Решение вопросов организации грузопотока и компоновки отдельных РТК позволило приступить к разработке технологического процесса, технических заданий и проектированию технологического оборудования.
Устройство иработа РТК-1
Поскольку технологические узлы левого и правого барабанов являются зеркальным отражением друг друга, соответственно такими же являются и приспособления для их сборки. На одном приспособлении собираются узлы Т-1 левого и Т-2 правого барабанов, на другом — соответственно Т-2 левого и Т-1 правого барабанов (см. рис. 2).
Схема одного из приспособлений показана на рис. 3. На плоской раме 1 закреплены опоры с установочными пальцами 2. Сегмент 3 устанавливают на два пальца и закрепляют двумя клиновыми 4 и дуговыми 5 прижимами.
На сегмент устанавливают спицу 6 (для Т-1) или связь 7 (для Т-2), фиксируют с помощью съемных пальцев 8 и прижимают дуговым прижимом 9. В месте приварки к сегменту наклонно расположенная связь заканчивается гибкими усиками, которые при транспортировке деталей часто деформируются. Для придания им перед сваркой положения, заданного чертежом, служит откидной клинообразный фиксатор 10, который в рабочем положении распирает усики до одного и того же размера, независимо от их начальной деформации. Этим достигается точность попадания конца электрода на линию стыка деталей, а значит — получение качественного шва при сварке роботом.
Наличие в приспособлении той или иной детали, правильность ее положения и качество закрепления фиксируют индукционные датчики положения 11. Они же формируют для системы управления РТК код, по которому робот распознает готовность к сварке того или иного узла в определенном приспособлении и вызывает соответствующую сварочную подпрограмму.
Расположение оборудования РТК-1 показано на рис. 4. Приспособления 1 и 2 размещены попарно на двух столах 3, которые обслуживает робот 4 типа IR-161/15. Между столами установлено устройство 5 для очистки горелки робота. Каждое рабочее место имеет отдельный пульт управления б. Вблизи пультов расположены стойка 7 системы управления роботом RC20/41 и источник 8 питания сварочным током типа SGL300IR. Перед столами установлены полы безопасности 9. Каждая зона сборки имеет места 10 складирования и стеллажи-накопители 11 для готовых узлов.
Оператор-сборщик собирает на двух приспособлениях левого стола узлы Т-1 и Т-2 левого барабана, нажимает кнопку «Старт» левого пульта и переходит к правому столу. Робот поочередно анализирует коды приспособлений и, если сборка произведена правильно, выполняет сварку узлов по соответствующей подпрограмме. Затем робот и оператор обмениваются рабочими местами и все операции повторяются вновь.
Устройство и работа РТК-2
Наиболее сложным и точным технологическим узлом в составе барабана является его остов. Отклонения от правильной геометрической формы, полученные при его изготовлении, лимитируют точность изготовления барабана. Поэтому, приступая к проектированию сборочного кондуктора, сформулируем основные требования к нему:
• кондуктор должен быть стационарным;
•кондуктор должен обеспечивать изготовление остова при вертикальном расположении его оси;
•установка деталей, ответственных за точность остова барабана (стенок и фланца), должна осуществляться по базовым элементам приспособления, а не по другим деталям;
•точность позиционирования деталей в узле должна быть достаточной для выполнения роботом качественных сварных соединений;
•жесткость кондуктора должна более чем на порядок превышать жесткость собираемого узла;
•конструкция кондуктора и порядок сборки должны обеспечивать доступность для горелки робота всех сварных швов;
•базовые элементы должны быть регулируемыми, а усилия прижимов — достаточным, чтобы обеспечить фиксацию деталей в заданном положении независимо от отклонений их формы;
•кондуктор должен иметь систему контроля качества сборки узла, включенную в систему управления РТК и содержащую элементы, исключающие неправильную установку деталей;
•время сборки узла в кондукторе не должно превышать время его сварки роботом.
В соответствии с этими требованиями процесс изготовления остова был расчленен на три этапа (см. рис. 1):
этап 1 — сборка и сварка обечайки и нижнего пояса сегментов;
этап 2 — сборка и сварка среднего пояса сегментов, образованного четырьмя узлами Т-1, и приварка его к центральному фланцу;
этап 3 — сборка и сварка верхнего пояса сегментов, образованного четырьмя узлами Т-2, и приварка его к фланцу.
Высокие требования к точности барабана и необходимость свободного доступа горелки робота к сварным швам внутри барабана обусловили выбор системы базирования стенок по наружной поверхности и прижатия их к базам магнитными силами. Аналогичным образом должен фиксироваться фланец — наиболее ответственный элемент, точность установки и неизменность положения которого в процессе сварки определяют торцевое и радиальное биение остова. Технологические узлы Т-1 и Т-2 в данном случае играют роль связующих элементов. В связи с трех-этапностью процесса сборки их положение внутри барабана необходимо было задать специальной съемной оснасткой, а базировать — по стенкам и фланцу. Схема базирования деталей, отражающая перечисленные требования, показана на рис. 5.
В соответствии с техническим заданием были созданы автоматизированные магнитные кондукторы, конструкция которых реализует приведенную схему базирования. Схема кондуктора дана на рис. 6. Основными его узлами являются: основание 1; плита опорная 2; концевые 3, основные 4 и центральные 5 магнитные модули; замыкатель 6 обечайки с фиксаторами 7; пульты 8 управления секциями; центральный пульт управления 9; прижимы вертикальные 10 и горизонтальные 11; проставки малые 12 и большие 13; панель 14 пневматических агрегатов.
На прямоугольном основании 1 установлена опорная плита 2 — основной несущий элемент кондуктора. Верхняя плоскость плиты обработана механически с отклонением от плоскостности не более 1 мм. На диаметре 1500 мм расположены шестнадцать линейных опор 15, задающих плоскость опирания остова. Наиболее ответственными узлами кондуктора, от которых зависит точность изготовления остова, являются стойки с магнитными модулями, расположенные по периметру кондуктора, и блок центральных магнитных модулей, фиксирующих фланец. Двадцать магнитных модулей сгруппированы в четыре секции. Каждая секция содержит два концевых 3 и три основных 4 модуля, закрепленных в соответствующих стойках. Положение модулей в стойках может регулироваться путем плоскопараллельного радиального перемещения, а также поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для регулировки используется система направляющих и конических упоров, перемещающихся с помощью эксцентриков.
Принцип действия всех управляемых постоянных магнитных модулей одинаков и основан на взаимодействии магнитных полей перемагничиваемых и неперемагничиваемых постоянных магнитов, объединенных в модуль. Соотношение магнитных полей этих магнитов определяет одно из двух состояний модуля: активное и пассивное.
Управление магнитным потоком перемагничиваемого магнита осуществляется с помощью охватывающей его катушки. Для приведения модуля в активное состояние на катушку подается импульс постоянного напряжения, доводящий материал магнита до состояния магнитного насыщения. При этом полярность импульса такова, что магнитные потоки обоих постоянных магнитов складываются, направляются в прилегающую к ним деталь и практически полностью в ней замыкаются. Суммарное магнитное поле, удерживающее деталь, остается практически неизменным более 10 сут.
Для перевода модуля в пассивное состояние на катушку перемагничиваемого магнита подается электрический импульс обратной полярности. Магнитные потоки обоих магнитов взаимно компенсируются, и сила, удерживающая деталь, становится близкой к нулю.
В модуль каждого магнита встроены датчики силы удержания детали и плотности ее прилегания к полюсам. При полном прилегании стенки к магнитам, расположенным по наружному контуру остова барабана, сила удержания каждого модуля равна 2 кН. Усилие, развиваемое блоком центральных магнитов, удерживающих фланец, достигает 1 кН.
Левая половина стоек модулей закреплена на плите неподвижно, с тем, чтобы рабочие поверхности полюсных наконечников образовывали цилиндрическую поверхность диаметром 1514 мм (наружный диаметр остова), перпендикулярную плоскости плиты. Остальные стойки закреплены на подвижном сегменте 16%который скользит по плите, поворачиваясь вокруг оси 17. При замыкании происходит обжатие обечайки в тангенциальном направлении и смыкание торцевых кромок стенок. Механизм замыкания приводится в движение пневматическим цилиндром и удерживается в заданном положении тремя фиксаторами 7. Контроль за работой механизмов замыкателя осуществляется с помощью индукционных датчиков приближения.