Особенности комплектования автоматических сварочных комплексов.

Основная проблема современных производственных предприятий в России — недостаток квалифицированных рабочих и низкий уровень автоматизации. Это сказывается и на производительности, и на товарном виде продукции. Присмотритесь к сварным швам на изделиях, представленных даже на выставках — российские производители сильно проигрывают в этом аспекте зарубежным. Задачи по автоматизации рассматривались неоднократно, но в основном применительно к отдельным видам сварки или наплавки.

Многолетний опыт разработки, изготовления и внедрения автоматических сварочных комплексов позволил нашей компании www.svarzavod.ru обобщить основные особенности комплектования данных комплексов. Условно процессы сварки, наплавки и напыления можно разбить на 2 группы, представленные ниже:

1. Сварка кольцевых швов и наплавка (напыление) цилиндрических деталей.

Основные узлы и компоненты оборудования:

• общий каркас,
• шпиндельный узел,
• задний поддерживающий центр,
• механизм крепления и подвода горелки,
• общий пульт управления.

Комплект оборудования обязательно содержит шпиндельный приводной узел, конструкция которого зависит от конфигурации свариваемого узла. Чаще всего при сварке используют один проход с перекрытием начала сварки. Величина перекрытия устанавливается программированием от общего блока управления.

В качестве привода вращения возможно использование либо мотор-редуктора с асинхронным двигателем и энкодером (для отсчета 360'), либо шагового (серво) двигателя с редуктором или без него. Выбор варианта зависит от поставленной задачи, и этот выбор обычно выполняет Исполнитель по заданию Заказчика.

Обычно свариваемый узел требует дополнительного крепления по оси вращения. Самый простой вариант — "задняя бабка" как в токарном станке с ручным поджатием. Только центр должен быть обязательно подпружиненным из-за расширения деталей при нагреве, особенно при наплавке цилиндрических плоскостей. Более сложный вариант и наиболее часто применяемый — использование пмевмоподжатия (Автоматическая установка для сварки двух кольцевых швов конвейерных роликовых валов).

Сварочная горелка подводится к месту сварки от пневмопривода. Естественно невозможно изготовить комплектующие детали свариваемого узла очень точно (с полем допуска 0,2 мм). По этой причине узел горелки всегда комплектуется механизмом точной настройки горелки на сварной шов. Обычно он является ручным, но в особо ответственных случаях по требованию Заказчика можно эти движения механизировать и автоматизировать вплоть до телосложения за местом стыка.

Общий пульт управления всеми исполнительными механизмами комплекса выполняется в виде отдельного блока для удобства его монтажа и обслуживания. Применение средств автоматизации обуславливает наличие в блоке программируемого логического контроллера (ПЛК) и операторской панели (ОП). Надежность этих компонентов, доступность в покупке и взаимозаменяемость позволяет не беспокоиться Заказчику о долговечности комплекта оборудования. Задача ПЛК-сбор информации от внешних кнопок, тумблеров, конечников, и выдача команды на исполнительный механизм: реле пневматики, вращение шпинделя, включение сварочного источника. Практически всегда пульт позволяет работать в ручном (наладочном) и автоматическом режимах (Установка для сварки фланцев с корпусами шаровых кранов).

2. Сварка прямолинейных швов и наплавка плоских поверхностей.

Основные элементы данных установок:

• стоп (стапель) для закрепления свариваемых элементов;
• механизм перемещения сварочного инструмента по сварному стыку;
• механизм подвода (отвода) инструмента;
• механизм слежения за стыком;
• блок управления;
• сварочное оборудование.

Оборудование для данной группы всегда более сложное, технически насыщенное и более дорогое по стоимости по сравнению со сваркой

кольцевых швов. Пример одной из наших разработок Установка для сварки полос листового металла встык.

Стоп (стапель) является одним из самых ответственных элементом комплекса. Особенно важно правильно установить объемные элементы, например, гнутые детали, которые имеют относительно большие технологические допуски. Чаще всего такие объемные детали устанавливают на лист или стыкуются друг с другом для последующей сварки. На практике используют, как правило, 2 стапеля: на первом производят сборку и прихватку элементов, на втором непосредственно сварку. Виды изделий с прямолинейными швами очень многообразны, поэтому стапели разрабатываются под конкретную конструкцию.

Механизм перемещения инструмента по сварному стыку базируется на использовании шагового или серводвигателя в паре с реечной передачей. Для небольших (до 1 метра) расстояний иногда используют шарико-винтовые передачи (ШВП) с теми же двигателями. Под инструментом здесь подразумевается горелка сварочного полуавтомата, аппарата аргонодуговой сварки, плазмотрон, горелка для сварки под флюсом или что-то другое. Установленная на каркасе каретка с инструментом движется на линейных направляющих с шариковыми каретками. Описанная в общем виде конструкция может содержать одну, две и более осей перемещения, в том числе при необходимости и вращение инструмента. Погрешность позиционирования инструмента зависит от используемых комплектующих и составляет обычно не более 0,05 мм. В большинстве случаев этого достаточно.

Механизм подвода (отвода) инструментаэта часть комплекта оборудования чаще всего отсутствует за счет расширения диапазона перемещения инструмента по сварному стыку. Горелку просто поднимают выше всей конструкции и отводят в сторону. Но иногда для этой цели используют пневматику.

Механизм слежения за стыком является почти всегда необходимым компонентом. Используют очень большое многообразие различных принципов — от механического контактного до дистанционного телеслежения. Выбор зависит от поставленной задачи по точности, вида свариваемого стала, вида сварки и, что наиболее часто, от финансирования.

Точность всегда необходима при аргонно-дуговой сварке, особенно без использования присадки. Изменение вылета электрода при данном виде сварки играет решающую роль.

Блок управления содержит программируемый логический контроллер (ПЛК) и операторскую панель (ОП) для управления всеми составляющими установки. Чаще всего составляется логическая блок-схема работы всего комплекса, которая согласовывается с Заказчиком. На ее основе выдается задание программисту для составления программы и разработки электрической схемы. Иногда при сварке крупногабаритных изделий предусматривается выносной пульт управления.

Невозможно в рамках одной статьи описать многообразие встречающихся на практике задач. Поэтому в следующей статье (Рекомендации по составлению тех. задания на автоматизацию процесса сварки, наплавки или напыления) приведены общие рекомендации, достаточные для постановки задачи и выработки коммерческого предложения по разработке и поставке автоматических сварочных комплексов.