Одним из наиболее распространенных способов повышения производительности установок является групповая загрузка изделий и их поочередная сварка за одну откачку камеры. С увеличением количества загружаемых в камеру изделий время цикла сварки одного изделия уменьшается. На практике количество одновременно загружаемых в камеру изделий ограничено допустимыми ее размерами и сварочных манипуляторов, усложнением их конструкций и условий загрузки—выгрузки. Кроме того, большой объем сварочных камер увеличивает время их откачки до рабочего давления, мощность, а следовательно, стоимость откачных средств и снижает надежность установки за счет усложнения и укрупнения ее конструкции.
Наиболее часто применяют установки с одновременной загрузкой и сваркой 4… 12, редко 24 изделий, например, установки типа ЦЭЛС с групповой загрузкой свариваемых изделий и только в рассмотренных выше установках для микросварки и для сварки изделий малых размеров число одновременно загружаемых деталей достигает нескольких сотен. При этом широко применяются установки с двумя сменными манипуляторами, один из которых находится в камере, а другой в это время разгружается и загружается новыми заготовками. Так, в установке для сварки микрочелноков ткацких машин с групповой загрузкой изделий используются два специальных приспособления, каждое из которых предусматривает загрузку 72 изделий. Приспособления установлены на открывающейся крышке Сварочной камеры по одному с каждой стороны. Пока свариваются 72 изделия в одном приспособлении, другое загружается заготовками. Замена приспособления в камере выполняется поворотом крышки камеры на 180° вокруг вертикальной оси. Диаметр приспособления 800 мм. На каждом изделии выполняются по четыре шва. Производительность установки достигает 140 деталей в 1 ч.
Автоматизация управления установками для электронно-лучевой сварки с помощью средств вычислительной техники
Автоматизация установок для электроннолучевой сварки является одним из важнейших направлений их совершенствования и позволяет добиться существенного повышения качества сварных соединений. Как уже отмечалось, время выполнения подготовительных и вспомогательных операций и диагностирования состояния функциональных систем таких установок превышает обычно время на проведение собственно технологических операций. Использование систем автоматического и программного управления дает возможность повысить производительность труда и надежность функционирования установок, а также обеспечивает высокую воспроизводимость технологического процесса. Кроме того, системы управления с использованием вычислительной техники расширяют технологические возможности сварочных установок.
Задачи автоматизации управления сварочными установками решаются в следующих направлениях: создание микропроцессорных систем локального управления параметрами процесса электронно-лучевой сварки и электромеханическим комплексом; применение систем локального управления положением электронного пучка; контроль и автоматическое регулирование процесса электроннолучевой сварки; контроль положения фокуса электронного пучка и управление установками с помощью ЭВМ.
Микропроцессорные системы локального управления параметрами процесса электроннолучевой сварки и электромеханическим комплексом. Системами локального управления комплектуются новые или модернизированные действующие специализированные сварочные установки. Типичные системы локального программного управления созданы в ИЭС им. Е. О. Патона на базе микропроцессорной техники. Они могут работать в комплекте с энергоблоками для электронно-лучевой сварки
Система контроля и программирования параметров сварочного электронного пучка имеет более широкие функциональные возможности. Она позволяет управлять в функции перемещения сварочной пушки или свариваемого изделия всеми, кроме траектории и скорости сварки, параметрами режима электронно-лучевой сварки. В режиме “прихватка” программируется до 20 параметров технологического процесса. Число прихваток на свариваемом стыке может быть задано до 100 при периоде повторения 1…10 000 мм. В режиме “сварка” программируется до 17 параметров процесса с возможностью линейной интерполяции каждого. Может быть задано до 300 участков шва с постоянным режимом сварки длиной 1…10 000 мм каждый. Начало и окончание сварки осуществляется по одной из двух специальных подпрограмм либо в функции перемещения, либо в функции времени. В составе системы имеется субмодуль управления отклонением электронного пучка. С его помощью осуществляется статическое и периодическое отклонение электронного пучка как с однократным, так и с двукратным его преломлением. Развертка электронного пучка производится по одной из десяти записанных в перепрограммируемой постоянной памяти траекторий с частотой 50…500 Гц или любой другой оперативно вводимой траектории развертки. При этом обеспечивается минимум биений развертки из-за пульсаций выпрямленного сетевого напряжения. Субмодуль модуляции токов электронного пучка и фокусирующей линзы пушки обеспечивает любое их периодическое изменение с частотой до 500 Гц, в том числе синхронно с разверткой электронного пучка. Эти субмодули управляются программно.
Для контроля геометрических параметров электронного пучка мощностью до 60 кВт в состав системы входит специальный датчик, устанавливаемый на сварочной пушке или отдельно от нее. Контроль геометрии пучка может осуществляться до сварки. Программирование параметров технологического процесса осуществляется оператором в форме диалога (т. е. вводятся только необходимые цифровые значения параметров), а выбор режимов и подрежимов контроля — методом программного “меню” (с помощью кнопок “ДА” и “НЕТ”). Система включает также некоторые вспомогательные устройства: имитатор датчика перемещения пушки (или изделия); программатор микросхем постоянной памяти.
Блок обработки вторично-эмиссионных сигналов ОЛ151 синхронизирует работу всей системы. В режиме автоматического слежения. В процессе сварки электронный пучок периодически на короткое время выносится из сварочной ванны на стык и сканирует поперек его. Вторично-эмиссионный сигнал в обоих случаях принимается помехозащищенным датчиком, расположенным на электронной пушке. Сигналы от стыка визуализируются и преобразуются в управляющие воздействия для привода следящего перемещения сварочной пушки. Для предотвращения плавления металла при сканировании стыка в процессе сварки сила тока электронного пучка импульсно понижается.
Построенная таким образом система слежения за стыком обеспечивает: поиск стыка на поверхности изделия; точное наведение на него маломощного электронного пучка перед сваркой; автоматическое совмещение электронного пучка со стыком в процессе сварки; передачу технологической развертки электронного пучка от внешних устройств в электромагнитную отклоняющую систему сварочной пушки . Техническая характеристика системы приведена ниже. Возможна также передача управляющих команд непосредственно на один из трех сервоблоков координатных шаговых двигателей манипулятора сварочной пушки или свариваемого изделия. При управлении приводом автоматически обеспечивается разгон-торможение шагового двигателя по заданному закону, компенсация зазора механической передачи привода перемещения.
Для наведения на стык и слежения за стыком с записью его траектории перед он генерирует вынос электронного пучка из сварочной ванны, его развертку поперек стыка, управляет модуляцией тока электронного пучка, принимает и обрабатывает вторично-эмиссионные сигналы, выполняет преобразование управляющих напряжений в ток отклоняющих систем пушки, а также согласует во времени прохождение разверток электронного пучка от различных устройств. Блок коммутации преобразует сигналы блока , характеризующие положение стыка, в управляющие команды для блока управления приводом следящего перемещения электронной пушки. В качестве автономного привода следящего перемещения используется шаговый электродвигатель с блоком управления сваркой предназначена микропроцессорная система вторично-эмиссионного слежения . При сварке, а также при возможном последующем ремонте сварного шва траектория стыка воспроизводится. Координаты свариваемой точки стыка отображаются на малогабаритном дисплее в цифровом виде. При записи траектории стыка имеется возможность программного управления, мощностью и фокусировкой электронного пучка. Управление положением электронного пучка осуществляется перемещением сварочной пушки, для чего система СУ283 выдает управляющие сигналы на шаговый привод.
На стадии завершения выдается рапорт с отражением нарушений или отклонений, имевших место в процессе сварки.
Установка с АСУ позволяет реализовать заданное количество сварных соединений за одно вакуумирование. Постоянная потребность в наращивании функциональных возможностей вычислительной системы создала предпосылки для нового подхода к проектированию системы в виде ряда функций, получившей название функциональной архитектуры. Отдельные элементы, реализующие законченные функции, получили название модулей функциональной архитектуры. Появилась новая структура построения сложных автоматизированных систем управления, в основу которых закладываются иерархические звенья, обеспечивающие децентрализованное выполнение функций.
На основе такого подхода разрабатывают перспективные рассредоточенные микропроцессорные системы управления, в состав которых входят микропроцессоры МП и узлы ввода-вывода аналоговой и дискретной информации, перепрограммируемая и оперативная память. Такие микропроцессорные системы связи с объектом получили название активных и предназначены для работы в составе АСУ. Наличие микропроцессора позво ляет установить такие модули в локальных узлах объекта управления и осуществлять управление исполнительными органами Э[…ЭП объекта, реализовывать необходимые законы регулирования, оптимизировать процесс, а также иметь возможность работы как в автономном режиме, так и под управлением ЭВМ более высокого уровня, используя дистанционные каналы связи.
Децентрализованные системы управления, используя принцип параллельной обработки информации, обеспечивают высокое быстродействие системы управления технологическим процессом и дают возможность наиболее рационально и эффективно распределить ресурсы системы, а также упрощают разработку программного обеспечения.
Наиболее оптимальным вариантом использования в качестве управляющих микроЭВМ (верхний уровень управления) в разработках АСУ являются специализированные (профессиональные) ЭВМ, имеющие наиболее простую структуру, необходимый и достаточный объем памяти, ограниченную разрядность слов, обладающие повышенной надежность о и создаваемые для автоматизации конкретных объектов управления и технологических процессов. Специализированные ЭВМ должны обладать малыми габаритными размерами, высокой надежностью, низкой стоимостью, простотой обслуживания и управления.
Наличие в составе специализированной микроЭВМ встроенного видеотерминала и пульта управления, ориентированных функционально для управления сварочным ность в наращивании функциональных возможностей вычислительной системы создала предпосылки для нового подхода к проектированию системы в виде ряда функций, получившей название функциональной архитектуры. Отдельные элементы, реализующие законченные функции, получили название модулей функциональной архитектуры. Появилась новая структура построения сложных автоматизированных систем управления, в основу которых закладываются иерархические звенья, обеспечивающие децентрализованное выполнение функций.
На основе такого подхода разрабатывают перспективные рассредоточенные микропроцессорные системы управления, в состав которых входят микропроцессоры МП и узлы ввода-вывода аналоговой и дискретной информации, перепрограммируемая и оперативная память. Такие микропроцессорные системы связи с объектом получили название активных и предназначены для работы в составе АСУ. Наличие микропроцессора позво ляет установить такие модули в локальных узлах объекта управления и осуществлять управление исполнительными органами Э[…ЭП объекта, реализовывать необходимые законы регулирования, оптимизировать процесс, а также иметь возможность работы как в автономном режиме, так и под управлением ЭВМ более высокого уровня, используя дистанционные каналы связи.
Децентрализованные системы управления, используя принцип параллельной обработки информации, обеспечивают высокое быстродействие системы управления технологиче-процес -сом, дают возможность приблизить работу оператора к реальной работе технолога-сварщика. Специализированные ЭВМ могут успешно использоваться для модернизации системы управления на действующих в производстве промышленных установках электроннолучевой сварки.
Дальнейшее совершенствование электронно-лучевой сварочной аппаратуры, как объекта управления активного типа, в части децентрализации его системы, а также совершенствование микропроцессорных средств связи позволит перейти на двухуровневую систему микропроцессорного управления нового поколения
