Сварочный робот KUKA

kuka

Роботизированный комплекс фирмы «KUKA» для дуговой сварки плавящимся электродом состоит из следующих компонентов:

  • робот (манипулятор),
  • система управления,
  • система датчиков,
  • оборудование для сварки в защитном газе (система подачи проволоки, источник питания дуги и т. п.),
  • зажимное приспособление (или позиционер) для изделия.

 Назначение робота

Шестиосный робот (манипулятор) KUKA IR 161/15 предназначен для выполнения операций промышленного производства. Основные области применения робота: манипулирование и транспортировка, точечная и дуговая сварка. Робот обеспечивает рабочему инструменту движение с постоянной скоростью по прямолинейной и круговой траектории в любых пространственных положениях. Шестая ось робота оснащёна  специальным устройством, обеспечивающим поперечные колебания рабочего инструмента. Оси манипулятора и направление их вращения показаны на рис. 1.

оси манипулятора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Оси манипулятора и направление их вращения.

Технические данные робота

  1. Число осей – 6 (рис.2).
  2. Диапазон движения осей: 1-320º, 2-129º, 3-270º, 4-500º, 5-240º, 6-540º.

Основными осями робота являются оси 1-3, осями кисти 4-6.

  1. Грузоподъемность (номинальная) – 15 кг.
  2. Повторная точность — ±0,2 мм.
  3. Приводная система – электромеханическая с серводвигателями постоянного тока транзисторного управления.
  4. Рабочий диапазон обслуживания:
  • без удлинителя руки радиусом – 1,55 м,
  • с удлинителем 400 мм радиусом – 1,95 м.
  1. Номинальная мощность – 5,9 кВА (при ПВ=40%).
  2. Масса – 600 кг.
  3. Охлаждение:
  • для системы управления – один теплообменник, два вентилятора;

узлы робота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Основные узлы робота

1–  центральная кисть,

2 – рука,

3 – приводная стойка,

4 – поворотная колонна,

5 – основание манипулятора,

6 – узел уравновешивания,

7 – система управления,

8 – соединительный кабель

 

Система управления KUKA

                Электронная система управления (рис. 2) предназначена для:  выполнения задач контурного и позиционного управления, хранения информации о параметрах рабочего инструмента и его режимов работы, а также хранения введённых рабочих программ. Силовая электронная система – для управления приводами манипулятора. Обе системы размещены в общем шкафу управления.

                В верхнюю часть шкафа встроен пульт электронной системы управления, а под ним расположена система управления силовой частью.

Пульт управления служит для индикации оператору программ и сигналов диагностики, данных пользователя и корректировки программ. Состав пульта показан на рис.3.

С пульта управления устанавливаются режимы работы и, с помощью соответствующих кнопок, осуществляется ручное управление роботом.Кнопка аварийного отключения обеспечивает возможность мгновенного отключения приводов. Для обеспечения безаварийной и качественной работы робот снабжен системой датчиков. Имеются также датчики контроля сварочной проволоки, уровня охлаждающей жидкости и наличия защитного газа, а также датчики  контакта, установленные на  горелке с целью предохранения её от  механического повреждения.

 

Оборудование для сварки в защитных газах

 Комплекс оборудования позволяет выполнять рациональную и экономичную сварку нелегированных, низколегированных и высоколегированных сталей, а также  цветных металлов, в среде защитного газа (СО2, аргон, гелий, смесь газов) плавящимся электродом.

                Оборудование для дуговой сварки включает:

  • выпрямитель сварочного тока;
  • систему подачи проволоки;
  • сварочную горелку с электромеханической защитой;
  • кассету для сварочной проволоки;
  • устройство для очистки горелки;
  • пакеты шлангов для подачи сварочного тока, защитного газа, сжатого воздуха, охлаждающей воды, сварочной проволоки и команд управления.

Основная часть оснастки для сварки размещена на роботе.

пульт управления роботом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Пульт управления роботом:

1 – дисплей, 2 – сигнализация состояния, 3 – панель ввода данных, 4 – кнопка ручного управления, 5 – кнопка выбора режима, пуска, останова и перехода, 6 – кнопки ввода / вывода данных, управления индикации, квитирования сигналов, курсорные, 7 – выключатель системы управления ВКЛ / ВЫКЛ, 8 – ввод для программатора, 9 – кнопка аварийного отключения, 10 – выключатель с ключом для пульта управления.

 

 Система подачи проволоки

Система подачи проволоки рассчитана на диаметры проволок от 0,6 до 2,0 мм.

В систему подачи проволоки входят:

  • механизм подачи проволоки с планетарной подающей головкой (толкающего типа) МП 1;
  • механизм подачи проволоки (тянущего типа) МП 2;направляющая проволоки между двумя механизмами

Механизм подачи проволоки (МП) размещен на монтажной плате приводной стойки робота (ось 2, рис.2). Он состоит из двигателя постоянного тока (42 В, 130 Вт) и установленной на валу двигателя планетарной подающей головки. За счет вращения планетарной подающей головки и находящихся в ней наклонно расположенных роликов осуществляется подача сварочной проволоки на участке: от кассеты к МП 2.  Механизм подачи проволоки (МП 2) установлен на приводном фланце кисти робота (ось 6). Он состоит из двигателя постоянного тока (42 В, 130 Вт), подающего и прижимного роликов, мундштуков ввода и вывода проволоки. В рабочем положении прижимной ролик стопорится рычагом с винтом. С помощью данного винта осуществляется регулировка усилия прижима проволоки к подающему ролику.

МП 2 вытягивает сварочную проволоку из направляющего шланга, осуществляя при этом равномерную подачу проволоки в сварочную горелку.

При изменении диаметра проволоки заменяется только подающий ролик.

В корпусе МП2 расположены также клапаны защитного газа и сжатого воздуха. На корпусе помещается клавишный выключатель, с помощью которого выполняется заправка проволоки в горелку механизмами МП 1 и МП 2.

В качестве направляющей сварочной проволоки служит проволочная спираль или синтетическая трубка, выбираемые в соответствии с диаметром и материалом проволоки.

Барабанная кассета проволоки емкостью 25 кг размещается на оси 2 ниже механизма подачи МП.

Над кассетой установлен фотоэлемент контроля наличия сварочной проволоки. До тех пор, пока луч света фотоэлемента отражается от проволоки на кассете, система контроля не срабатывает. Как только проволока израсходована с кассеты (луч фотоэлемента переходит через смотровое отверстие кассеты), в систему управления источником тока поступает сигнал сбоя «Проволока». Сварка прерывается после сплавления всей проволоки.

 

  Сварочная горелка с электромеханической защитой

Сварочная горелка крепится на блоке электромеханической защиты (ось 6) с помощью зажимного кольца. В свою очередь, блок электромеханической защиты крепится на кронштейне подшипника механизма подачи проволоки (МП2).

                В сварочную горелку подаются проволока (по направляющей), защитный газ, воздух и охлаждающая вода. На конечной части горелки установлены сопло защитного газа, брызгозащита и контактная трубка.

                Блок электромеханической защиты обеспечивает сварочной горелке возможность отклонения во всех направлениях, перпендикулярно оси горелки, на 20 мм, а также в направлении оси горелки на 6 мм. При отклонениях горелки в указанных направлениях на величину больше допустимой срабатывают два микровыключателя электромеханической защиты. Движение робота и сварочный процесс прерываются. Этим обеспечивается сохранность сварочной горелки и возможность длительной ее эксплуатации.

 

 Устройство для очистки горелки

Устройство представляет собой самостоятельный, электрически связанный с системой управления робота блок. Блок имеет следующий состав:

  • пневматически приводимое зажимное приспособление с двумя направляющими штангами;
  • приводимое от электродвигателя устройство для чистки с ножевой головкой;
  • пневматически приводимый разбрызгиватель и бачок с пртивоадгезинной жидкостью;

Принцип работы устройства следующий:

Робот по программе подводит горелку в положение для чистки. Сопло защитного газа зажимается в вертикальном положении с помощью бокового зажимного приспособления. Одновременно ножевая головка начинает вращаться против часовой стрелки (вид сверху), чтобы в процессе чистки контактная трубка горелки не выворачивалась. Горелка опускается вниз к ножевой головке и сопло со штоком  мундштука очищается от сварочных брызг. Вслед за этим горелка возвращается в исходное положение и освобождается из зажимного приспособления. Ножевая головка останавливается. С момента начала чистки и до данного момента сварочная горелка продувается сжатым воздухом. После этого робот перемещает горелку к разбрызгивателю, где сопло и контактная трубка обрабатываются противоадгезионной  аэрозолью. Количество аэрозоли регулируется с помощью дозировочного винта. В верней части на тыльной стороне выпрямителя сварочного тока закреплены редуктор защитного газа и редуктор с отстойником для сжатого воздуха.

 

 Выпрямитель сварочного тока (источник тока)

Выпрямитель сварочного тока SGL 300 IR состоит из трех модулей:

  • блок управления выпрямителя (верхняя часть);
  • силовая часть (средняя часть);
  • система охлаждения (нижняя часть).

На фронтальной стороне шкафа помещается газовый ротаметр (максимальный расход газа 25 л/мин) и предохранительная сетка вентилятора силовой части.

На тыльной стороне шкафа размещены муфта для кабеля сети, панель разъемных соединений с разъемными вводами трех соединительных кабелей системы управления робота (Х20, Х21, Х22) и соединительного разъема кабеля механизма подачи проволоки на роботе (Х30). Там же установлены ввод и вывод для газового ротаметра, положительный и отрицательный полюса кабеля подачи сварочного тока к горелке и к изделию, а также ввод и вывод охлаждающей воды (нижняя часть).

Блок управления включает:

  • систему управления источником тока;
  • пульт управления.

При сварке каждому диаметру проволоки должно соответствовать определенное положение выключателя. Силовая часть выпрямителя включает тиристорный блок, трансформатор сварочного тока, дроссель, преобразователь тока, пусковой конденсатор вентилятора и вентилятор. Ввод силовой части в эксплуатацию (включением главного выключателя) может быть выполнен только после того, как приведена в рабочее состояние сварочная оснастка робота вместе с пакетом шлангов.Система охлаждения служит для охлаждения сварочной горелки. Она представляет собой замкнутый контур. Охлаждающая жидкость с помощью насоса по шлангу подается из резервуара к горелке. Оттуда теплая вода возвращается  обратно в резервуар, где проходя через реле потока и радиатор, охлаждается.Перед первичным вводом системы охлаждения в эксплуатацию резервуар заполняют тремя литрами антифриза и водой (в пропорции 1:1) для защиты от замерзания и коррозии.

 

Технические данные выпрямителя сварочного тока SGL 300 IR

 1. Длительная мощность                   18 кВА 
 2. Номинальный сварочный ток                   300 А
 3. Максимальный сварочный ток                    350 А
 4. Регулировка тока                  плавная, от 25 А 
 5. Напряжение холостого хода                  14-56 В
  6. Вид охлаждения           внешнее (вентиляторы) 
 7. Габариты           800х650х1510 мм 
 8. Масса                      360 кг    

Скорость подачи проволоки – 2,25 — 22,5 м/мин.Кроме того, с источника питания можно регулировать следующие параметры:

  1. Время истечения защитного газа до возбуждения дуги – 10…500 мс.
  2. Время истечения газа после погасания дуги – 10…3400 мс.
  3. Время оплавления проволоки – 10…500 мс.

 

  Пакеты шлангов

Проводка охлаждающей жидкости, защитного газа и воздуха, а также кабель управляющего контура и сварочного тока на роботе выполнены в виде пакета шлангов от выпрямителя сварочного тока к сварочной головке на оси 6 робота (см. рис. 2):

  • пакет шлангов между выпрямителем и точкой разъединения на роботе;
  • пакет шлангов между точкой разъединения и сварочной головкой.

Направляющими для пакетов шлангов служат шланговые и кабельные держатели.


 

 

Be the first to comment on "Сварочный робот KUKA"

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: