Файл: Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства.pdf

вает механического воздействия на ленту и обеспечивает ее большую долговечность.

В некоторых случаях программа записывается на магнитную лен­ ту. Считывающее устройство представляет собой магнитную голов­ ку (рис. 82, а). Лента с магнитной записью протягивается с опре­ деленной скоростью мимо головки, в которой возбуждается элект­ родвижущая сила. Полученные сигналы через усилитель подаются исполнительным механизмам. Магнитная лента удобна для записи сложных процессов и быстрого их воспроизведения.

По принципу управления системы с быстросменными програм­ моносителями делятся на две группы: с разомкнутой цепью (без обратной связи) и с замкнутой цепью (с обратной связью).

В системах с разомкнутой цепью движение или иное действие машины в процессе управления не контролируется и не сопостав­ ляется с величиной, которая задана программой. Точность движе­ ния обеспечивается шаговыми двигателями, которые реагируют на количество и частоту подаваемых импульсов. В этих системах отсутствуют сложные устройства для точного измерения отрабаты­ ваемых перемещений, вследствие чего они проще систем с замкну­ той цепью. Все системы с разомкнутой цепью управления являются системами дискретного действия.

В системах с замкнутой цепью движение или иное действие машины в процессе управления непрерывно или дискретно (через некоторые интервалы времени) сопоставляются с величиной, ко­ торая задана программой. Управление движением осуществляется в функции величины рассогласования фактического перемещения от заданного. Цепь, которая передает результат фактического пере­ мещения к органу управления, является обратной связью. Следо­ вательно, системы с замкнутой цепью являются системами с обрат­ ной связью. Эти системы различаются способом измерения откло­ нения фактического положения от заданного. Они могут быть непрерывными и дискретными. Непрерывное измерение отклонения осуществляется чаще всего по рассогласованию фаз датчиков про­ граммы и положения. Дискретное измерение производится счетчи­ ком импульсов, сравнивающим число импульсов программы и дат­ чика, измеряющего перемещение.

Рассмотрим системы управления с быстросменными програм­ моносителями применительно к комплексному автоматическому оборудованию V, VII и IX классов.

Для использования машин-автоматов в условиях серийного сва­ рочного производства с часто меняющейся программой требуется их перенастройка. В ранее рассмотренных системах управления перенастройка могла осуществляться путем замены профильных кулачков или шаблонов, перестановки кулачков на дисках коман-

2 8 2

доаппарата и регулирования концевых упоров, ограничивающих положение перемещаемых элементов машины. Вследствие этого настройка таких систем дорога и продолжительна. Поэтому для бы­ строй перенастройки машин-автоматов (если она необходима) при­ меняют системы управления с легкосменными программоносителя­ ми, на которых записывают программу работы машины.

В системах программного управления сборочно-сварочными станками и агрегатами может быть запрограммировано изменение следующих параметров: последовательности действия; величины перемещений; скорости перемещений; времени действия; давлений воздуха или жидкости; усилий и др.

Последовательность действия. Это достигается сравнительно

могут подаваться в функции времени или по сигналам рефлектор­ ных датчиков, контролирующих конец предыдущего действия. В последнем случае имеется обратная связь в конце действия. Этими командами может осуществляться включение и выключение приводов сварочных тележек, подающих и транспортных механиз­ мов, электромагнитных клапанов пневматических приводов для вспомогательных операций и т. п. Наиболее часто программирова­ ние последовательности действий применяют одновременно с про­ граммированием других параметров технологического процесса, что, однако, не исключает возможности его использования и как автономной системы управления.

Такую систему управления целесообразно применять вместо рефлекторной системы управления в тех случаях, когда один и тот же механизм включается в работу в течение одного цикла не­ сколько раз, а также при изменении последовательности в работе отдельных механизмов. При этом возможно применение и смешан­ ной системы: отдельные группы механизмов могут иметь свой част­ ный цикл и управляться по рефлекторной системе последовательно­ го управления, а связь между группами механизмов и отдельными механизмами осуществляется системой управления, программирую­ щей последовательность действий этих групп.

Программирование последовательности действий может являть­ ся составной частью системы, программирующей путь или скорость перемещения.

Величина пути перемещения. За величиной перемещения сва­ рочной головки, плиты стыкосварочной машины или какой-либо транспортной тележки может следить специальное устройство, ко­ торое сравнивает действительную величину перемещения с величи­ ной, записанной на программоносителе. Когда величина перемещения достигает заданной, подается команда на прекращение движения.

283

В качестве сравнивающих устройств могут быть использованы счет­ чик пройденного пути, счетчик поданных импульсов (каждый им­ пульс в этом случае соответствует определенной величине переме­ щения) и др. Системы управления, в которых программируется путь перемещения, называются координатными или позиционными. Точность их действия обеспечивается шаговыми электродвигателя­ ми, которые в зависимости от поданного количества импульсов поворачивают вал двигателя на строго определенный угол.

Скорость перемещения. Заданные изменения скорости записы­ вают на программоносителе. Скорость перемещения может изме­ няться в соответствии с частотой подаваемых импульсов (путем из­ менения скорости продвижения перфоленты или густоты отверстий на ней и др.). При одновременном изменении скоростей переме­ щения в двух или в трех взаимно перпендикулярных направлени­ ях можно получить результирующее движение по любой заданной траектории и с любой скоростью (постоянной или переменной). Следовательно, эту систему программного управления можно ис­ пользовать в станках-автоматах для сварки или наплавки сложных контуров или поверхностей, имеющих пространственную кривизну, например фасонных штампов, лопастей гребных винтов и др.

Такие системы дают возможность получить сложную траек­ торию движения без применения специальных кинематических звеньев. Запись на программоносителе в этом случае преобразуется в пространственное геометрическое движение. Такая система про­ граммного управления применена в многокоординатном свароч­ нонаплавочном станке У-61 (см. рис. 85). Этот станок-автомат дей­ ствует по жесткой программе с разомкнутой цепью, без обратных связей. Однако в сварочном производстве типичны случаи, когда невозможно заранее задать жесткую программу перемещения элект­ рода и его траекторию, так как слишком велики неточности подго­ товленного к сварке изделия или (в случае наплавки) слишком ин­ дивидуальны величина и характер износа наплавляемой фасонной детали, например вагонной автосцепки, штампа и пр. В то же время весьма трудно или невозможно осуществить непрерывную обратную связь со свариваемым (или наплавляемым) изделием в процессе сварки (или наплавки). В этих случаях .целесообразно применять метод предварительной записи траектории на програм­ моносителе по фактической кривизне изделий (со всеми его инди­ видуальными неточностями и отступлениями от номинала) и последую­ щего считывания этой программы при действии сварочного автомата.

Такая система управления с запоминающим устройством, хотя и не может быть отнесена к классическим следящим системам с об­ ратной связью, однако она вполне эквивалентна им по достигае­ мому эффекту слежения и совпадения с натурой. Подобная система

284

применяется иногда в устройствах для автоматического направле­ ния сварочной дуги по шву (см. § 10). Ее недостатком является не­ обходимость двойной проходки по свариваемому изделию: первая проходка — для запоминания траектории, вторая — для ее отра­ ботки. Это естественно снижает производительность сварочной установки и затрудняет ее автоматизацию.

Системы управления, в которых программируется скорость пе­ ремещения, являются более сложными по сравнению с системами, в которых программируется только путь перемещения, но они обладают более широкими технологическими возможностями, так как с их помощью можно программировать не только скорость, но и путь перемещения.

Так как в рассматриваемых системах скорость перемещения регулируется частотой подачи импульсов, то результирующее пере­ мещение происходит в сущности по ломаной линии, заменяющей кривую. При малых элементарных перемещениях, которые прини­ маются равными (0,3—0,5) б, где б — допуск на отклонения при сварке, ломаная линия с достаточной точностью совпадает с кривой.

Разработанная в последние годы система числового програм­ много управления [41] применительно к сварочным процессам поз­ волила существенно упростить подготовку программы. Метод под­ готовки этих программ для импульсно-шаговых систем числового программного управления сварочными и наплавочными станками описан в § 10.

Типичным примером станка-автомата V класса с импульсно-ша­ говой системой числового программного управления может служить универсальный сварочно-наплавочный станок У-61 (рис. 85).

6. Смешанные системы автоматического управления представ­ ляют собой комплекс различных по своей структуре локальных систем управления, связанных общей системой централизованного управления. Они применяются главным образом в сложных маши­ нах и агрегатах, в частности в автоматических линиях, где каждый механизм или станок имеет свою оптимальную для него систему управления, например с помощью жестких программных устройств в виде кулачков или командоаппаратов, и все они связаны единой си­ стемой управления, по своему принципу отличной от локальных си­ стем, например рефлекторной системой последовательного действия.

§17. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СВАРОЧНЫЕ СТАНКИ

ИМАШИНЫ V КЛАССА

Вэтих машинах автоматизированы не только сварочные и вспо­ могательные операции, но также операции управления и регули­ рования. Таким образом, автоматические машины V класса в

285

принципе могут осуществлять производственный процесс без непо­ средственного участия человека. Человек в этом случае выполняет лишь функции наладки и общего наблюдения за процессом.

Все элементы автоматики, которые содержатся в оборудовании IV класса, могут также входить в состав оборудования V класса, но с обязательным добавлением органов автоматического управ­ ления, так как именно это является классификационным призна­ ком автоматических машин, отличающим их от механизированных и автоматизированных с частичной автоматизацией отдельных тех­ нологических приемов и операций. При комплексной автоматиза­ ции сварочного процесса ручной труд может быть допущен только на тех операциях, автоматизация которых по тем или иным сообра­ жениям невозможна или нецелесообразна, например периодиче­ ской зарядки сварочного станка электродной проволокой и флюсом, укладки и съема кассет с изделиями и т. д. Выполнение этих опера­ ций вручную еще не дает оснований для исключения данной маши­ ны из категории автоматов, если все остальные операции, в том числе и операции управления, производятся автоматически.

Многие сварочные станки и машины-автоматы, установленные вне поточной линии, не имеют и не могут иметь автоматических устройств для подачи и выдачи сварных изделий, так как для этого необходима автоматизация ориентированного соответствующим обра­ зом транспорта изделий до и после машины. Этот транспорт, в свою очередь, должен быть связан с предшествующими и последующими операциями производственного процесса. Как известно, механиза­ ция и автоматизация межоперациониого транспорта и его синхрон­ ная связь со всеми технологическими операциями является харак­ терной особенностью комплексных поточных линий, т. е. оборудо­ вания более высокого класса (VIII и IX).

Подача изделий в сварочную машину может быть, однако, авто­ матизирована и без межоперационного транспорта, например с по­ мощью магазина-питателя или зарядных кассет периодического действия. В этих случаях машина может работать автономно, вне по­ точной линии. Такие машины применяются, главным образом, для сварки мелких, негромоздких изделий, выпускаемых в массовом количестве, например клапанов автомобильных двигателей, дета­ лей радиоаппаратуры и др. Подобные изделия нетрудно накопить в достаточно большом количестве при сравнительно малом объеме накопителя. Более громоздкие изделия (шахтные стойки или кар­ теры автомобильных задних мостов) не могут быть накоплены в ма­ газине-питателе достаточной емкости и требуют непрерывного или пульсирующего (периодического) транспорта, в том числе межопе­ рационного, являющегося признаком поточных линий.

Станки-автоматы V класса в отличие от станков VI и VII клас­

286