Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Манипуляторы для сварки
Сварочные манипуляторы.
Под сварочным манипулятором понимается такое механическое устройство, с помощью которого осуществляются повороты, наклон и вращение изделия со сварочной скоростью при автоматической и механизированной сварке круговых швов или при наплавке цилиндрических и конических поверхностей. Манипулятор выполняет также функции кантователя для установки изделия в положение, удобное для сварки всех швов в лодочку, или в горизонтальное положение.
Три основных узла сварочного манипулятора:
– механизм вращения изделия относительно оси шпинделя;
– механизм наклона шпинделя;
– несущие конструкции манипулятора (поворотная и стационарная части).
Универсальные сварочные манипуляторы построены по одному принципу и поэтому их конструкции сходны между собой. Этот принцип основан на том, что манипулятор, снабженный крепежной планшайбой или плитой, имеет две взаимоперпендикулярные оси, вокруг которых планшайба с закрепленным на ней изделием может поворачиваться или наклоняться. Одна из них является осью вращения планшайбы и представляет собой шпиндель манипулятора, а другая – горизонтальная и ей перпендикулярная – является осью наклона планшайбы на угол до 90–135°. Привод планшайбы обеспечивает регулирование числа ее оборотов в необходимых для сварки пределах, т.е. обеспечивает сварочное вращение изделия при сварке круговых швов с заданной скоростью. В приводе также нередко предусматривается переключение на маршевую, установочную скорость вращения.
По своему назначению сварочные манипуляторы можно разделить на две основные группы: универсальные манипуляторы общего назначения, в которых типоразмеры свариваемого изделия ограничены лишь массой и габаритами, и специализированные, предназначенные для сварки однотипных изделий массового или серийного производства.
Универсальные манипуляторы выпускаются разных типоразмеров, отличающиеся между собой грузоподъемностью, размерами планшайбы и величиной допускаемых моментов – грузового (опрокидывающего) и вращающего, вызываемого дисбалансом изделия.
На рис. 1 представлена схема простейшего сварочного манипулятора легкого типа Т–25М, получившего широкое распространение в промышленности.
Рисунок 1 – Сварочный манипулятор Т – 25М: 1 – станина; 2 – механизм наклона; 3 – поворотная траверса; 4 – планшайба; 5 – механизм вращения планшайбы;
6 – сменные шестерни
Он позволяет вращать изделие со сварочными скоростями от 0,3 до 1 м/мин при диаметре изделия от 0,25 до 0,9 м и массе до 1000 кг. Допускаемый грузовой момент относительно оси наклона – до 900 кгс×м, относительно оси вращения – до 200 кгс×м. Скорость вращения настраивается сменными шестернями приводного механизма 5. Главный узел привода изображен на рис. 2.
Рисунок 2 – Привод манипулятора Т – 25М: 1 – фланец для крепления планшайбы; 2 – шпиндель; 3 – ведущая сменная шестерня редуктора; 4 – ведомая сменная шестерня; 5 – зубчатый сектор механизма наклона планшайбы; 6 – бронзовое кольцо токосъемника; 7 – медно – сетчатые щетки токосъемника; 8 – наконечник провода
Особенностью его конструкции является геометрическое совмещение оси червяка последней передачи с осью наклона шпинделя, что позволило установить электропривод вращения стационарно, а не на поворотной траверсе, как это обычно делается во многих манипуляторах.
Механизм вращения планшайбы состоит из двух последовательных червячных передач, связанных между собой парой сменных шестерен.
При конструировании механизмов рабочего сварочного движения (в том числе и вращения изделия) следует, как правило, последнее кинематическое звено механизма (в частности, передачу на шпиндель манипулятора) выполнять в виде червячной передачи, так как по сравнению с цилиндрической или конической зубчатыми передачами она обеспечивает гораздо большую плавность движения. Однако необходимо учитывать, что чрезмерная плавность движения тяжелой массы наблюдаются пульсации движения с очень большой амплитудой колебаний скорости, вплоть до периодических полных остановок движения, несмотря на непрерывную работу двигателя. Такие пульсации сварочного движения недопустимы, так как вызывают неравномерность поперечного сечения шва.
Расчет манипулятора.
Расчетная схема манипулятора представлена на рисунке 3.
Изгибающий момент в сечении А шпинделя
. (1)
Крутящий момент в сечении А шпинделя
. (2)
А – точка крепления планшайбы к шпинделю; В и С – опоры шпинделя; α – угол наклона шпинделя; β – угол поворота планшайбы; γ – отклонение угла наклона шпинделя до критического значения; αкр – критический угол наклона шпинделя; Ц.Т. – центр тяжести изделия; е – эксцентриситет центра тяжести изделия; G – вес изделия; G1 и G2 – составляющие веса изделия; h – расстояние от наиболее опасного сечения до центра тяжести изделия; L – расстояние между опорами шпинделя
Рисунок 3 – Расчетная схема манипулятора
Эквивалентный момент в сечении А шпинделя
.
Допустимое отклонение критического угла наклона оси вращателя (шпинделя)
, (4)
где е – дисбаланс, см;
h – расстояние от опасного сечения до центра тяжести изделия, см.
Максимальный критический угол наклона оси вращателя
. (5)
Далее необходимо найти максимальный диапазон углов наклона оси вращателя (шпинделя) и на клеточном поле обозначить линии, соответствующие значениям αКР и αКР + 2γ по оси OY. Затем ось OX (угол поворота планшайбы β, град) разбить на интервалы по 30°. Соотношение углов α и βКР, при котором момент MЭ максимален,
. (6)
Для поиска значений α для построения графика подставить значения β = 0, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330, 360° в формулу (6) поочередно, что позволит определить соответствующие значения угла наклона шпинделя. Например,
;
.
Затем полученные точки нанести на график α = f (β).
Далее найти углы поворота планшайбы βКР, которые будут являться критическими для заданного угла поворота шпинделя (например, если α = 80°). На графике провести прямую линию с координатами (0; 80°) и найти точки пересечения линии с графиком.
При нижнем расположении ведущей шестерни и при расположении ведомого зубчатого колеса у планшайбы, т. е. на расстоянии К от нее, максимальное значение эквивалентного момента
. (7)
Диаметр шпинделя
. (8)
Должно быть соблюдено условие прочности
. (9)
Принимать в расчетах AОС = 
).
Для валов из стали 45Х принимать [σ] = 8000 кгс/см2.
Далее при расчете выбранный диаметр шпинделя обычно проверяют на выносливость по известной методике Д.Н. Решетова, учитывающей характер изменения напряжений и т.д., а также на жесткость (изгибную и крутильную).
Мощность привода N определяется по крутящему моменту и максимальной частоте вращения шпинделя n (об/мин) с учетом потерь на трение в подшипниках и КПД приводного механизма η0:
, (12)
где момент сил трения в подшипниках шпинделя 
; f – коэффициент трения в подшипниках; dA и dB – диаметры шпинделя в сечениях А и В; А0 и В0 – реакции опор.
Подбор подшипников производится по усилиям А0и В0 и частоте вращения обычными методами.
По мощности выбранного электродвигателя и кинематической схеме приводного механизма определяются размеры всех элементов механизма (валов, зубчатых передач, подшипников и т.д.) обычными методами расчета деталей машин. Пусковой момент двигателя проверяется с учетом динамической нагрузки.
Похожие статьи:
poznayka.org
Сварочный манипулятор
Современные многофункциональные сварочные манипуляторы — это автоматизированное оборудование, которое позволяет существенно упростить выполнение соединения различных металлических элементов. Сегодня с развитием промышленного производства такие сварочные вращатели получили максимально широкое распространение. Поговорим поподробнее об распространенных сегодня разновидностях сварочных манипуляторов.
Сварочный манипулятор вращатель – универсальная и недорогая техника
Несомненным преимуществом использования подобного оборудования является его универсальность и легкость переналадки. При необходимости внести коррективы в работу таких станков следует только провести перенастройку используемого программного обеспечения. То есть, оператор просто изменяет программу и рабочий инструмент начинает двигаться по другой траектории, соответственно изменяются точки соединения. Модульная конструкция большинства распространенных сегодня манипуляторов позволяет с легкостью изменять конструкцию рабочих инструментов, что обеспечивает проведение различной по своей технологии сварки.
Подобные сварочные манипуляторы могут изготавливаться как в стационарном исполнении, так и в виде компактных мобильных установок. Крупноразмерные стационарные сварочные вращатели широко используются при производстве автомобилей, где с помощью подобной техники свариваются рамы и другие силовые элементы автомобилей. А вот мобильные варианты могут применяться для сварки труб или же полной автоматизации такой работы при необходимости выполнения большой по объему сварки.
Из преимуществ использования такого оборудования можем выделить следующее:
- Универсальность использования.
- Легкость перенастройки.
- Отличное качество соединения.
Сварочные манипуляторы цены и модификации
Подобные модификации принято различать в зависимости от их возможности перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскости. Если ранее подобные установки могли перемещаться лишь в вертикальной или горизонтальной плоскости, то современные роботы для сварки имеют множество плоскостей перемещения, что позволяет выполнять сложную многомерную сварку металлических деталей, обеспечивая максимально качественные и долговечные соединения элементов.
Современные модификации такой техники оснащаются специальными системами запоминания и датчиками положения, которые позволяют обеспечить двойной контроль за работой манипуляторов. Наличие такого двойного контроля точности позиционирования рабочего инструмента позволяет обеспечить максимально качественную сварку, что необходимо при соединении силовых конструкций, где малейшее отклонение в расположении точки сварки приведет к существенному снижению показателей жесткости. Все движения рабочего инструмента данного оборудования происходят по заданной заранее программе. Соответственно перепрограммировав блок управления можно задать иное движения сварочного аппарата, что позволяет существенным образом расширить сферу использования такой техники.
Отдельные модификации позволяют вращать изделия со скоростью, равной скорости сварки. Подобное позволяет существенным образом повысить производительность выполняемых работ, при этом повышается качество соединения металлических элементов.
Универсальные и специализированные сварочные манипуляторы
Наибольшей популярностью сегодня пользуются универсальные сварочные манипуляторы, имеющие максимально возможное число степеней свободы, а, следственно, они способны выполнять различные сварочные работы. С помощью такой универсальной техники могут выполнять различные технологические операции. Однако необходимо отметить сложную конструкцию такой техники, что обуславливает высокую стоимость. Использование таких универсальных сварочных манипуляторов целесообразно при необходимости частой сменой типа свариваемых изделий, мелкосерийном и единичном производстве.
Если же на промышленном производстве выполняются однообразные сварочные работы и при этом не требуется выполнять такие соединения в многочисленных точках, имеется возможность использования специализированных манипуляторов, имеющих ограниченное число степеней свободы. Такая техника отличается простотой конструкции и имеет доступную стоимость. Подобное существенно упрощает ее эксплуатацию, перенастройку оборудования и позволяет повысить производительность труда на производстве.
Если же говорить о конкретных разновидностях подобной техники, то можно отметить популярность торцевых сварочных манипуляторов, на которых обрабатываемое изделие закрепляют на планшайбе, после чего выполняется соответствующая пароварка и соединение металлических элементов. Такие торцевые манипуляторы сочетают простоту конструкции, универсальность использования и легкость настройки. Отметим также великолепные показатели грузоподъемности таких торцевых сварочных манипуляторов, что позволяет применять их в тяжелом машиностроении.
svarkagid.com
Кантователи и манипуляторы. Вращатели сварочные
Сварочное оборудование - Кантователи и манипуляторы. Вращатели сварочные
Кантователи для электродуговой сварки. Среди средств механизации сварочных процессов, выполняемых электродуговой сваркой, широкое применение нашла технологическая оснастка, в которую входят кантователи, вращатели, манипуляторы и позиционеры.
Выбор типа кантователя определяется заданной программой выпуска изделия, его конструктивными элементами (конфигурацией, габаритными размерами, массой), способами сварки и предъявляемыми к сварному узлу техническими требованиями.
Кантователи — стационарные приспособления, позволяющие не закреплять свариваемое изделие, поворачивать его и устанавливать в удобное для сварки положение. Служат для ручной и полуавтоматической сварки.
Применяемые в промышленности кантователи можно разделить на четыре типа: с приводными роликами, с торцовыми шайбами, напковые, роликовые с жесткой кинематической связью.
Вращатели — устройства, предназначенные для вращения свариваемых изделий с заданной рабочей скоростью; в отличие от манипуляторов имеют неподвижную или перемещающуюся параллельно самой себе ось вращения. Структурные схемы вращателей приведены на рис 4.
Манипуляторы — устройства, обеспечивающие вращение изделия с заданной рабочей скоростью при различных углах наклона оси вращения изделия. Область применения — автоматическая и полуавтоматическая сварка. На рис. 5 приведены основные структурные схемы манипуляторов.
Проведенный анализ сварочной технологической оснастки, используемой на предприятиях тракторного, автомобильного и тяжелого машиностроения, позволил определить типаж сварочных манипуляторов и их основные компоновочные схемы (табл.2).
Компоновочные схемы манипуляторов
Maнипуляторы - позиционеры. К этой группе относятся механизмы, предназначенные удерживать изделия в удобном для сварки положения н обеспечивающие только маршевую (ускоренную) скорость вращаемого изделия при различных углах его наклона. Позиционеры применяют при ручной и полуавтоматической сварке.
Кинематические схемы оборудования, применяемого для механизации сварочных производственных процессов, выбирают в зависимости от характера манипуляции, проводимых со свариваемым изделием.
К основным конструктивным элементам сварочных манипуляторов относятся стойки, опоры привода, токоподводящее устройство, поворотная платформа (планшайба), механизм вращения, наклона и подъема планшайбы, рама и силовой орган к зажимным элементам.
Применение в компоновочной схеме кантователей (рис. 6, а—в) муфт 1, поворотной платформы 6 и рамы 5 обусловливается конфигурацией и размерами свариваемого изделия.
Поворотная платформа (планшайба) кантователей служит для размещения элементов крепления и ориентации свариваемого изделия. Стойки кантователя в нижней части основания могут быть соединены общей связью или же их устанавливают на отдельных фундаментах. Наибольшее распространение получили сварные конструкции стоек в виде закрытых тумб с внутренним размещением механизма привода.
Токоподводящее устройство оказывает существенное влияние на качество сварного шва, особенно при сварке изделий, вращающихся с рабочей скоростью сварки.
В качестве токоподводящего устройства в конструкциях сварочных кантователей могут быть использованы металлоконструкция машины и специальные устройства — внешние и встроенные.
Использование в качестве обратного провода металлоконструкций машины ведет в результате электроэрозии к повышенному износу подшипниковых узлов и элементов зубчатых передач. Для предотвращения электроэрозии в зубчатых передачах и подшипниковых узлах стремятся к увеличению пятна контакта сопрягаемых деталей за счет увеличении ширины и модуля зубчатых колес, применения подшипников и других деталей больших габаритных размеров. Это приводит в конечном счете к неоправданному увеличению габаритных размеров машины и ее массы.
К недостаткам внешних токоподводящих устройств относится необходимость закрепления их на каждом свариваемом изделии.
К числу современных конструкций токоподводящих устройств относятся встроенные устройства со скользящим контактом по вращающимся элементам рабочего органа машины.
Механизм вращения выполняют с ручным, электромеханическим, пневматическим и реже гидравлическим приводом.
Манипуляторы с ручным приводом применяют для полуавтоматической сварки легких металлоконструкций. С целью повышения стабильности скорости вращения планшайбы со свариваемым изделием в кинематической цепи привода предусматривают самотормозящую передачу.
Компоновки кинематических цепей привода вращения планшайбы различают по месту расположения самотормозящей (червячной) передачи. Самотормозящую червячную пару располагают либо в начале, либо в конце кинематической цепи. Предпочтительной считается схема расположения червячной пары в начале кинематической цепи.
Конечная передача у большинства манипуляторов выполняется открытой. В отечественных манипуляторах чаще всего применяют передачу с внутренним зацеплением, так как она имеет меньшие габаритные размеры и лучше защищена от попадания грязи.
Регулирование необходимой скорости сварки осуществляется или сменными шестернями, или бесступенчатым регулированием с помощью вариаторов, или же изменением частоты вращения электродвигателя постоянного тока.
С применением бесступенчатого регулирования открываются более широкие технологические возможности использования оборудования.
Привод наклона планшайбы является наиболее нагруженным механизмом. Наибольшие технологические возможности имеют манипуляторы с поворотной рамой и манипуляторы кольцевого типа с углом поворота изделия на 360o в двух плоскостях.
Манипуляторы с секторными и рычажными механизмами наклона наиболее компактны, максимальный угол наклона планшайбы 90—135o. Наряду с зубчатыми секторами могут быть рекомендованы секторы с натянутой на них цепью. Чтобы избежать скручивания и перекоса стола, на манипуляторах большей грузоподъемности устанавливают два зубчатых сектора, что позволяет разгрузить каждый из них. Для разгрузки механизма наклона стола у таких манипуляторов планшайбу при ее горизонтальном положении располагают ниже оси наклона, приближая, таким образом, центр изделия к оси поворота.
Механизм подъема планшайбы выбирают в зависимости от грузоподъемности и требуемой величины вертикального хода планшайбы.
Подъем планшайбы может быть осуществлен:
- перемещением при помощи цеховых механизмов (кранов) на направляющей колонне с фиксацией в нужном положении переставными штырями;
- автономным ручным, электромеханическим или гидравлическим приводом с использованием в качестве исполнительных устройств передачи винт — гайка, реечкой или зубчатой nepедачи.
Наиболее целесообразным является механизм подъема с вертикальным ходом и электромеханическим приводом — одним винтом на двух колоннах, двумя винтами на двух колоннах. Для исключения перекашивающих усилий в механизмах подъема применяют зубчато-реечные передачи с размещением их по обеим сторонам стойки (рис. 8). Манипуляторы особо большой грузоподъемности имеют четыре колонны.
В мелкосерийном производстве для выполнения сборочно-сварочных операций, зачистки сварных швов и исправления дефектов сварного шва, выявленных при контроле, применяют одностоечные кантователи с ручным приводом поворота изделия.
Источник: Евстифеев Г.А. "Средства механизации сварочного производства"
www.autowelding.ru
Манипулятор сварочный
Сварочный манипулятор
Современные многофункциональные сварочные манипуляторы — это автоматизированное оборудование, которое позволяет существенно упростить выполнение соединения различных металлических элементов. Сегодня с развитием промышленного производства такие сварочные вращатели получили максимально широкое распространение. Поговорим поподробнее об распространенных сегодня разновидностях сварочных манипуляторов.
Сварочный манипулятор вращатель – универсальная и недорогая техника
Несомненным преимуществом использования подобного оборудования является его универсальность и легкость переналадки. При необходимости внести коррективы в работу таких станков следует только провести перенастройку используемого программного обеспечения. То есть, оператор просто изменяет программу и рабочий инструмент начинает двигаться по другой траектории, соответственно изменяются точки соединения. Модульная конструкция большинства распространенных сегодня манипуляторов позволяет с легкостью изменять конструкцию рабочих инструментов, что обеспечивает проведение различной по своей технологии сварки.
Подобные сварочные манипуляторы могут изготавливаться как в стационарном исполнении, так и в виде компактных мобильных установок. Крупноразмерные стационарные сварочные вращатели широко используются при производстве автомобилей, где с помощью подобной техники свариваются рамы и другие силовые элементы автомобилей. А вот мобильные варианты могут применяться для сварки труб или же полной автоматизации такой работы при необходимости выполнения большой по объему сварки.
Из преимуществ использования такого оборудования можем выделить следующее:
- Универсальность использования.
- Легкость перенастройки.
- Отличное качество соединения.
Сварочные манипуляторы цены и модификации
Подобные модификации принято различать в зависимости от их возможности перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскости. Если ранее подобные установки могли перемещаться лишь в вертикальной или горизонтальной плоскости, то современные роботы для сварки имеют множество плоскостей перемещения, что позволяет выполнять сложную многомерную сварку металлических деталей, обеспечивая максимально качественные и долговечные соединения элементов.
Современные модификации такой техники оснащаются специальными системами запоминания и датчиками положения, которые позволяют обеспечить двойной контроль за работой манипуляторов. Наличие такого двойного контроля точности позиционирования рабочего инструмента позволяет обеспечить максимально качественную сварку, что необходимо при соединении силовых конструкций, где малейшее отклонение в расположении точки сварки приведет к существенному снижению показателей жесткости. Все движения рабочего инструмента данного оборудования происходят по заданной заранее программе. Соответственно перепрограммировав блок управления можно задать иное движения сварочного аппарата, что позволяет существенным образом расширить сферу использования такой техники.
Отдельные модификации позволяют вращать изделия со скоростью, равной скорости сварки. Подобное позволяет существенным образом повысить производительность выполняемых работ, при этом повышается качество соединения металлических элементов.
Универсальные и специализированные сварочные манипуляторы
Наибольшей популярностью сегодня пользуются универсальные сварочные манипуляторы, имеющие максимально возможное число степеней свободы, а, следственно, они способны выполнять различные сварочные работы. С помощью такой универсальной техники могут выполнять различные технологические операции. Однако необходимо отметить сложную конструкцию такой техники, что обуславливает высокую стоимость. Использование таких универсальных сварочных манипуляторов целесообразно при необходимости частой сменой типа свариваемых изделий, мелкосерийном и единичном производстве.
Если же на промышленном производстве выполняются однообразные сварочные работы и при этом не требуется выполнять такие соединения в многочисленных точках, имеется возможность использования специализированных манипуляторов, имеющих ограниченное число степеней свободы. Такая техника отличается простотой конструкции и имеет доступную стоимость. Подобное существенно упрощает ее эксплуатацию, перенастройку оборудования и позволяет повысить производительность труда на производстве.
Если же говорить о конкретных разновидностях подобной техники, то можно отметить популярность торцевых сварочных манипуляторов, на которых обрабатываемое изделие закрепляют на планшайбе, после чего выполняется соответствующая пароварка и соединение металлических элементов. Такие торцевые манипуляторы сочетают простоту конструкции, универсальность использования и легкость настройки. Отметим также великолепные показатели грузоподъемности таких торцевых сварочных манипуляторов, что позволяет применять их в тяжелом машиностроении.
svarkagid.com
Сварочные манипуляторы.
Под сварочным манипулятором понимается такое механическое устройство, с помощью которого осуществляются повороты, наклон и вращение изделия со сварочной скоростью при автоматической и механизированной сварке круговых швов или при наплавке цилиндрических и конических поверхностей. Манипулятор выполняет также функции кантователя для установки изделия в положение, удобное для сварки всех швов в лодочку, или в горизонтальное положение.
Три основных узла сварочного манипулятора:
– механизм вращения изделия относительно оси шпинделя;
– механизм наклона шпинделя;
– несущие конструкции манипулятора (поворотная и стационарная части).
Универсальные сварочные манипуляторы построены по одному принципу и поэтому их конструкции сходны между собой. Этот принцип основан на том, что манипулятор, снабженный крепежной планшайбой или плитой, имеет две взаимоперпендикулярные оси, вокруг которых планшайба с закрепленным на ней изделием может поворачиваться или наклоняться. Одна из них является осью вращения планшайбы и представляет собой шпиндель манипулятора, а другая – горизонтальная и ей перпендикулярная – является осью наклона планшайбы на угол до 90–135°. Привод планшайбы обеспечивает регулирование числа ее оборотов в необходимых для сварки пределах, т.е. обеспечивает сварочное вращение изделия при сварке круговых швов с заданной скоростью. В приводе также нередко предусматривается переключение на маршевую, установочную скорость вращения.
По своему назначению сварочные манипуляторы можно разделить на две основные группы: универсальные манипуляторы общего назначения, в которых типоразмеры свариваемого изделия ограничены лишь массой и габаритами, и специализированные, предназначенные для сварки однотипных изделий массового или серийного производства.
Универсальные манипуляторы выпускаются разных типоразмеров, отличающиеся между собой грузоподъемностью, размерами планшайбы и величиной допускаемых моментов – грузового (опрокидывающего) и вращающего, вызываемого дисбалансом изделия.
На рис. 1 представлена схема простейшего сварочного манипулятора легкого типа Т–25М, получившего широкое распространение в промышленности.
Рисунок 1 – Сварочный манипулятор Т – 25М: 1 – станина; 2 – механизм наклона; 3 – поворотная траверса; 4 – планшайба; 5 – механизм вращения планшайбы;
6 – сменные шестерни
Он позволяет вращать изделие со сварочными скоростями от 0,3 до 1 м/мин при диаметре изделия от 0,25 до 0,9 м и массе до 1000 кг. Допускаемый грузовой момент относительно оси наклона – до 900 кгс×м, относительно оси вращения – до 200 кгс×м. Скорость вращения настраивается сменными шестернями приводного механизма 5. Главный узел привода изображен на рис. 2.
Рисунок 2 – Привод манипулятора Т – 25М: 1 – фланец для крепления планшайбы; 2 – шпиндель; 3 – ведущая сменная шестерня редуктора; 4 – ведомая сменная шестерня; 5 – зубчатый сектор механизма наклона планшайбы; 6 – бронзовое кольцо токосъемника; 7 – медно – сетчатые щетки токосъемника; 8 – наконечник провода
Особенностью его конструкции является геометрическое совмещение оси червяка последней передачи с осью наклона шпинделя, что позволило установить электропривод вращения стационарно, а не на поворотной траверсе, как это обычно делается во многих манипуляторах.
Механизм вращения планшайбы состоит из двух последовательных червячных передач, связанных между собой парой сменных шестерен.
При конструировании механизмов рабочего сварочного движения (в том числе и вращения изделия) следует, как правило, последнее кинематическое звено механизма (в частности, передачу на шпиндель манипулятора) выполнять в виде червячной передачи, так как по сравнению с цилиндрической или конической зубчатыми передачами она обеспечивает гораздо большую плавность движения. Однако необходимо учитывать, что чрезмерная плавность движения тяжелой массы наблюдаются пульсации движения с очень большой амплитудой колебаний скорости, вплоть до периодических полных остановок движения, несмотря на непрерывную работу двигателя. Такие пульсации сварочного движения недопустимы, так как вызывают неравномерность поперечного сечения шва.
Расчет манипулятора.
Расчетная схема манипулятора представлена на рисунке 3.
Изгибающий момент в сечении А шпинделя
. (1)
Крутящий момент в сечении А шпинделя
. (2)
А – точка крепления планшайбы к шпинделю; В и С – опоры шпинделя; α – угол наклона шпинделя; β – угол поворота планшайбы; γ – отклонение угла наклона шпинделя до критического значения; αкр – критический угол наклона шпинделя; Ц.Т. – центр тяжести изделия; е – эксцентриситет центра тяжести изделия; G – вес изделия; G1 и G2 – составляющие веса изделия; h – расстояние от наиболее опасного сечения до центра тяжести изделия; L – расстояние между опорами шпинделя
Рисунок 3 – Расчетная схема манипулятора
Эквивалентный момент в сечении А шпинделя
(3)
.
Допустимое отклонение критического угла наклона оси вращателя (шпинделя)
, (4)
где е – дисбаланс, см;
h – расстояние от опасного сечения до центра тяжести изделия, см.
Максимальный критический угол наклона оси вращателя
. (5)
Далее необходимо найти максимальный диапазон углов наклона оси вращателя (шпинделя) и на клеточном поле обозначить линии, соответствующие значениям αКР и αКР + 2γ по оси OY. Затем ось OX (угол поворота планшайбы β, град) разбить на интервалы по 30°. Соотношение углов α и βКР, при котором момент MЭ максимален,
. (6)
Для поиска значений α для построения графика подставить значения β = 0, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330, 360° в формулу (6) поочередно, что позволит определить соответствующие значения угла наклона шпинделя. Например,
;
.
Затем полученные точки нанести на график α = f (β).
Далее найти углы поворота планшайбы βКР, которые будут являться критическими для заданного угла поворота шпинделя (например, если α = 80°). На графике провести прямую линию с координатами (0; 80°) и найти точки пересечения линии с графиком.
При нижнем расположении ведущей шестерни и при расположении ведомого зубчатого колеса у планшайбы, т. е. на расстоянии К от нее, максимальное значение эквивалентного момента
. (7)
Диаметр шпинделя
. (8)
Должно быть соблюдено условие прочности
. (9)
Принимать в расчетах AОС = ).
Для валов из стали 45Х принимать [σ] = 8000 кгс/см2.
Далее при расчете выбранный диаметр шпинделя обычно проверяют на выносливость по известной методике Д.Н. Решетова, учитывающей характер изменения напряжений и т.д., а также на жесткость (изгибную и крутильную).
Мощность привода N определяется по крутящему моменту и максимальной частоте вращения шпинделя n (об/мин) с учетом потерь на трение в подшипниках и КПД приводного механизма η0:
, (12)
где момент сил трения в подшипниках шпинделя ; f – коэффициент трения в подшипниках; dA и dB – диаметры шпинделя в сечениях А и В; А0 и В0 – реакции опор.
Подбор подшипников производится по усилиям А0 и В0 и частоте вращения обычными методами.
По мощности выбранного электродвигателя и кинематической схеме приводного механизма определяются размеры всех элементов механизма (валов, зубчатых передач, подшипников и т.д.) обычными методами расчета деталей машин. Пусковой момент двигателя проверяется с учетом динамической нагрузки.
Дата добавления: 2017-06-13; просмотров: 548; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Похожие статьи:
poznayka.org
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Cтраница 1
| Манипулятор-позиционер типа СМ-5000Г. [1] |
Сварочные манипуляторы отличаются от манипуляторов-позиционеров наличием более сложного по конструкции привода вращения планшайбы, обеспечивающего регулирование в необходимых пределах скорости вращения планшайбы. [2]
Сварочные манипуляторы рассчитаны на вращение изделий с необходимой скоростью, а также на установку оси вращения изделия под различными углами. [3]
| Роликовые стенды. [4] |
Сварочные манипуляторы ( рис. 8 - 69) обеспечивают перемещения со сварочной скоростью. [5]
Сварочные манипуляторы служат для вращения изделия с заданной скоростью, равной скорости сварки. [6]
Сварочный манипулятор: 1 - станина: 2 - рукоятки для наклона и поворота стола; 3 - стол. [7]
Рассмотрим конструкцию переносного сварочного манипулятора УСМ-500, предназначенного для поворота изделия весом до 500 кг со скоростями, необходимыми при автоматическом наложе-нпи круговых швов различных диаметров, а также - для установки изделия в положения, наиболее удобные для сварки. Манипулятор состоит из следующих основных узлов: станины, стола с консолью, общего привода поворота планшайбы и поворота консоли, шкафа электроаппаратуры управления, съемной опорной рамы. [8]
Сварку на универсальных сварочных манипуляторах производят в нижнем положении с поворотом изделия. Автоматическим способом сваривают круговые швы при вращении изделия и неподвижном сварочном автомате. Установку и снятие изделия производят при горизонтальном расположении планшайбы. В этом положении можно сваривать угловые швы. При наклоне планшайбы на 45 производят автоматическую сварку в лодочку круговых швов. При повороте планшайбы на угол до 90 сваривают стыковые швы на цилиндрических поверхностях. При повороте стола на 135 - 180 швы, размещенные потолочно при первых трех положениях планшайбы, устанавливают в положение в лодочку. Этими же положениями планшайбы пользуются при полуавтоматической и ручной сварке. Сварочный аппарат устанавливают и закрепляют на специальной колонке с консолью. Применение манипулятора дает возможность повысить производительность сварочных работ за счет сокращения основного времени сварки на 15 - 20 % и сокращения времени вспомогательных операций в 1 5 - 2 раза. [9]
По конструктивному исполнению сварочные манипуляторы подразделяются на универсальные с большим числом степеней свободы и специализированные - с ограниченным числом степеней свободы. Первые обеспечивают широкие технологические возможности, но имеют сложную конструкцию, что обусловливает их высокую стоимость. Применение универсальных манипуляторов целесообразно при единичном и мелкосерийном производстве с частой сменой типа свариваемых изделий. [10]
| Положение планшайбы манипулятора при сварке различных деталей. [11] |
Наиболее широко распространены торцовые сварочные манипуляторы, на которых изделие закрепляют на планшайбе с помощью кулачкового устройства. [12]
Для сварки блоков используются сварочные манипуляторы, расширяющие возможности получения сварных соединений в поворотном положении при помощи автоматической сварки под слоем флюса. [13]
Часто в камере размещают сварочные манипуляторы на несколько изделий, это значительно увеличивает производительность установок. Так как поперечные размеры источника сварочной теплоты ( электронного луча) в этих установках малы, к точности работы манипуляторов предъявляются повышенные требования. Так, отклонение свариваемого стыка от необходимого положения допускается от нескольких микрометров до 0 2 мм; отклонение скорости сварки не должно превышать 1 % от номинального значения. [14]
Совокупность такой колонны и сварочного манипулятора или роликового стенда является эффективной разновидностью сварочной установки; универсальность установки возрастает, если колонна перемещается по рельсовому пути вдоль роликового стенда. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Сварочные манипуляторы (вращатели) PEMA
Сварочный манипулятор – это стандартное решение для увеличения гибкости, производительности труда и повышения качества продукции, а также применение вращателя улучшает условия труда сварщика. Главным преимуществом внедрения сварочных манипуляторов на производстве является то, что сварка всегда производится в оптимальном нижнем положении. Это позволяет увеличить производительность сварочных работ на 70%. И конечно же, комфортность в работе будет оценена сварщиком.
Для повышения эффективности сварочных работ, РЕМА разработала несколько серий вращателей, которые сочетают в себе современный дизайн, а так же надежность и эффективность. При конструировании особое внимание было уделено безопасности труда и удобству в работе.
РЕМА производит свароные манипуляторы грузоподъемностью от 250 килограмм до 250 тонн. Среди них каждый заказчик может подобрать оптимальное для себя решение.
- Быстрая сварка в нижнем положении
- Оптимальные параметры сварки
- УПовышение качества - меньше переделок и ремонта
- Точность, безопасность и удобство
- Четыре серии манипуляторов
- Грузоподъемность до 250 тонн
pemasvar.ru
www.samsvar.ru
Сварочный манипулятор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Сварочный манипулятор
Cтраница 1
Сварочные манипуляторы отличаются от манипуляторов-позиционеров наличием более сложного по конструкции привода вращения планшайбы, обеспечивающего регулирование в необходимых пределах скорости вращения планшайбы. [2]
Сварочные манипуляторы рассчитаны на вращение изделий с необходимой скоростью, а также на установку оси вращения изделия под различными углами. [3]
Сварочные манипуляторы ( рис. 8 - 69) обеспечивают перемещения со сварочной скоростью. [5]
Сварочные манипуляторы служат для вращения изделия с заданной скоростью, равной скорости сварки. [6]
Сварочный манипулятор: 1 - станина: 2 - рукоятки для наклона и поворота стола; 3 - стол. [7]
Рассмотрим конструкцию переносного сварочного манипулятора УСМ-500, предназначенного для поворота изделия весом до 500 кг со скоростями, необходимыми при автоматическом наложе-нпи круговых швов различных диаметров, а также - для установки изделия в положения, наиболее удобные для сварки. Манипулятор состоит из следующих основных узлов: станины, стола с консолью, общего привода поворота планшайбы и поворота консоли, шкафа электроаппаратуры управления, съемной опорной рамы. [8]
Сварку на универсальных сварочных манипуляторах производят в нижнем положении с поворотом изделия. Автоматическим способом сваривают круговые швы при вращении изделия и неподвижном сварочном автомате. Установку и снятие изделия производят при горизонтальном расположении планшайбы. В этом положении можно сваривать угловые швы. При наклоне планшайбы на 45 производят автоматическую сварку в лодочку круговых швов. При повороте планшайбы на угол до 90 сваривают стыковые швы на цилиндрических поверхностях. При повороте стола на 135 - 180 швы, размещенные потолочно при первых трех положениях планшайбы, устанавливают в положение в лодочку. Этими же положениями планшайбы пользуются при полуавтоматической и ручной сварке. Сварочный аппарат устанавливают и закрепляют на специальной колонке с консолью. Применение манипулятора дает возможность повысить производительность сварочных работ за счет сокращения основного времени сварки на 15 - 20 % и сокращения времени вспомогательных операций в 1 5 - 2 раза. [9]
По конструктивному исполнению сварочные манипуляторы подразделяются на универсальные с большим числом степеней свободы и специализированные - с ограниченным числом степеней свободы. Первые обеспечивают широкие технологические возможности, но имеют сложную конструкцию, что обусловливает их высокую стоимость. Применение универсальных манипуляторов целесообразно при единичном и мелкосерийном производстве с частой сменой типа свариваемых изделий. [10]
Наиболее широко распространены торцовые сварочные манипуляторы, на которых изделие закрепляют на планшайбе с помощью кулачкового устройства. [12]
Для сварки блоков используются сварочные манипуляторы, расширяющие возможности получения сварных соединений в поворотном положении при помощи автоматической сварки под слоем флюса. [13]
Часто в камере размещают сварочные манипуляторы на несколько изделий, это значительно увеличивает производительность установок. Так как поперечные размеры источника сварочной теплоты ( электронного луча) в этих установках малы, к точности работы манипуляторов предъявляются повышенные требования. Так, отклонение свариваемого стыка от необходимого положения допускается от нескольких микрометров до 0 2 мм; отклонение скорости сварки не должно превышать 1 % от номинального значения. [14]
Совокупность такой колонны и сварочного манипулятора или роликового стенда является эффективной разновидностью сварочной установки; универсальность установки возрастает, если колонна перемещается по рельсовому пути вдоль роликового стенда. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Сварочные манипуляторы и роботы позиционеры
Сварочный манипулятор используется в процессе высокоточной стыковки деталей сваркой. Он «поддерживает» держак или горелку аппарата, фиксируя и контролируя перемещение электрода или пучка пламени вдоль сварочного шва.
Разновидности манипуляторов
По степени мобильности манипуляторы разделяются на передвижные и стационарные разновидности. Причем каждый вариант обладает одной или двумя степенями свободы рабочего органа. В первом случае робот манипулятор сварочный контролирует перемещение электрода или пламени только вдоль шва. Во втором случае, за счет подвижности колонны, возможен контроль и продольных и поперечных перемещений электрода.
За счет мобильности манипулятора мы можем расширить сферу применения этого прибора, используя позиционер и в процессе продольной сварки, и в ходе формирования кольцевого шва с внешней или внутренней стороны стыка.
Особенности конструкции манипуляторов-колонн
Классический сварочный позиционер состоит из колонны, удерживающей стрелу и тележки, движущейся по направляющим. Причем направляющие и стрелы, и колонны имеют V-образную форму и снабжены тормозными механизмами (двигателями) и, системой аварийной остановки, на основе подпружиненной шпонки и перфорации в направляющей. Такие предохранители гарантируют
практически 100-процентную безопасность агрегата.
Ну а точность перемещения обеспечивается введением в конструкцию шарнирной опоры, соединяющей манипулятор с базой, и особого направляющего держателя, с помощью которого сварочная колонна соединяется со стрелой. Эти элементы дают возможность контролировать, и вертикальное, и горизонтальное смещение, что дает возможность задействовать манипулятор в одновременной обработке нескольких стыков.
И стрела, и колонна манипулятора движутся под воздействием пневматических, гидравлических или электрических приводов, управляемых с помощью выносного пульта или по месту. За взаимное преобразование вращательно-поступательных перемещений отвечает особый редуктор (или несколько редукторов), упакованный в герметичный корпус, защищающий зубчатую или цепную передачу от окалины, шлака, брызг и прочих негативных факторов.
Управляемый сварочный стол
Манипулятор может быть выполнен и в виде опорно-поворотного механизма сварочного стола, контролирующего перемещение не электрода, а стыкуемых деталей. Причем диаметр управляемого «стола» достигает 2-2,5 метров, что позволяет задействовать манипулятор в процессе сборки многотонных металлоконструкций.
Такой манипулятор не только выверяет перемещение электрода по шву, но и отсекает сварочную ванну от возможных деформаций и нежелательных колебаний. Разумеется, подобное решение сказывается на прочности сварочного соединения самым лучшим образом.
Причем манипулятор-стол может обеспечить и горизонтальное, и вертикальное позиционирование стыкуемых заготовок. При этом допускается вращением рабочей области (столешницы).
Кабель «массы» соединяется со столом с помощью прижимной щетки из меди.
steelguide.ru
Манипулятор - сварочный инструмент - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Манипулятор - сварочный инструмент
Cтраница 1
Манипуляторы сварочного инструмента с прямоугольной системой координат могут иметь различную компоновку. Основное достоинство компоновки портального типа ( рис. 5.3, а) - расположение всех направляющих выше уровня сварки, что обеспечивает их надежную защиту от механических повреждений и за-брызгивания. При данной компоновке остается свободной нижняя часть пространства между опорами манипулятора сварочного инструмента, где могут быть расположены технические средства подачи заготовок на сварку и отвода изделия после сварки. Такая компоновка наиболее часто встречается в обычных установках для дуговой сварки. Недостатки компоновки следующие: повышенная металлоемкость; необходимость площадки для обслуживания высоко расположенных механизмов; усложнение механизма уравновешивания вертикально перемещающихся частей. [1]
Манипуляторы сварочного инструмента в структуре РТК реализуют переносные и ориентирующие перемещения сварочного инструмента. [3]
Манипуляторы сварочного инструмента с прямоугольной системой координат при модульной конструкции могут быть реализованы в наибольшем числе вариантов. Направления переносных движений манипуляторов параллельны линиям швов или плоскостям, в которых расположены швы большинства сварных конструкций, что упрощает процедуру обучения, систему управления и средства адаптации. Такие манипуляторы позволяют обслуживать большие рабочие зоны, что особенно важно при сварке одним роботом изделий с большими габаритными размерами. Недостатки манипуляторов с прямоугольной системой координат следующие: значительная металлоемкость и большое занимаемое пространство; необходимость в механизмах, преобразующих вращательное движение в поступательное, и устройствах для защиты прямолинейных направляющих и указанных передач. [4]
В качестве манипулятора сварочного инструмента ( горелки - для дуговой сварки, клещей - для точечной контактной сварки) обычно используют сварочный робот, представляющий собой многозвенный манипулятор с системой программного управления перемещениями звеньев. [5]
В состав РТК входят: манипулятор сварочного инструмента с угловой системой координат - робот OJ-10 PS, позиционер OJ-10 P; система управления RSP-01; сварочная аппаратура UNIMIG 400 S; пятирежимный блок программирования сварочных параметров JPP-5 устройства очистки сопла сварочной го-редки; светобрызгозащитный экран. Комплекс OJ-10 может комплектоваться средствами геометрической адаптации. [7]
Манипуляторы изделия по сравнению с манипуляторами сварочного инструмента менее универсальны. [9]
Основой гибкого технологического модуля ( ГТМ) для дуговой сварки обычно является промышленный робот ( манипулятор сварочного инструмента с ПУ), оснащенный программно-управляемым сварочным оборудованием со всеми автоматическими сервисными устройствами, включая средства автоматической очистки горелки от брызг. Последние в зависимости от принципа построения и состава технических средств могут иметь вид гибких автоматических линий, участков и цехов. Действительно, дополнением ГТМ манипуляторами получают РТКДС. Следует отметить, что тип и грузоподъемность манипуляторов изделия существенно зависит от конструктивных особенностей и техники сварки конструкций данного типа. Поэтому требуемое разнообразие типов манипуляторов изделия значительно больше требуемого разнообразия ГТМ. Так как структура РТКДС зависит и от организации производственного процесса, то число вариантов РТКДС может быть еще больше. [10]
Для управления положением сварочного инструмента ( по информации, получаемой датчиками в СУ) использован метод переключения приводов отдельных степеней подвижности манипулятора сварочного инструмента с режима программного управления на режим управления от датчиков, измеряющих фактическое расстояние до поверхности свариваемых элементов. [11]
Следует отметить, что оператор или загру-зочно-разгрузочное устройство попеременно должен занимать два различных места ( это усложняет организацию рабочего места и повышает утомляемость оператора) и действует в рабочей зоне манипулятора сварочного инструмента. Такие РТК целесообразно применять при сварке преимущественно средне - и крупногабаритных конструкций с большим временем сварки и загрузочных, сборочных, прихваточных и разгрузочных работ. [12]
Важнейшие элементы манипуляторов сварочного инструмента и изделия - это приводы перемещения звеньев манипуляционной системы, так как они определяют точность отработки программы движений и в значительной степени производительность РТК. [13]
Манипуляторы с двухполярной сферической системой координат имеют небольшую металлоемкость, малые собственные габаритные размеры, простые и компактные механизмы привода. В этих манипуляторах не нужны механизмы и направляющие прямолинейного перемещения и, следовательно, защита их от внешних воздействий. Недостатки манипуляторов сварочного инструмента с двухполярной сферической системой координат следующие: невозможность обслуживания больших рабочих пространств; неизбежное повышение требований к точности передач при увеличении размеров рабочего пространства. С совершенствованием методов и технических средств управления координатами звеньев ма-нипуляционных систем РТК для сварки такие достоинства прямоугольной системы координат, как параллельность осей координат линиям швов и связанные с этим упрощения процедуры обучения, СУ и средств адаптации, теряют свое решающее значение. Современные СУ манипуляторами с двухполярной сферической ( и любой другой) структурой позволяют. Поэтому достоинства манипуляторов с двухполярной сферической системой координат приобретают решающее значение. Например, небольшие собственные габаритные размеры манипуляторов с двухполярной сферической системой координат делают их особенно удобными при сварке небольших изделий или отдельных швов ( участков швов) изделий средних и больших размеров. [14]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
