Под механизацией производственного процесса понимают ос­нащение его техническими средствами, обеспечивающими замену в нем ручного труда работой машин и механизмов. При механизи­рованном исполнении технологических операций человек выпол­няет лишь некоторые вспомогательные действия и управляет сред­ствами механизации. Высшей степенью механизации является ав­томатизация производственного процесса. Автоматизация предусматривает освобождение человека от ручного выполнения любых действий в технологическом процессе и непосредственного его управления автоматическими средствами оснащения. В этом случае обслуживающий персонал выполняет функции наладки и наблюдения за правильностью работы технических средств осна­щения.

Механизация и автоматизация существенно различаются по своему содержанию, но в то же время имеют тесную взаимосвязь. Автоматизировать можно только высокомеханизированный про­цесс. Поэтому автоматизация и рассматривается как высшая сте­пень механизации.

Механизация и автоматизация может быть частичной и комп­лексной. Частичная механизация и автоматизация охватывает часть производственного процесса, т. с. В этом случае речь идет об отдельных операциях. При комплексном решении весь производ­ственный процесс выполняется с помощью машин и механизмов, установленных в порядке последовательности выполнения опера­ций в соответствии с технологическим маршрутом. В сварочном производстве механизация и автоматизация достигаются за счет применения различных приспособлений, специальных сварочных установок, использования робототехники, создания поточных ме­ханизированных и автоматизированных линий, на которых меха­низированными способами осуществляются работы по заготовке, сборке, сварке и транспортировке сварных изделий, а и ряде случаев — и их отделке.

При решении вопросов механизации и автоматизации в свароч­ном производстве в первую очередь внимание уделяется сборочно­сварочным работам, которые но многом определяют качество изготовления изделий.

Механизация сборочных работ. Сборка под сварку включает в себя технологические операции, обеспечивающие с соблюдением установленных требований подлежащим сварке деталям необходи­мое взаиморасположение, заданное чертежом, с закреплением их специальными приспособлениями или прихватками. В зависимости от вида производства, особенностей конструкции и технических условий сборку можно выполнять различными способами, по раз­метке, по шаблонам или первому изделию, по сборочным отвер­стиям и в приспособлениях. Решения вопросов механизации и автоматизации сборочных работ можно достигнуть путем примене­ния специальных сборочных приспособлений - Такие приспособле­ния создаются комбинацией по заданной схеме отдельных элементов (базирующих, прижимов, распорных устройств й др.) с их Приводами и элементами управления на общем основании, работающих в соответствии со схемой собираемости изделий. В зависимости от конфигурации собираемых изделий и назначения сборочные приспособления можно разделить на группы.

Сборочные стенды —приспособления с одной, чаще горизон­тальной, базовой поверхностью, предназначенные для сборки круп­ногабаритных изделий. Они имеют неподвижное основание с размещенными на нем установочными и прижимными элементами. Для обслуживания приспособления могут оборудоваться специаль­ными передвижными или переносными устройствами —портала­ми, катучими балками, перемещающимися площадками и т. п.

Сборочные стапели применяются к тех случаях, когда крупно­габаритные изделия имеют сложную объемную конструкцию С расположением деталей в различных пространственных положени­ях. Базирующие и прижимные элементы крепятся в различных плоскостях, а основания имеют сложную конфигурацию, по форме и размерам соответствующую изделию.

Сборочные кондукторы — приспособления типа стенда или ста­пеля, состоящие из жесткого основания плоской или пространст­венной формы с размещенными на нем установочными и прижимными устройствами, обеспечивающими заданное располо­жение деталей изделия. При использовании таких приспособлении точность сборочных размеров в изделии обеспечивается за счет точности самого приспособления. Поэтому они отличаются повы­шенной точностью и жесткостью и чаще всего используются для некрупных изделий.

Р и с. 22 2 Сварочный манипулятор - / — основание. 2 — прикол крашения. .? — СТО •!

Переносные универсальные сборочные приспособления —стяж­ки, струбцины, распорные устройства и др., применяемые для сборки разнообразных по форме изделии В основном их исполь­зуют в единичном, мелкосерийном производстве, на монтаже и в строительстве.

Для механизации приспособлений их элементы (прижимы, рас­поры и т. п.) оснашают специальными 6ыст|юдсйствующими при­водами (гидравлическими, пневматическими, электрическими), приведение в действие которых осуществляется по командам чело­века или автоматическими устройствами.

Механизация сварочных работ. Оборудование для механизации сварочных работ можно разделить на две группы: оборудование для закрепления и перемещения свариваемых изделий; оборудование для установки и перемещения сварочных аппаратов относительно изделия и передвижения сварщиков.

Оборудование для закрепления и перемещения свариваемых из­делий служит для закрепления и размещения изготовляемых изде­лий в наиболее удобных положениях дія выполнения сварки. Основными разновидностями такого оснащения являются манипу­ляторы, позиционеры, кантователи, вращатели, роликовые стенды, поворотные столы и др.

Манипуляторы (рис. 22.2) предназначены для установки изделия в удобное для сварки положение и вращения его вокруг горизонтальной или вертикальной оси со скоростью сварки при выполнении мехшшзированной или автоматической дуговой сварки.

Позиционеры (рис. 22.3) используют для поворота изде­лий с целью установки их в удобное для сварки положение. В отличие от манипуляторов они не имеют рабочей скорости в процессе сварки.

Кантователи (рис. 22.4) предназначены для установки изделий в удобное для сварки положение путем поворота их вокруг горизонтальной оси. Во время сварки они, так же как и позицио­неры, неподвижны.

Вращатели (рис. 22.5) предназначены для закрепления изделия в постоянно заданном положении и вращения его со скоростью сварки при выполнении швов. Они бывают с вертикаль­ной, горизонтальной или наклонной осью вращения.

Роликовые стенды (рис. 22.6) предназначены для вра­щения изделий типа тел вращения при выполнении кольцевых швов, а также для установки таких изделий при выполнении продольных швов по образующей изделия. Они состоят из унифи­цированных узлов — ходовых роликоопор и приводов, установлен­ных на общем основании.

Оборудование для установки и перемещения сварочных аппаратов

включает различные типы специализированных колонн и тележек. Колонны различают двух типов: для устаног я несамоходных и самоходных сварочных автоматов. Первые предназначены для вы­полнения только кольцевых и круговых швов, вторые позволяют выполнять также и прямолинейные швы. Большинство колонн являются поворотными, что дает возможность отводить сварочный аппарат в сторону и устанавливать свободно изделие каким-либо подъемным устройством (рис. 22.7).

Тележки для сварочных аппаратов применяют для выполнения как кольцевых, так и продольных швов. По всей конструкции они делятся на велосипедные, глагольные и портальные. Такие тележки

могут перемещаться с установочной или скоростью сварки при выполнении прямолинейных или кольцевых швов (рис. 22.8).

К оборудованию для перемещения сварщика относительно из­делия относятся различного рода подъемные и подъемно-выдвиж­ные площадки с механизированным приводом дистанционного управления (рис. 22.9).

Поточные механизированные и автоматические линии. Поточ­ной линией называют комплекс оборудования, взаимно свя­занного и работающего согласованно с определенным заданным ритмом по единому технологическому процессу. Поточная механи­зированная сборочно-сварочная линия представляет собой комп­лекс оборудования, расположенного в порядке последовательности выполнения технологического процесса и обеспечивающего меха-

низированное выполнение всех операций по изготовлению сварно­го изделия. По признаку механизации и автоматизации различают несколько типов поточных линий:

с частичной механизацией, при которой используется ручная и механизированная сварка, а остальные процессы производственно­го цикла (раскрой металла, резка, сборка и др.) выполняются вручную;

с комплексной механизацией, когда механизированы несколько операций, например применяются механизированная резка и свар­ка, а также и другие вспомогательные дейсгвия для их выполнения;

с частичной автоматизацией, при которой основные процессы (сварка, резка) автоматизированы, а остальные работы (заготов­ка, сборка и др.) выполняются с применением механизирован­ного инструмента и приспособлений с использованием ручного труда.

Высшим типом являются поточные линии с комплексной авто­матизацией. Автоматическая сборочно-сварочная линия представ­ляет собой комплекс оборудования, выполняющего без непосредственного участия человека в определенной технологиче­ской последовательности и с определенным тактом все операции технологического маршрута. Примером автоматической линии мо­гут служить сборочно-сварочные автоматические линии для произ­водства сварных труб большого диаметра со спиральным швом, на которых с помощью автоматов под наблюдением небольшого ко­личества операторов осуществляются все операции по изготовле­нию труб из стальной ленты.

Особое значение в автоматизации сварочного производства имеет оснащение его оборудованием с программным управлением. Например, на газорезательной машине «Кристалл» с программным управлением можно вырезать заготовки деталей из стальных листов толщиной до 100 мм. Машина управляется автоматически по за­данной программе. Применение сварочного оборудования с про­граммным управлением экономически оправдано в условиях массового и кропносерийного производства.

В сварочном производстве используют сборочно-сварочные ли­нии с различной степенью механизации и автоматизации оборудо­вания и применяемой оснастки с учетом вида производства для многих разновидностей сварных изделий —для сборки и сварки полотнищ крупногабаритных резервуаров, изготовления обечаек, труб, балок и др.

Промышленные роботы для сварки. Промышленный робот — это автоматическая машина, представляющая собой манипулятор с перепрограммируемым устройством управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функ­ций, заменяющих аналогичные функции человека при перемеще­нии предметов производства и технологической оснастки.

Промышленный робот является универсальной технологиче­ской системой для выполнения разнообразных действий, свойст­венных человеку в процессе его трудовой деятельности. Под действием автоматической системы управления робота его манипу­ляторы совершают движения, подобные движениям рук человека в процессе работы. Работа автоматической руки похожа на работу человеческой руки со своими гибкими соединениями в локте, плече и запястье. Отличительным признаком промышленного робота от других видов роботов является его применение в производственном процессе.

Промышленный робот, обладая большими силовыми возмож­ностями, позволяет освободить человека от монотонного, тяжелого, утомительного, а иногда и вредного или опасного труда. В итоге повышается стабильность качества изделий, возможно ускорение процесса производства. Роботы могут действовать с любой позиции и на любом уровне в пространстве. Современный промышленный робот для сварки может быть определен как манипуляционная система, оснащенная техническими средствами ведения сварочного процесса, с программным управлением координатами сварочного инструмента и изделия и параметрами сварочного режима. Свароч­ный робот состоит из собственно робота и пульта управления. Робот

имеет подвижную руку с захватом, которые обладают свободой пространственных перемещений, в какой-то степени имитируя руку человека. В захвате закрепляется инструмент (сварочная горелка). Большинство сварочных роботов имеют 3—5 возможных движении в пространстве (степеней свободы). Комбинирование этих движе­ний позволяет устанавливать сварочную горелку в любых положе­ниях и перемещать ее в любых направлениях и пределах зоны действия робота (рис. 22.10, 22.11).

При дуговой сварке в ряде случаев целесообразно разделять функции между манипулятором (роботом), служащим для переме - шения сварочного инструмента, и манипулятором, служащим для перемещения свариваемого изделия. При этом оба устройства ра­ботают совместно, связанно, по единой программе (рис. 22.12). Такой прием позволяет упростить кинематическую схему и снизить число потребных степеней свободы самого робота. Программа, по которой сварочный робот выполняет свои движения, заранее вво­дится в его запоминающее устройство.

Одним из основных преимуществ роботов наряду с автоматиза­цией процесса является возможность легкой и быстрой смены программы в зависимости от смены свариваемого изделия.

В настоящее время в промышленности используют роботы первого поколения, работающие по жесткой программе. Сущест­венным недостатком роботов первого поколения является требова­ние высокой точности сборки свариваемых деталей и их располо­жения в рабочем пространстве робота. В настоящее время созданы роботы второго поколения с системами обратной связи, с помощью которых рабочая программа и манипуляции робота автоматически корректируются при изменении положения изделия или его отдель­ных элементов. Управление таких роботов снабжено микропроцес­сорной вычислительной техникой.

Наряду с совершенствованием обычных промышленных робо­тов создаются специальные, действующие в экстремальных (слож­ных, труднодоступных, опасных для человека) условиях.