Москва: (495) 785-75-53      Санкт-Петербург: (812) 702-65-90      Ростов-на-Дону: (863) 201-07-00
Заявки на оборудование и компоненты вы можете отправлять по адресу: info@prst.ru
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

О некоторых особенностях работы следящих систем позиционирования сварочных головок (на примере реализованного проекта для ООО МЗ «Тонар»)

К моменту написания статьи мы выполнили три проекта по автоматизации сварочных роботов для ООО МЗ «Тонар». Каждый следующий проект ― усложненная версия предыдущего. Если в первом проекте на тракторе была только одна сварочная головка, то во втором их уже две. В третьем проекте задача еще больше усложнилась, ― прямой шов должен прерываться из-за усложнения детали. В свариваемых деталях появились технологические окна, которые необходимо  обнаруживать и приостанавливать сварку шва.

В данной статье будет описан второй проект.

Предприятие «Тонар» начало свою историю в 1991 г. с небольшой мастерской, в которой работало около 20 бывших сотрудников Ликинского автобусного завода. Первыми продуктами молодого предприятия были прицепы для легковых автомобилей, уже в следующем году «Тонар» освоил производство прицепов-торговых палаток, для которых название завода-изготовителя стало нарицательным, как «термос» или «ксерокс». Каждый год менеджмент предприятия вкладывал значительные средства и силы в освоение новой продукции, развитие производственных мощностей, модернизацию оборудования, расширение торговой сети. Сейчас, спустя почти 20 лет развития, «Тонар» ― это современное предприятие, имеющие производственные площади более 20 тыс. кв. м., оснащенные зарубежными станками лазерной и плазменной резки, кузнечно-прессовым оборудованием, линиями автоматической сварки и покраски. Выпускаемая продукция: прицепы для легковых аО некоторых особенностях работы следящих систем позиционирования сварочных головоквтомобилей, тентовые полуприцепы для тягачей, самосвалы с грузоподъемностью 48,5 тонн, изотермические кузова и полуприцепы, сельскохозяйственная техника, передвижные и постоянные торговые павильоны и много другое.

Исходная ситуация

После успешного начала производства новой для себя техники – большегрузных полуприцепов, которые были востребованы на российском рынке, перед «Тонаром» встал вопрос о повышении производительности некоторых участков производства. Одним из «тормозящих» участков технологической цепочки был сварочный участок лонжеронов для полуприцепов. Сварка происходила, фактически в ручном режиме, на устаревшем сварочном тракторе с ручным управлением. Лонжерон переставлял собой сварную конструкцию из трех элементов, расположенных под прямым углом, и имел большую длину. Здесь необходимо было делать четыре прямых непрерывных шва длиною до 16 м. При этом оператору нужно было в ручную и на глаз позиционировать сварочную головку, постоянно отслеживать ее положение при движении. Понятно, что это увеличивало время производства детали, иногда качество швов не устраивало ОТК предприятия.

Для сварки отпрессованных с высокой точностью деталей, например, элементов кузова легкового автомобиля, хорошо зарекомендовали себя сварочные антропоморфные роботы KUKA, MOTOMAN, FANUC и другие. В данном случае достаточно обучить робота точно позиционироваться в заданной координате, после чего технологический процесс поиска  места сварки не вызывает затруднений. Разумеется, это возможно за счет высокой точности изготовления заготовок. При сварке  крупногабаритных конструкций  с   относительно большой толщиной металла, как, например, при сварке рамы грузового полуприцепа, заготовки имеют кривизну. При сварке таких элементов применяют стапели, прижимающие заготовки друг к другу для уменьшения зазоров, что, однако не исключает возможности искривления плоскостей деталей. Большие размеры заготовок и их кривизна (т. е. отсутствие повторяемости) делают применение антропоморфных сварочных роботов в данном случае затруднительными. Так шов прямой и имеет незначительную кривизну, экономически целесообразно использовать сварочные системы тракторного типа. Специалистам «Промситеха» была поставлена задача создать систему управления узлом позиционирования сварочных головок таким образом, чтобы получаемые изделия имели равномерный качественный шов в независимости от кривизны заготовок. При этом необходимо было повысить производительность участка и исключить человеческий фактор.

Предложенное решение

Совместно с техническими специалистами «Тонара» было принято решение о модернизации имеющегося сварочного трактора портального типа на участке сварки лонжеронов. Чтобы повысить производительность участка, было решено установить вторую сварочную головку, что позволило проваривать деталь с одной стороны за один проход, делая сразу два шва из четырех. Из-за крупных размеров оборудования и небольшого расстояния между швами в детали сварочные головки были разнесены в вдоль главной оси движения.

Имея успешный опыт по созданию следящего привода в системе автоматизированной сварки специалисты «Промситеха» решили пойти по тому же пути. Два следящих привода отслеживали положение сварочных головок относительно заготовок. При необходимости они перемещали головки в двух координатах, поддерживая тем самым постоянные зазоры.

В проекте использовались индуктивные датчики с аналоговым выходом «Baumer Electric» с рабочей зоной 5―10 мм.

О некоторых особенностях работы следящих систем позиционирования сварочных головок

Позиционирование каждой головки осуществлялось двумя индуктивными датчиками. Одина пара (поз. 3, 4) отслеживала расстояние между сварочными головками (поз. 1, 2) и вертикально расположенными заготовками (поз. 7, 8) по оси Y, вторая пара датчиков (поз. 5, 6)  – расстояние по оси Z – между сварочными головками и горизонтально расположенной заготовкой (поз. 9).

При удалении или приближении сварочной головки к детали, например, из-за локальной кривизны или качаний при движении тележки трактора, изменяются сигналы от датчиков, которые обрабатывался управляющей программой в контроллере. Сигнал из контроллера поступает в шаговые приводы, которые перемещают головку по двум координатам. В качестве элемента трансмиссии на осях перемещения головки используются винты с трапецеидальной резьбой. Главное движение (по оси Х) вдоль детали производится с помощью асинхронного частотно-регулируемого привода с обратной связью.

Решение применить такие датчики было не случайным. После реализации первого проекта в сварочном тракторе с одной головкой, датчики серии IWRM 30 показали себя с лучшей стороны. Располагаясь непосредственно около сварочной дуги, они подвергались постоянному действию высоких температур и электро-магнитных полей. На корпусах датчиков постоянно образовывалась окалина от брызг металла при сварке. При этом датчики работали без сбоев в течение продолжительного времени, не смотря на то, что условия работы не соответствовали рекомендованным производителем.

Алгоритм и описание работы

Оператор в ручном режиме, управляя с пульта, делает пробный шов, выбирая режим сварки. Программа управления запоминает расстояние и контролирует расстояние от головки до двух свариваемых поверхностей заготовок, перемещая ее с помощью шаговых приводов. После приближения второй головки к детали, процесс сварки первой головкой приостанавливается. Это происходит в автоматическом режиме.

После прохождения по всей длине детали первый датчик обнаружения свариваемой поверхности определяет отсутствие металла и отключает сварку первой сварочной головкой. При этом линейная скорость движения главного привода остается неизменной, т. к. процесс сварки второй сварочной головкой не завершен. После обнаружения вторым датчиком отсутствия  металла происходит отключения сварки второй головки  и обе сварочные головки приводами вертикального перемещения поднимаются в крайнее положение. Привод главного движения возвращает тележку трактора в начальное положение. Деталь переворачивается на стапеле и процесс повторяется, для проварки швов с обратной стороны. Рабочая линейная скорость сварки составляет 1 м/мин.

Эффекты от внедрения

Модернизированный сварочный трактор позволил увеличить производительность участка. Суточное производство возросло с 4 до 30 деталей в смену, т. е. увеличилось более чем в 7 раз. При этом интуитивно-понятная и простая система управления позволили приступить к производству сразу, не потребовалось проводить дополнительного обучения операторов.

Кроме этого, по просьбе заказчика, модернизированный сварочный трактор имеет дополнительный режим сварки, при котором задействуется только одна сварочная головка. Это позволяет изготавливать другие типы деталей, необходимых в производстве, что повышает универсальность системы и расширяет ее возможности.

Если вас заинтересовала реализованная система управления сварочным процессом, по всем вопросам вы можете обратиться в инженерное подразделение компании «Промситех». Телефон: (495) 785-75-53, доб. 466 или 477, электропочта: project@promsytex.ru. Мы будем рады ответить на ваши вопросы.

Москва:
107241, г. Москва, ул. Байкальская, д. 4, этаж 3
Схема проезда
Тел.: (495) 785-75-53
E-Mail: info@promsytex.ru
  Санкт-Петербург:
192019, Санкт-Петербург, ул. Книпович, д. 9
Схема проезда
Тел.: (812) 702-65-90, 412-81-23
E-Mail: spb@promsytex.ru
  Ростов-на-Дону:
344091, Ростов-на-Дону, ул. Малиновского 9а, 5 этаж
Карта
Тел.: (863) 201-07-00, 307-78-90
E-Mail: rostov@promsytex.ru
  Наши дилеры
в других городах →