовки и сборки тонколистовых конструкций достаточно высока, а допустимые отклонения места простановки сварной точки от запрограммированного может быть достаточно высокой по сравнению с дуговой сваркой. Поэтому дальнейшего повышения точности позиционирования роботов для контактной сварки в ближайшее время не требуется. 6. В совершенствовании нуждаются вспомогательные устройства, обеспечивающие работу роботов без обслуживания в течение длительного времени (одну-две смены): устройство автоматической смены инструмента, автоматической зачистки электродов и другие, повышающие степень автоматизации и гибкость технологического оборудования. 7. В области практического применения роботов для контактной сварки следует ожидать: а) дальнейшей концентрации роботов при сварке одного изделия на одной позиции, в том числе и за счет использования механизмов глобального перемещения, что увеличивает производительность рабочего места и сокращает потребность в производственных площадях; б) повышения производственной гибкости робототехнологических комплексов, роботизированных линий и гибких производственных систем вплоть до обеспечения сварки различных модификаций сварных конструкций в произвольном порядке без вмешательства рабочих; 19 в) более комплексной автоматизации и роботизации производства сварных конструкций, включая сборочные, контрольные, транспортные, складские операции, нанесение покрытий и т. д. 20 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1) https://ozlib.com/1060714/tehnika/robotizatsiya_tochechnoy_svarki 2)_https://ozlib.com/877878/tehnika/perspektivy_razvitiya_robotov_kontakt noy_svarki 3) http://robotforum.ru/assets/files/Panasonic/Panasonic_Handlingrobot_HSSeries.pdf 4) http://weldzone.info/oborudovanie/automation/134-contact-welding/706klassifikacziya-robotov-dlya-kontaktnoj-svarki 5) http://rus-robot.com/primeneniya/roboty_dlya_kontaktnoj_svarki/ 6) https://research-journal.org/technical/osnovnye-prisposobleniya-i- oborudovanie-dlya-avtomatizirovannoj-sborki-svarki-bakov/ 7) https://www.robomatic.ru/robots/panasonic-yaponiya 21
