Роботизация процессов дуговой сварки


Стремительное развитие роботизации дуговой сварки стало возможным благодаря бурному развитию систем микропроцессорного управления движением исполнительного органа робота, разработки высокоточных приводов движения и применению сварки в защитных газах.
Автоматизация процессов дуговой сварки с помощью промышленных роботов даёт технико-экономические преимущества по сравнению с механизированной сваркой. Благодаря увеличению скорости холостых и установочных перемещений рабочего инструмента уменьшается продолжительность цикла изготовления изделий на 30-50% при одновременном увеличении доли машинного времени сварки в общем технологическом цикле с 30 до 80%.
В отличие от традиционных методов автоматической сварки (жёсткая автоматизация), применение роботов позволяет выполнить сварные швы с любой конфигурацией линии соединения, в различных пространственных положениях и изменять параметры режима в процессе сварки, что способствует применению наиболее экономичных производительных режимов сварки при оптимальном формировании швов. Именно поэтому роботизация дуговой сварки представляется как одно из перспективных направлений развития сварочного производства. Вместе с тем одной их серьёзных проблем, с которыми приходится сталкиваться при роботизации дуговой сварки, является проблема направления конца электрода по стыку. Опыт ведущих фирм в области роботизации дуговой сварки показывает, что из-за трудности решения этой проблемы только 60% разработанных РТК доводятся до промышленного применения.
Все факторы, влияющие на качество сварного соединения, выполняемые роботом, можно разделить на две группы:
• Факторы, связанные с технологическими параметрами процесса сварки;
• Факторы, обусловленные точностью взаимного позиционирования электрода и стыка.
При освоении роботизированной сварки первая группа факторов, как правило, не создаёт особых проблем, поскольку в промышленных сварочных роботах предусмотрен контроль и поддержание в заданном диапазоне основных технологических параметров. Система управления контролирует параметры режимов сварки до 30 раз в минуту, что позволяет поддерживать их с точностью +/-5%.
Таким образом, задача оценки возможности сварки роботом может рассматриваться как задача обеспечения заданного качества сварного соединения, сформулированного в терминах допустимых отклонений электрода от линии свариваемого стыка в системе «изделие – оснастка для сборки и сварки – манипуляционная система изделия – робот-оператор».
Точность взаимного позиционирования электрода и стыка является функцией геометрических отклонений вышеназванной системы. Все отклонения можно разделить на две группы:
• К первой группе относятся отклонения, связанные с работой робота, снабжённого сварочной горелкой, и приводящим к смещению электрода от проектного положения;
• Ко второй группе относятся отклонения, вызывающие смещения линии сопряжения свариваемых кромок от проектного положения.
Опыт показал, что при тщательной наладке подающих механизмов сварочной оснастки возможно добиться отклонения оси конца электрода от оси горелки 0,2-0,3 мм при вылете электрода 15-20 мм.
При оценке погрешности программирования робота на изделии существенными оказываются не только квалификация, доступность и освещённость зоны программирования, опыт и добросовестность оператора, но и типы швов, расположение их на изделии. Специальные эксперименты показали, что ошибки программирования меньше на тавровых и нахлёсточных сварных соединениях, чем на стыковых, причём ошибки возрастают с увеличением зазоров в соединениях. Установлено, что в цеховых условиях, при хорошей освещённости и умеренной комфортности работы оператора ошибка при программировании сварки соединений с угловыми швами не превышает 0,4 мм с доверительной вероятностью 95%.