Расположение прорезей на четырех стенках остова идентично, поэтому сварка прорезных швов по всему периметру обечайки выполняется при четырехкратном позиционировании узла с поворотом его на 90° относительно горизонтально расположенной оси барабана. Необходимыми условиями для этого являются доступность для горелки всех швов, достаточная повторная точность позиционирования и получение качественных соединений на наклонной поверхности стенок.
Моделирование ситуации с помощью системы РОБОМАКС показало, что все швы оказываются доступными при отклонении оси горелки от нормали к стенке на угол до 45°. Предварительные эксперименты по сварке с таким углом наклона показали, что в тех случаях, когда отклонение электрода от оси шва не превышает 1,5 мм, сварные соединения получаются качественными, в том числе и при утапливании выступа в отверстии до половины толщины стенки, а угловая деформация практически отсутствует. Кроме того, установили, что формирование швов, расположенных на наклонных (до 40°) частях стенки остается удовлетворительным при их сварке «на спуск». В противном случае наблюдались протеки металла и прожоги. Наибольшие трудности возникли при сварке «на весу» стыковых швов стенок. В целях увеличения ширины шва использовали поперечные колебания электродной проволоки с амплитудой 4 мм.
Учитывая сказанное выше, требования к сборочно-сварочному стенду, предназначенному для работы в составе РТК-3, сформулировали следующим образом:
•стенд должен представлять собой позиционер с горизонтальным расположением оси вращения, имеющий четыре позиции, установка в которые осуществляется путем поворота барабана на угол 90°;
•повторная точность позиционирования изделия должна быть не ниже ±1,0 мм в осевом направлении и ±0,3° по углу поворота;
•базирование собранного узла необходимо осуществить по плоскости съемника;
•система базирования гребенок и сегментов должна обеспечивать их установку с отклонением от параллельности основной базе не более 0,3 мм;
•усилия прижимов должны быть достаточными для прижатия деталей к базам, независимо от нарушения их проектной формы;
•элементы позиционера не должны ухудшать доступ горелки к сварным швам.
В соответствии с данными требованиями и схемой базирования, приведенной на рис. 9, был создан позиционер, предназначенный для работы в составе РТК-3. Основными узлами позиционера являются: основание, держатель барабана, блок ложементов, радиальный прижим, отводная база, торцевой прижим, блок ловителей гребенок, панель управления.
На основании 1 (рис. 10) расположен отводной держатель барабана, представляющий собой пиноль 5, вращающуюся в подшипниковой опоре 4. Передний опорный фланец служит для установки остова барабана с центрированием его по отверстию фланца. На заднем фланце закреплен вращающийся пневматический цилиндр 3, соединенный со штоком б, проходящим внутри пиноли. На передний Т-образный конец штока надевают конусную шайбу 7. Опора пиноли закреплена на салазках 8, приводимых в движение пневматическим цилиндром 2.
В передней части основания, под барабаном, расположен блок ложементов, предназначенных для фиксации гребенок и сегментов в проектном положении относительно остова. Блок состоит из четырех ложементов 11, отдельно для каждого пояса деталей. Каждый ложемент установлен на двух подпружиненных направляющих скалках 12, благодаря которым детали при сборке предварительно прижимаются к остову, а их выступы остаются в пазах обечайки при ее повороте. Ложементы могут перемещаться с помощью не только пружин, но и радиального прижима. Его пневматические цилиндры 13, расположенные с обеих сторон ложементов, через поперечные планки 14 прижимают все пять поясов деталей, обеспечивая их плотное прилегание к остову перед сваркой. По ее окончании цилиндры оттягивают ложементы вниз, освобождая приваренные детали. Для фиксации деталей в пазахслужат пневматические прижимы 15. Через штоки, пропущенные сквозь ложементы, пневматический цилиндр с помощью подпружиненных вилок прижимает детали к базовой поверхности каждого ложемента, устанавливая их, таким образом, в проектное положение.
Основным базовым элементом позиционера является сектор 10, на который с помощью пальцевых фиксаторов 19 навешиваются две секции съемника. Сектор закреплен на двух стойках с ползунами 23 и перемещается рычагом с помощью мощного пневматического цилиндра 22. Будучи установленным в рабочую позицию, сектор в сочетании с двумя торцевыми пневматическими прижимами 16 обеспечивает надежное базирование барабана в осевом направлении. При этом в тангенциальном направлении его положение однозначно фиксируется пальцевыми фиксаторами 19, попадающими в технологические отверстия в сегментах остова. Благодаря такой системе базирования, независимо от торцевого биения остова, достигается постоянство положения в пространстве свариваемой четверти барабана, обеспечивающее попадание электрода в места расположения сварных швов с точностью, достаточной для получения качественных сварных соединений.
Блок ловителей гребенок предназначен для предварительного задания положения деталей, поджима их к остову и удержания всего набора в процессе сборки. Фиксаторы 19, выполненные в виде качающихся подпружиненных рычагов 20 с защелками 21, установлены на общем основании в плоскостях расположения гребенок и сегментов. При сборке барабан вращается с помощью храпового механизма, который на схеме не показан. В зоне работы оператора-сборщика расположена панель 18 с агрегатами пневмосистемы. Для контроля срабатывания механизмов и правильности установки деталей при сборке предусмотрена система индукционных бесконтактных датчиков. Позиционер оборудован системой вытяжной вентиляции 17. Перед загрузкой остова позиционер находится в исходном положении: пиноль, отводная база, торцевые прижимы, осевые прижимы ложементов и ловители отведены в заднее положение, радиальный прижим удерживает блок ложементов в верхнем положении.
С помощью тельфера остов устанавливают на ложементы и выдвигают пиноль, вводя центрирующий выступ опорного фланца в отверстие фланца остова. Выдвигают вперед шток, надевают на него конусную шайбу и, включая вращающийся пневмоцилиндр, фиксируют остов на фланце пиноли. Отводят вниз блок ложементов, обеспечивая свободное вращение остова. Освобождают рычаги ловителей от защелок и, установив в них первый комплект деталей (занимает одну восьмую часть окружности остова), прижимают их к обечайке, следя за попаданием выступов в прорези. Затем соединяют остов с храповым механизмом и поворачивают его на 45°, вводя детали в пазы ложементов. Аналогичным образом вводят второй комплект деталей и фиксируют их в ложементах осевыми прижимами. На пальцевые фиксаторы сектора отводной базы навешивают две секции съемника и переводят ее в рабочее положение, добиваясь попадания фиксаторов в отверстия остова. Остов и съемники прижимают к отводной базе с помощью торцевых пневмоцилиндров, а затем блок ложементов с деталями — к обечайке с помощью радиальных прижимов.
Предварительный расчет и хронометраж при отработке технологии показал, что цикл сварки одной четверти барабана длится 8 мин. За это время оператор успевает произвести сборку на позиционере такой же его части. Поэтому в состав РТК включили два позиционера (для левого и правого барабанов), которые поочередно обслуживает один робот, расположенный между ними. Схема размещения оборудования РТК-3 приведена на рис. 11.
Остовы, принятые ОТК, оператор берет из накопителя 8 и с помощью тельфера 10 поочередно устанавливает на оба позиционера 2. В процессе установки рабочий находится между позиционером и роботом, на полу безопасности 7. Это исключает случайный старт робота даже при нажатии соответствующей кнопки на пульте управления. Затем оператор переходит к одному из позиционеров и производит сборку первой четверти барабана. Закончив сборку, он запускает робот с соответствующего пульта 3 и переходит к другому позиционеру. Система управления РТК контролирует состояние робота и качество сборки на позиционере и при отсутствии отклонений запускает соответствующую сварочную программу. Робот последовательно выполняет сварку сегментов, гребенок, стыкового шва обечайки и съемников.
Одновременно со сваркой оператор выполняет сборку первой четверти на втором позиционере и с его пульта управления дает вызов робота. По завершении сварки на первом позиционере производится очистка горелки на устройстве б, и после контроля качества сборки робот начинает сварку первой четверти на втором позиционере. В это же время оператор собирает вторую четверть барабана на первом позиционере. Таким образом, робот, работая практически непрерывно, за четыре этапа осуществляет полную сварку правого и левого барабанов на обоих позиционерах и уходит в исходную точку. Оператор снимает с них готовые изделия и укладывает на конвейер 9, по которому барабаны передаются на место контроля и исправления брака.
Следует отметить, что количество и расположение сварных швов в каждой четверти барабана отличаются друг от друга. Это не позволило использовать единую сварочную программу. Поэтому алгоритм работы РТК предусматривает последовательное подключение четырех подпрограмм и контроль очередности их выполнения на каждом позиционере. После отключения системы управления или при необходимости изменения порядка выполнения подпрограмм номер нужной подпрограммы набирается на дисплее стойки управления 4. При промежуточных остановках и ручных манипуляциях с роботом номер подпрограммы и место ее прерывания запоминаются, и при повторном старте робот продолжает сварку от места остановки.
Качество и надежность работы всех РТК на участке, в каждый из которых входят манипулятор, сварочное и технологическое оборудование или оснастка, в значительной мере зависят от неизменности их взаимного положения, четкости и стабильности срабатывания отдельных механизмов, задающих и фиксирующих в пространстве положение свариваемых деталей. Для снижения потерь времени, вызванных сбоями в работе РТК, и поддержания качества сварных соединений на заданном уровне для всех описанных выше РТК, были разработаны программы оперативного технологического контроля состояния оборудования и оснастки. Суть контроля состоит в периодическом измерении отклонений от номинального положения в пространстве основных базовых и фиксирующих элементов технологического оборудования, ответственных за точность позиционирования деталей. Для измерений использовали робот, точность позиционирования которого составляет 0,2 мм. По окончании отладки оборудования РТК и изготовления контрольной партии узлов в местах, доступных для горелки робота, на поверхностях контролируемых элементов (оснований, технологических баз, упоров и прижимов) наносили контрольные точки в виде кернов диаметром не более 0,5 мм. На РТК-1 такие точки располагали на рамах приспособлений, закрепленных на столах, опорах жесткостей и откидном клиновом вкладыше; на РТК-2 — на плите, подвижном сегменте и полюсных наконечниках всех магнитных модулей; на РТК-3 — на основании и на концах сектора 10 отводной базы (см. рис. 11). Кроме того, контрольную точку ставили на неподвижной станине самого робота. Последняя служила для оценки возможных отклонений конца электрода. Вместо мундштука в горелку вворачивали острый конусный наконечник. В ручном режиме проводили обучающее программирование, подводя горелку перпендикулярно к контролируемой поверхности так, чтобы острие наконечника коснулось дна конусного керна, после чего горелку приподнимали на 0,5... 1,0 мм и полученную точку заносили в память робота. Перемещая горелку от одной контрольной точки к другой, формировали таким образом программу контроля. Многократно программируя одну и ту же точку, установили, что погрешность работы обучающего оператора не превышает 0,3 мм, а точность измерений в пределах всей программы составляет 0,5 мм. В дальнейшем подобный контроль проводили после замены горелки, подналадки или ремонта технологического оборудования, а также при снижении точности попадания конца электрода на линию стыка деталей. При появлении отклонений, превышающих 1 мм (их значения считывали на дисплее системы управления роботом), находили и устраняли их причину, после чего контроль повторяли. Опыт показал, что основными причинами снижения точности работы оборудования и оснастки являются нарушение регулировок базовых элементов и изменение усилий прижатия деталей, вызванное заеданиями в подвижных элементах прижимов. При использовании пневматического привода важной является стабильность давления в пневмосети.