Стандарты использования сварочных манипуляторов и принципы их соблюдения 

Сварочный манипулятор — это устройство, предназначенное в первую очередь для перемещения и удержания сварочной головки или горелки в нужном положении, либо для перемещения сварочного материала по заданной траектории с выбранной скоростью. По мере развития тяжелой промышленности сварочные манипуляторы становятся всё более популярными, и именно поэтому при их эксплуатации следует уделять им ещё больше внимания.

Принцип 1. Критерии оптимизации на основе нормативных требований. Когда проектные требования предписывают соблюдение определенных требований к рабочему пространству, выбор параметров манипулятора с учетом оптимизации в соответствии с нормами способствует повышению жесткости сварочного манипулятора и дальнейшему снижению инерции движения.

Принцип 2. Необходимо установить критерии выбора с учетом высокой прочности деталей для сварочного манипулятора, поскольку нагрузка на манипулятор передается последовательно от запястья, предплечья, плеча к раме, поэтому критерием выбора высокой прочности должно быть снижение массы деталей.

Принцип 3. Принцип минимального момента инерции движения. Поскольку сварочный манипулятор содержит множество движущихся частей, состояние его движения постоянно меняется, в результате чего неизбежно возникают удары и вибрации. Соблюдение принципа минимального момента инерции движения позволяет повысить стабильность движения сварочного манипулятора и улучшить его динамические характеристики. Поэтому, при условии соблюдения требований к прочности и жесткости, следует стремиться максимально уменьшить массу движущихся частей, а также обратить внимание на расположение центра тяжести этих частей относительно оси вращения.

Принцип 4. В проекте сварочного манипулятора жесткость имеет большее значение, чем прочность. Для обеспечения максимальной жесткости необходимо правильно выбрать форму и размеры сечения элементов, обеспечить жесткость опоры хода и жесткость в местах соприкосновения, а также рационально распределить силы и моменты, действующие на манипулятор, с целью максимального уменьшения изгибных деформаций элементов.

Принцип 5. Сварочная технология для сварочного манипулятора представляет собой высокоточную и высокоинтегрированную активную механическую систему. Высокое качество обработки и технологическое оснащение являются одними из важнейших критериев, которые должны быть отражены в данном проекте.

Принцип 6. Стандарты надежности имеют особое значение для сварных роботов из-за их сложной конструкции и большого количества узлов.

Как правило, надежность узла должна быть выше, чем надежность его отдельных компонентов, а надежность компонентов — выше, чем надежность всего оборудования в целом. Надежность деталей или конструкций, отвечающих требованиям, можно рассчитать с помощью метода вероятностного планирования, а надежность операционно-управляющей системы можно оценить с помощью комплексного подхода к оценке надежности системы.

Ниже приводится краткое изложение стандартов эксплуатации сварочных манипуляторов:

Стандарт 1. Стандарт оптимизации проектных решений. Если проектное решение соответствует определенным требованиям к рабочему пространству, можно оптимизировать выбор размеров манипулятора в соответствии с нормативными требованиями, что способствует повышению жесткости сварочного станка и дальнейшему снижению инерции движения.

Стандарт 2. Критерии выбора данных по высокой прочности. Поскольку манипулятор работает под нагрузкой последовательно от запястья, предплечья, плеча до основания, при выборе данных по высокой прочности следует руководствоваться принципом снижения массы деталей.

Стандарт 3. Принцип малого инерционного момента подвижных частей. Поскольку сварочный аппарат имеет большое количество подвижных частей, их рабочее состояние постоянно меняется, что делает удары и вибрации неизбежными. Соблюдение принципа малого инерционного момента подвижных частей позволяет повысить стабильность работы сварочного аппарата и улучшить механические характеристики при выполнении сварочных работ в движении. Поэтому при разработке проекта следует уделять особое внимание тому, чтобы при соблюдении требований к прочности и жесткости максимально снизить массу подвижных частей, а также учитывать влияние расположения центра тяжести подвижных частей на вращающийся вал.

Стандарт 4. Рекомендации по обеспечению жесткости. В проекте сварочного манипулятора жесткость имеет большее значение, чем прочность. Для обеспечения максимальной жесткости конструкции необходимо рационально выбирать форму и размеры поперечного сечения элементов, жесткость подвижных опор и жесткость контактных элементов, а также рационально распределять силы и моменты, действующие на манипулятор, с целью минимизации изгибных деформаций конструкции.

Стандарт 5. Технические рекомендации. Роботизированный сварочный манипулятор представляет собой высокоточную и высокоинтегрированную механическую систему. Высокое качество обработки и техническое совершенство оборудования являются одними из основных критериев данного решения. Только при наличии рациональной конструкции и передовых технологий можно избежать снижения функциональности и роста затрат. Стандарт 6: Стандарт надёжности. Ввиду сложной конструкции робототехнической системы и множества взаимодействующих узлов вопрос надёжности приобретает особое значение. Как правило, надёжность отдельных узлов выше, чем надёжность компонентов, а надёжность компонентов выше, чем надёжность системы в целом. Надёжность отдельных узлов или конструкций с высокой надёжностью можно определить с помощью метода вероятностного анализа, а надёжность робототехнической системы — с помощью метода суммирования надёжности системы.