Crearea Unui Sistem Poka – Yoke In Procesul de Sudare a Gujoanelor pe Caroserie

Crearea unui sistem POKA – YOKE în procesul de sudare a gujoanelor pe caroserie

Cuprins

Capitolul 1 Noțiuni introductive

1.1 Prezentarea Grupului Dacia Renault

1.2 Prezentarea departamentului de CAROSERII

Capitolul 2 Bazele sudării electrice prin presiune (SEP)

2.1 Generalități

2.2 Principiul sudării electrice prin presiune SEP

Capitolul 3 Clasificarea proceselor de sudare electrică prin presiune

Capitolul 4 Procedee de sudare electrică prin presiune

4.1 Sudarea în puncte

4.2 Sudarea în relief (cu bosaje)

4.3 Sudarea în linie

4.4 Sudarea bolțurilor (gujoanelor) cu arc electric și presiune

4.5 Sudarea bolțurilor cu arc electric amorsat prin ridicare

4.6 Sudarea bolțurilor cu energie înmagazinată, cu amorsare prin vârf fuzibil

4.7 Sudarea bolțurilor pe table zincate

4.8 Echipamente de sudare a bolțurilor. Aplicații reprezentative

Capitolul 5 Prezentarea componentelor dispozitivului de sudare TUCKER și modul de funcționare ale acestora

5.1 Descrierea generală a unității de comandă și energie DCE 1500

5.2 Descrierea generală a alimentatorului cu bolțuri ETF 90

5.3 Descrierea generală a pistoletului de sudat bolțuri PLM 200

5.4 Securitatea operatorilor la postul de lucru

Capitolul 6 Descrierea sistemului Poka – Yoke

6.1 Sistemul Poka – Yoke în procesul de sudare a gujoanelor pe caroserie

6.2 Descrierea distribuitorului de comandă pneumatica cu comandă manuală pentru bridare și debridare (SERAJ)

6.3 Sursa numărătorului de gujoane și componentele sale

6.4 Schemele de alimentare a postului de sudură gujoane (bolțuri) TUCKER – Numărătorul de gujoane

6.5 Modelarea sistemelor Poka – Yoke

6.6 Fișă Poka – Yoke și fișă de protecție proces

6.7 Fișă de operații proces 'A'

6.8 Fișă de parametrii de sudură a gujoanelor TUCKER

6.9 Considerente generale privind sudarea bolțurilor pe table cu acoperiri de protecție

6.10 Verificarea calității îmbinărilor sudate cu bolțuri

Capitolul 7 Automate programabile

7.1 Schema bloc de principiu a unui AP

7.2 Etape în derularea unui program

7.2.1 Etapa 1: Citirea intrărilor (Verificarea continuității electrice)

7.2.2 Etapa 2: Execuția programului (Verificarea continuității logice)

7.2.3 Etapa 3: Activarea ieșirilor

7.3 Limbajul Ladder

7.3.1 Timere

7.3.2 Numărătoare (Counters)

7.4 Schema logică în Grafcet sau SFC a sistemului Poka – Yoke Capitolul 8 Concluzii

Capitolul 1 Noțiuni introductive

Prezentarea Grupului Dacia Renault

1.1.1 Istoric

Construcția Uzinei de Autoturisme Mioveni a început în anul 1966. După semnarea unui contract de licență între Renault și statul român în anul 1968 începe fabricarea modelului Dacia 1100 sub licența R8, urmat în anul 1969 de Dacia 1300, sub licența R12. Între anii 1970-1980, Dacia dezvoltî o întreagă gamă de modele care va cuprinde mai multe tipuri de vehicule de persoane și utilitare. Automobile Dacia continuă autonom producția de autoturisme derivate din gama Renault 12 și după anul 1978. Anul 1995 este marcat de lansarea primului autoturism conceput 100% de inginerii români, Dacia Nova.

În anul 1998, anul în care s-au aniversat trei decenii de la producerea primului automobil Dacia, de pe porțile uzinei a ieșit autoturismul cu numărul 2.000.000. În același an întreprinderea a obținut Certificatului de Atestare a Implementării Sistemului Calității ISO 9001.

1966 – Construcția Uzinei de Automobile Mioveni

1968 – Semnarea contractului de licență între Dacia și Renault

Lansarea modelului Dacia 1110 (licență Renault R8)

1969 – Lansarea modelului Dacia 1300 (licență Renault R12)

1973 – Lansarea modelului Dacia 1300 Break

1975 – Lansarea modelului Dacia 1302 Pick-Up

1978 – Încetarea contractului de licență

1987 – Lansarea modelului Dacia 1320

1991 – Lansarea modelului Dacia 1325 Liberta

1992 – Lansarea modelului Dacia 1307 și 1309 Dublă Cabină

1995 – Lansarea modelului Dacia Nova, prima mașină de concepție românească 100%

1998 – Obținerea Certificării ISO 9001

Fabricarea autoturismului cu numărul 2.000.000

Dacia și Renault împreună de peste 35 de ani

1999 – Renault achiziționează 51% din capitalul întreprinderii Dacia

2000 – Lansarea modelului Dacia SuperNova, vehicul echipat cu un grup motopropulsor Renault

2002 – Lansarea gamei de vehicule utilitare cu motorizare Diesel Renault

2003 – Lansarea automobilului Dacia Solenza

2004 – Lansarea autoturismului Logan

Încetarea fabricației modelelor Berlina și Break

2005 – Lansarea modelului Logan Diesel

Fabricarea automobilului cu numărul 2.500.000

2006 – Lansarea versiunii Logan MCV la Salonul Auto de la Paris (în octombrie)

Oprirea fabricației modelului Dacia Pick-Up (în decembrie)

2007 – Lansarea modelului Logan Van (în ianuarie)

Lansarea modelului Logan GPL (în mai)

Fabricarea autoturismului Logan cu numărul 500.000 (în septembrie)

Fabricarea autoturismului Dacia cu numărul 3.000.000 (în octombrie)

2008 – Lansarea modelului Dacia Sandero la Salonul Auto de la Geneva (în iunie)

Lansarea Noului Logan (în iulie)

Lansarea Noului Logan MCV la Salonul Auto de la Paris (în octombrie)

2009 – Lansarea versiunii Stepway pentru Dacia Sandero (pe 17 iunie)

Aniversarea a 10 ani de la preluarea Dacia de către Grupul Renault (pe 2 iulie)

Uzina Mecanică Dacia a produs 1.000.000 de motoare pe benzină din seria K7 (pe 22 iulie)

Fabricarea a 3.500.000 de vehicule la Uzina Dacia de la începutul activității sale (pe 9 septembrie)

2010 – Lansarea primului vehicul de teren Dacia, Dacia Duster, la Salonul Auto de la Geneva (pe 2 martie)

Grupul Renault inaugurează la Oarja cel mai mare centru de piese de schimb și accesorii din afara Franței (pe 1 septembrie)

Grupul Renault inaugurează Centrul Tehnic Titu, singurul centru de testare auto din România (pe 15 septembrie)

Fabricarea a 1 000 000 Logan (pe 12 octombrie)

2011 – Fabricarea a 4.000.000 de vehicule la Uzina Dacia de la începutul activității sale (pe 18 martie)

Inaugurare Matrițe Dacia (pe 20 iulie)

2.000.000 cutii de viteze produse la Uzina Mecanică Dacia (pe 10 octombrie)

2012 -Lansare Dacia Lodgy în România (pe 6 iunie)

Dacia lansează în România modelele Dokker și Dokker Van (pe 18 septembrie)

Peste 6 milioane m³ de piese expediate de Dacia din 2005 până în prezent (pe 3 decembrie)

2013 – 400.000 Duster fabricate la Mioveni (pe 7 februarie)

Noul Logan MCV se adaugă gamei de modele Dacia comercializate în România (pe 29 mai)

Dacia reînnoiește modelul Duster (pe 9 septembrie)

500.000 Duster produse la Uzina Vehicule Dacia (pe 3 decembrie)

2014 – Uzina Vehicul Dacia a produs 5 milioane de automobile (pe 8 mai)

Renault și Dacia, de 15 ani împreună (pe 19 mai)

Logan aniversează primii zece ani cu o serie limitată exlusiv pentru români (pe 18 iunie)

3.000.000 de vehicule Dacia vândute din 2004 (pe 15 octombrie)

Uzina Dacia: 5 milioane de automobile produse în 46 de ani

1.1.2 Începuturile Uzinei de Automobile Mioveni

Începuturile viitoarei Platforme Industriale de la Mioveni au fost legate de fabricarea avioanelor militare IAR destinate să întărească forța aeriană a regimului militar german. În acest scop, pe platforma terasei superioare situate deasupra localității Colibași, în anul 1943 au început lucrările de defrișare a pădurii, de trasare a drumurilor de acces și de construire a unei fabrici de avioane, într-un cadru natural mai izolat și departe de căile de acces, care prezentau interes strategic. După terminarea războiului, halele de la Colibași au fost folosite de Ministerul forțelor armate ca și depozite de muniție. Din octombrie 1952, clădirile și instalațiile industriale trec la Ministerul Industriei cu scopul de a se fabrica piese și subansamble pentru autocamionul românesc SR 101. De la această dată, noua întreprindere de stat se va numi Uzina de Piese Auto „Vasile Tudose” Colibași.

În luna mai a anului 1966, conducerea statului român de la acea vreme a luat decizia ca la Colibași să fie construită o uzină de autoturisme, iar în septembrie, același an, s-a stabilit ca viitoarea uzină de autoturisme să fie construită pe un amplasament situat lângă fosta Uzină de Piese Auto (UPAC). La începutul anului 1967 s-au bătut primii țăruși, iar lucrările efective de construcție au început în luna iunie.

În iulie 1968 s-au efectuat probele de funcționare în gol a utilajelor și instalațiilor, iar o lună mai târziu a avut loc trecerea primului autoturism de control prin cele 217 posturi de lucru. În 20 august 1968, la ora 13:15, a fost inaugurată Uzina de Autoturisme Dacia și de pe benzile de montaj a ieșit primul autoturism Dacia 1.100 fabricat după o licență Renault (Renault 8).

Încă de la început au existat legături strânse de colaborare Dacia și Renault. Din anul 1999, Dacia face parte din Grupul Renault, afirmându-și tot mai mult vocația sa de marcă internațională.

Dacia dispune acum de un aparat industrial complet. Platforma industrială de la Mioveni acoperă astăzi aproape 2,9 milioane de mp, din care peste 623 000 mp de clădiri acoperite. În prezent, peste 15 000 de salariați aparținând Dacia și societăților filiale (RMR, RIR, Matrițe etc.) lucrează pe platformă. Acestora li se adaugă cei aproape 1 500 de salariați ai furnizorilor din Zona Industrială de Furnizori actuală (JCI, VALEO, EAPS, COR-TUBI, LEONI) și angajații celorlalte firme prestatare.

Uzina de Vehicule produce astăzi modelele din gama Logan (Berlină, MCV), modelul Sandero, plus versiunea Stepway și Duster.

Prezentarea departamentului de CAROSERII

Uzina este organizată în patru departamente de fabricatie: Presaj, Caroserie, Vopsitorie și Montaj.

Presajul reprezintă începutul procesului de fabricație a unui vehicul și constă în transformarea materiei prime, livrate sub formă de tablă din oțel, în piese de caroserie.

Piesele astfel obținute sunt trimise în departamentul Caroserie, unde sunt asamblate prin sudură în puncte și, împreună cu elementele mobile, formează caroseria mașinii.

Vopsitoria, a treia etapă a procesului de fabricație, are ca misiune protejarea caroseriei împotriva coroziunii și realizarea unui aspect final conform exigențelor de calitate. Pentru vopsirea unei caroserii sunt necesare 8 kg de vopsea.

În ultima etapă a procesului de fabricație, în departamentul Montaj, sunt asamblate și montate elementele mecanice (grupul motopropulsor, puntea spate), postul de conducere, oglinzile, elementele interioare și exterioare ale vehiculului (mochete, scaune, faruri etc.).

Departamentul Caroserie din incinta Uzina Vehicule Dacia (UVD), are o suprafață de 60.635 m2. În acest departament se realizează 70 caroserii/oră de aici realizându-se 1394 caroserii/zi. Din lista echipamentelor cu care este dotat acest departament, fac parte:

880 de clești pentru sudură, cu care se sudează întreaga caroserie, dintre care într-un număr de 864 pentru TI ARO 50 Hz și într-un număr de 16 pentru TS GEBRI 50 Hz. Acești clești realizează 4671 de puncte de sudură pentru Logan 100% manuale.

72 roboți ABB, dintre care roboți de sertizare – într-un număr de 32, roboți manipulatori – într-un număr de 6 pentru X52, într-un număr de 4 pentru H79 și într-un număr de 4 pentru CdC flux A și B, roboți de sudură în puncte – într-un număr de 2 pentru H79, într-un număr de 4 pentru fluxul A, într-un număr de 4 pentru fluxul B și într-un număr de 4 pentru LFM, roboți de suduăa cu arc electric – într-un număr de 6 pentru traversă post conducere, într-un număr de 4 pentru eșapament și unul pentru tunel as și roboti școală – într-un număr de 1.

92 de pistolete sudură bolțuri ( gujoane) TUCKER

58 de aparate sudură manuală SEFG dintre care într-un număr de 17 Kempy, într-un număr de 27 Fronius și într-un număr de 14 Lincoln.

54 de mașini fixe de sudură ( PRP) dintre care într-un număr de 36 PRP SERRA, într-un număr de 17 PRP SCIAKY și într-un număr de 1 BOS 6000.

56 de pompe aplicare mastic dintre care într-un număr de 27 Fronius, într-un număr de 56 Robatech și într-un număr de 14 Lincoln.

473 de dispozitive de asamblare.

19 mese pivotante.

13 transbordoare.

Subdepartamentele secției Caroserie sunt următoarele:

fabricație : sunt 6 ateliere de fabricație în secția Caroserie (H79, KFB90, LU90, Feraj, Ouvrants și Sudură); 

mentenanță : sunt 4 departamente UEL (mentenanță, CESUD și teste de sudură, mentenanță și echipamente automatizate, KAIZEN);

geometrie: 1 atelier de geometrie, 1 UEL geometrie, 1 UEL geometrie mijloace de asamblare și produs finit, 1 UEL măsurători;

Structura departamentului Caroserie este următoarea:

Spațiu destinat încercărilor celor 4671 puncte de sudură pe care le deține Loganul. În fiecare săptămână o caroserie este considerată rebut și este dusă la bancul de încercări, unde cu ajutorul unor pistoleți de debutonat se desfac toate punctele de sudură pentru a se depista eventualele defecte ale acestor puncte.

După acest procedeu se pot observa eventualele anomalii ale punctelor de sudură, se fac apoi analize care sa ducă la înlăturarea acestor defecte. Dacă materialul este inegal pe ambele părți ale tablelor sudate atunci punctul de sudură este considerat incorect realizat.

Se permit doar 0.4% puncte de sudură greșite sau absente.

psg + psl <= 0.4% * pst

psg – punct sudură greșit

psl – punct sudură lipsă

pst – total puncte de sudură

Ca număr de angajați, departamentul Caroserie are 2375 angajați, dintre care 2158 MOD și 217 MOS. Vârsta medie este de 38 de ani. Structura personalului este de 86,2% bărbați și 13,8% femei. Ca ore de formare, în 2011 s-au facut 25 de ore/persoană, iar ca obiectiv în 2012 sunt planificate 30 de ore de formare/persoană.

În ceea ce privește caroseriile realizate, în funcție de tipul său :

Capitolul 2 Bazele sudării electrice prin presiune ( SEP)

2.1 Introducere

În acest capitol se prezintă elementele de bază legate de sudarea electrică prin presiune. Modul de exprimare "telegrafic" se datorează dorinței de a cuprinde o cantitate cât mai mare de informație într-un spațiu cât mai restrâns.

Sudare – Procedeul de îmbinare nedemontabilă cu sau fără adaos de material, realizat în anumite condiții de temperatură și presiune, pe baza fenomenului interacțiunii atomilor din straturile limită ale materialelor în contact aduse în stare topită sau plastică.

Sudura – Rezultatul operației de sudare; elementul de asamblare. Uzual se folosește și termenul de cusătură, cordon de sudură sau cordon.

Sudabilitate – Capacitatea unui material de a permite îmbinarea prin sudare, astfel ca asamblarea să îndeplinească condițiile tehnice și de exploatare, fără să se recurgă la procedee tehnologice suplimentare ( preîncălzire, tratament termic etc.).

2.2 Generalități

Sudarea electrică prin presiune este caracterizată prin :

simplitate

implicare minimă în proces a factorului uman

pretare ușoară la automatizare

productivitate ridicată, deci favorabilă producției de serie

aplicabilitate atât la suduri omogene, cât și la cele eterogene

sudare fără material de adaos

posibilitatea includerii tratamentelor termice ( înainte și/sau după sudare), atunci când este cazul, în procesul de sudare, folosind posibilitățile mașinii de sudat.

2.3 Principiul sudării electrice prin presiune SEP

Sudura se realizează prin energiile termică și mecanică introduse la locul îmbinării.

Energia termică este dezvoltată în piesele de sudat prin efect Joule determinat de rezistența electrică pe care ele o pun la trecerea prin ele a curentului de sudare.

Q = 0,24RI2t

Cu această energie, la locul îmbinării se poate atinge temperatura de topire a metalului pieselor, ele putându-se suda.

Energia mecanică este introdusă în piesele de sudat prin aplicarea asupra lor a unei forțe perpendiculare pe planul îmbinării. Forța aplicată la un moment corelat cu temperatura atinsă de piese, determină deformarea plastică a lor în locul de îmbinare, și realizarea unei rețele cristaline comune celor două piese, respectiv sudarea lor.

2.4 Clasificarea proceselor de sudare electrică prin presiune

După poziția relativă a pieselor care se sudează :

cap la cap cu aplicabilitate în special la piese tip "bară"

prin suprapunere cu aplicabilitate în special la piese tip "tablă"

După desfășurarea procesului de sudare :

b.1) Sudarea cap la cap :

în stare solidă

prin topire intermediară cu preîncălzire

prin topire directă

b.2) Sudarea prin suprapunere :

sudare în puncte

sudare în linie

sudare în relief ( cu bosaje)

După modul de încălzire a pieselor :

prin conducție ( efect Joule)

prin inducție

2.5 Procedee de sudare electrică prin presiune

2.5.1 Sudarea în puncte

Dintre procedeele de sudare electrică prin presiune, în continuare se vor prezenta pe scurt procedeele de sudare electrică prin presiune în puncte, linie, relief și a bolțurilor ( gujoanelor).

Piesele de sudat, suprapuse, sunt presate una față de cealaltă cu forța F. Curentul electric furnizat de un transformator electric de putere cu tensiune secundară mică ( sub 10 V) provoacă, datorită parcurgerii rezistențelor electrice ale pieselor de sudat și a celei de contact dintre ele, încălzirea până la topire a metalelor din zona îmbinării. Concentrarea căldurii în zona de contact este favorizată de permanenta răcire a electrozilor de sudare.

Avantaje

procedeu economic

necesită o pregătire minimală a pieselor de sudat

productivitate mare

se pot suda multe combinații de piese identice sau diferite ca material și dimensiuni

Dezavantaje

necesită un racord electric de putere, care trebuie să suporte încercări nesimetrice, mașinile fiind în general monofazate

mașinile de sudat cu reglaje speciale ( de exemplu pentru sudarea aluminiului) sunt costisitoare

sudare dificilă a metalelor și aliajelor metalice cu conductibilitate electrică și termică ridicate

oțelurile înalt aliate necesită forțe mari de sudare

la sudarea aluminiului sunt necesari curenți foarte mari de sudare

cuprul nu se poate suda decât slab ( fără pretenții de calitate)

Aplicații

sudarea tablelor subțiri în construcția de autovehicule, aeronave, instalații

posibilitate de realizare a microsudurilor

alternativă pentru lipire în industria electrotehnică

2.5.2. Sudarea în relief ( cu bosaje)

Piesele de sudat sunt în contact doar prin intermediul proeminențelor ( bosaje) realizate prin ambutisare sau prelucrări mecanice. Proeminențele pot rezulta chiar din fabricarea pieselor de sudat ( de exemplu diferite muchii, proeminențe inelare etc.). Datorită suprafeței mici de contact, în locurile respective apare o concentrare a liniilor de curent electric, respectiv o dezvoltare importantă de căldură. Prin aplicarea forței de sudare, bosajele se aplatizează și se formează sudura. Ca și sudarea în puncte, sudarea în relief poate să fie directă sau indirectă.

Avantaje

realizare simultană a mai multor puncte sudate ( de obciei până la 10)

uzura redusă a electrozilor

Dezavantaje

costuri suplimentare pentru realizarea bosajelor

mașini de sudat de putere mare și costisitoare

Aplicații

piese produse în serie mare ( industria de autovehicule, casnice, etc.)

2.5.3 Sudarea în linie

Curentul și forța de sudare se transmit prin electrozi sub formă de role antrenate în mișcare de rotație. Procedeul permite realizarea următoarelor tipuri de suduri :

cu pise suprapuse

cu margini strivite

cu table dispuse cap la cap, cu o bandă auxiliară din oțel moale cu grosime de 0,2 mm și lățime de 4 mm

suduri longitudinale ale țevilor în procesul de formare a lor din folii

Avantaje

viteză mare de sudare

suprafețe curate după sudare

posibilitatea realizării de suduri etanșe

Dezavantaje

aplicabilitate doar la table mai subțiri decât cele de la sudarea în puncte sau în relief

rezistența sudurii mai mică datorită aglomerării mai accentuate de caldură

costuri ridicate de investiție

Aplicații

radiatoare ( corpuri de încălzire)

construcția de caroserii; rezervoare de combustibil la autovehicule

2.6 Sudarea bolțurilor (gujoanelor) cu arc electric și presiune

Prin termenul de "sudare a bolțurilor" se înțelege în general sudarea cu arc electric și presiune, dar și procedee conexe – sudarea prin rezistență sau prin frecare a bolțurilor, procedee mai puțin răspândite.

La procedeul de sudare a bolțurilor, arcul electric amorsat între bolț și piesă topește ambele părți, care după un anumit timp se îmbină prin presare.

S-au consacrat mai multe variante ale procedeului care diferă prin modul de amorsare a arcului electric și natura sursei de curent – amorsare prin ridicare cu sursa de sudare în curent continuu, sau amorsare prin vârf fuzibil cu sursa energetică – bateria de condensatoare.

2.7 Sudarea bolțurilor cu arc electric amorsat prin ridicare

Variantele de sudare cu arc electric amorsat prin ridicare sunt prezentate generic în imaginile din figurile 2.1.a, 2.1.b, și 2.1.c.

Principalele caracteristici ale procedeelor de sudare a bolțurilor cu arc electric amorsat prin ridicare sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1

IC – inel ceramic;

PG – protecție gaz;

FP – fără protecție;

2.7.1 Fazele procedeului de sudare a bolțurilor în curent continuu cu arc electric amorsat prin ridicare

Pentru declanșarea procesului de sudare, bolțul este ridicat printr-un mecanism de ridicare – între vârful bolțului și piesă, amorsându-se un arc pilot urmat de arcul principal. Prin încălzirea produsă de arcul electric, se topește capătul bolțului și materialul de bază. După timpul de trecere a curentului, bolțul este împins cu o forță de apăsare, de maximum 100 N, în baia topită.

În imaginile din figurile 2.2.a și 2.2.b, sunt prezentate generic principalele faze ale procedeului de sudare a bolțurilor cu protejarea arcului electric și a băii de sudare cu inel ceramic – figura 2.2.a, respectiv cu protejarea arcului electric și a băii de sudare în mediu de gaz inert, figura 2.2.b.

A – start sudare;

B – ridicare amorsare arc;

C – plonjare;

D – sfârșit sudare;

Din punct de vedere al protecției băii de sudare deosebim următoarele procedee :

Sudarea bolțurilor cu inel ceramic ( IC) – inelul ceramic este un "consumabil", de regulă acesta se îndepărtează după realizarea sudurii.

Sudarea bolțurilor în mediu protector de gaz (PG) – la oțel utilizându-se preponderent un amestec de gaze Argon într-un procent de 82% (Ar) și dioxid de carbon într-un procent de 18% (), iar aluminiu într-un procent de 100% (Al).

Sudarea bolțurilor fără protecția băii de sudare ( FP) – procedeu aplicabil la diametre de bolț de maximum 10 mm și timpi de sudare de maximum 100 ms.

Procedeul de sudare a bolțurilor în curent continuu cu arc electric amorsat prin ridicare este aplicabil la sudarea materialelor similare și disimilare, conform celor prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2

Semnificația notațiilor :

– foarte bine ( pentru construcții portante);

– bine ( pentru construcții portante cu limitări);

– condiționat ( nu pentru construcții portante);

– nu se poate suda.

Prin acest procedeu se pot suda bolțuri cu secțiune rotundă, pătrată, dreptunghiulară etc. sudate cel mai frecvent pe suprafețe plane. În imaginea din figurile 8.2.a și 8.2.b sunt prezentate forme diverse de "bolțuri", sudabile prin procedeul cu arc electric amorsat prin ridicare în variantele IC/PG.

Bolțurile se sudează preponderent în poziție verticală, perpendicular pe suprafața piesei, fiind posibile însă toate pozițiile. În cazul bolțurilor din oțel sudate prin procedeul AR – 100, se sudează astfel :

în poziție orizontală, maximum D = 25 mm;

în poziție verticală, maximum D = 16 mm ( cu inel special având un diametru, D = 19 mm);

peste cap, maximum D = 19 mm.

În Figura 2.3 sunt prezentate Forme diverse de "bolțuri", sudabile prin procedeul cu arc electric amorsat prin ridicare în variantele IC/PG.

2.7.2 Pregătirea pieselor pentru sudare

Pentru a nu influența negativ calitatea sudurilor, bolțurile trebuie să fie uscate, fără ulei, fărî grăsimi sau alte impurități.

Inelele ceramice trebuiesc utilizate în stare uscată. Suprafața materialului de bază trebuie să fie de asemenea uscat în zona de sudare, lipsit de ulei, grăsimi, țunder sau vopsele. Pentru micșorarea suflajului magnetic legăturile la masă trebuiesc făcute corect, prin legare simetrică, polizându-se locurile de fixare a contactelor.

Mărimea parametrilor tehnologici este în funcție de diametrul capătului bolțului care se sudează. Experiența a demonstrat că pentru un anumit capăt de bolț produsul între curentul de sudare și timpul de sudare este constant.

Valorile orientative pentru aproximarea curentului de sudare, respectiv de timpul de sudare necesar, se pot obține cu următoarele relații :

I[A] = 8·D [mm] – pentru bolțuri cu diametrul de maximum 12 mm;

I[A] = 90·D [mm] – perntru bolțuri cu diametrul cuprins în intervalul între 12 – 25 mm;

[s] = 0,04·D.

Valorile parametrilor energetici, sunt condiționați de parametrii de reglaj ai pistoletului de sudare, respectiv de înălțimea de ridicare L, adâncimea de plonjare P, și de viteza de plonjare Vp – valori orientative prezentate în tabelul 3 pentru bolțuri cu vârf plat, respectiv cu vârf conic.

Înălțimea de ridicare influențează forma topiturii, iar adâncimea de plonjare determină lățimea zonei cu topitură, fiind determinată în forma bavurii.

Tabelul 3

2.8 Sudarea bolțurilor cu energie înmagazinată, cu amorsare prin vârf fuzibil

La această variantă a procedeului de sudare a bolțurilor, se utilizează un așa zis vârf fuzibil realizat în partea frontală a bolțului care se sudează, vârf fuzibil care face posibilă amorsarea arcului electric prin vaporizarea sa la trecerea curentului de sudare. Acest mod de amorsare se utilizează numai în cazul sudurii cu energie înmagazinată, deosebindu-se două tehnici de sudare, prezentate generic în figurile 2.4.a și 2.4.b.

sudarea bolțurilor cu energie înmagazinată cu contact inițial;

sudarea bolțurilor cu energie înmagazinată fără contact inițial;

În cazul sudării fără contact inițial, in varianta B, se obține un timp de sudare și mai scurt, bolțul fiind într-o poziție inițială, la o distanță reglabilă de piesă, spre care plonjează în momentul declanșării procesului de sudare.

Aplicarea acestei tehnici este avantajoasă în cazul sudării aluminiului și aliajelor sale. La sudarea pe plăci de grosime mare se recomandă următoarea varianta de sudare :

Procedeul nu necesită inele ceramice sau gaze de protecție

Prin procedeul de sudare a bolțurilor cu energie înmagazinată în bateria de condensatoare se pot suda bolțuri din oțel nealiat și aliat, dar și din aluminiu, cupru, alamă, combinațiile din materiale încercate fiind prezentate în tabelul 4.

Datorită topirii superficiale (circa 0,1 mm adâncime) și timpului scurt de sudare se pot suda materiale cu proprietăți diferite, dar pentru o aplicație dată se impune verificarea îmbinării pentru a constata dacă satisface condițiile de rezistență mecanică cerute

Tabelul 4

– bine sudabil;

– suficient de bine sudabil, în funcție de aplicație;

– nesudabil.

2.8.1 Forma bolțului

În general bolțurile care se sudează au forma cilindrică cu flanșă, diametrul fiind cuprins în domeniul 2 – 8 mm. La sudarea cu amorsare prin vârf fuzibil lungimea și diametrul acestuia are o importanță deosebită, corespunzând cu diametrul bolțului.

În general, vârful și flanșa bolțului se realizează prin deformare la rece, toleranțele impuse rezultând și din STAS 12675 – 90.

Se recomandă utilizarea bolțurilor cu flanșă pentru că în special la bolțuri cu diametrul mai mic de 4 mm, împiedică extinderea arcului electric în sus, iar pe de altă parte prin suprafața mai mare, asigură o rezistență sporită îmbinării.

2.8.2 Poziția de sudare

Bolțul se sudează perpendicular pe suprafața piesei. În principiu sunt posibile toate pozițiile de sudare, însă diametrul maxim al bolțului care poate fi sudat diferă.

2.8.3 Pregătirea pieselor de sudare

Pentru a nu influența negativ calitatea sudurii, bolțurile trebuie să fie uscate, fără ulei, grăsimi sau alte impurități. Suprafața materialului de bază trebuie de asemenea să fie uscată în locul sudării și lipsită de ulei, grăsimi, țunder și vopsele. În vederea unei bune amorsări a arcului electric între vârful bolțului și piesă trebuie să existe contact metalic.

În acest scop se îndepărtează straturile de vopsele sau de impurități prin șablare, polizare sau cu peria de sârmă. În cazul procedeelor de sudare cu timp foarte scurt (< 50 ms) este necesară o curățire mai atentă a suprafeței decât în cazul sudării normale.

Curățirea suprafeței pe care se sudează este foarte importantă având în vedere timpul scurt de sudare. Straturi de impurități sau izolatoare mai mari de 30 mm pot influența calitatea îmbinării și reproductibilitatea acesteia. De asemenea, suprafața trebuie să fie dreaptă, la sudarea pe suprafețe curbe fiind necesară stabilirea prin experimentări a diametrului maxim care se poate suda. Marcarea locului unde se sudează se recomandă a se face prin trasare, o chirnuire prea adâncă putând influența sudarea.

Legarea la masă a piesei trebuie să se facă cu un contact electric bun și pe cât posibil simetric pentru a evita suflajul magnetic.

Mandrina de prindere a bolțului trebuie să aibă o strângere bună și să fie curată pentru a nu se produce o topire a bolțului în zona de prindere. În funcție de diametrul bolțului care se sudează și materialul din care este făcut, durata de utilizare a unei mandrine se poate aprecia la 1000 – 5000 de suduri.

2.8.4 Poziționarea la sudare

Alegerea metodei de poziționare depinde de aplicație și de precizia de poziționare cerută pentru bolțul sudat. Cea mai simplă metodă este însemnarea locului de sudare, vârful bolțului fixându-se în locul respectiv. Se realizează o precizie de poziționare de circa 1,5 mm în funcție și de atenția cu care lucrează sudorul.

2.8.5 Suflaj magnetic și legare la masă

Suflajul magnetic constă în devierea arcului electric de un câmp magnetic, rezultând o topire mai accentuată în partea unde a fost deviat arcul electric și formarea unei bavuri neuniforme. Pentru micșorarea acesteia legatura la masă trebuie facută corect, prin legare simetrică, polizându-se și locurile de fixare a contactelor. Existența suflajului cauzează și o formare mai intensă a porilor în cusătură pentru că azotul din aer este antrenat mai intens în zona arcului electric. La intensități mari ale curentului de sudare vaporii de metal formați de arcul electric protejează baia topită. Utilizând gaz de protecție se pot obține îmbinări sudate pentru o gamă largă a intensității curentului de sudare.

2.8.6 Parametrii de sudare

Mărimea parametrilor de sudare este în funcție de diametrul capătului de bolț care se sudează. Experiența a demonstrat că pentru un anumit capăt de bolț produsul între curentul și timpul de sudare este constant.

Domeniul abaterii curentului de sudare limitat la 10% se datorează fluctuațiilor tensiunii rețelei. Alegând curentul și timpul de sudare corelate cu diametrul bolțului se obțin rezultate bune la sudare.

Valori orientative pentru aproximarea curentului, respectiv a timpului de sudare necesar, se pot obține cu relațiile următoare :

I [A] = 80·D [mm] – pentru bolțuri cu diametrul, D de maximum 12 mm;

I [A] = 90·D [mm] – pentru bolțuri cu diametrul, D cuprins în intervalul 12 – 15 mm;

[s] = 0,04·D.

La îmbinările sudate ale bolțurilor pe table cu acoperiri de protecție se remarcă faptul că odată cu creșterea valorii tensiunii la sudare expulzările sunt mai puternice, uniform distribuite și efectul de înnegrire mai accentuat. La bolțurile care au un guler de dimensiuni mai mari efectul de înnegrire este mai estompat datorită gulerului existent.

2.9 Sudarea bolțurilor pe table zincate

Tablele zincate au o mare pondere în domeniul tablelor acoperite pe care se sudează bolțuri. Temperatura de vaporizare a zincului este de 906° C și este mult mai mică decât temperaturile care se ating la sudarea bolțurilor. Din această cauză se formează cantități mari de vapori de zinc. Dacă timpul de sudare este prea scurt, zincul vaporizat produce pori în zona metalului topit al îmbinării sudate.

La o zincare galvanică cu o grosime a stratului de circa 5 se poate utiliza aproape fiecare variantă de sudare a bolțurilor, inclusiv cea cu vârf fuzibil. Se preferă totuși varianta sudurii cu energie înmagazinată cu amorsarea prin vârf fuzibil cu contact inițial. La table zincate cu grosimea startului de protecție de 15 – 25 se poate utiliza procedeul de amorsare prin vârf fuzibil pentru bolțuri cu diametrul de până la 6 mm, calitatea sudurilor nefiind însă constantă. În Tabelul 5 și în Tabelul 6 sunt prezentate regimuri tehnologice determinate experimental la sudarea bolțurilor cu energie înmagazinată.

Tabelul 5

Tabelul 6

Sunt prezentate îmbinări sudate realizate pe table zincate electrochimic cu grosimea de 0,5 mm, cu bolțuri din oțel cuprat și din otel inoxidabil, cu vârf conic și fuzibil, remarcându-se faptul că odată cu creșterea valorii tensiunii la sudare expulzările sunt mai puternice, uniform distribuite și efectul de înnegrire este mai accentuat. Pe partea opusă îmbinării nu se observă amprentări mecanice sau termice.

Gulerul cu care este prevăzut fiecare din aceste două tipuri de bolțuri acoperă eventualele ușoare înnegriri determinând un aspect estetic plăcut.

2.10 Echipamente de sudare a bolțurilor. Aplicații reprezentative

2.10.1 Scheme de principiu pentru echipamentele de sudare

Un echipament de sudare a bolțurilor pe principiul cu arc electric amorsat prin ridicare constă dintr-un pistol de sudare sau cap de sudare în care se fixează mandrina cu bolțul de sudat.

Acționarea pistoletului la cursa de ridicare se realizează printr-un sistem pneumatic sau electromagnetic. În imaginea din figura 2.5.a este prezentată structura unui echipament de sudare a bolțurilor în curent continuu cu amorsare prin ridicare.

Semnificația componentele din figura 8.5 este următoarea :

– sistem de ridicare;

– mandrină;

– bolț;

– inel ceramic;

– placă de bază;

– mandrină fixare contact;

– echipament, sursă energetică și sistem de comandă;

Un echipament de sudare cu energie înmagazinată, în varianta cu amorsare prin vârf fuzibil, constă dintr-o baterie de condensatoare, o parte de comandă care asigură încărcarea și descărcarea acesteia și capul de sudare care are în compunere mandrina de poziționare și fixare a bolțului și un sistem care asigură declanșarea acestuia. În imaginea din figura 2.6.b este prezentată structura unui echipament de sudare a bolțurilor cu energie înmagazinată cu amorsare prin vârf fuzibil.

Semnificația componentele din figura 8.5 este următoarea :

– sistem de ridicare;

– mandrină;

– bolț;

– mandrină fixare piesă;

– sistem de sudare cu baterie de condensatoare;

În imaginea din figura 2.5.c este prezentat un sistem de sudare a bolțurilor în curent continuu cu amorsare cu arc electric prin ridicare și protecție a băii cu gaz de protecție, precum și pistoletul de sudare.

În imaginea din figura 2.5.d este prezentat un sistem de sudare a bolțurilor în curent continuu cu amorsare cu arc electric prin ridicare și inele de protecție, precum și pistoletul de sudare.

În imaginea din figura 2.5.e este prezentat un sistem de sudare a bolțurilor cu energie înmagazinată cu amorsare cu vârf fuzibil, precum și pistoletul de sudare.

În imaginile din figurile 2.5.f, 2.5.g și 2.5.h sunt prezentate imagini de îmbinări reprezentative, realizate prin procedeele de sudare a bolțurilor în curent continuu cu arc amorsat prin ridicare în mediu de gaz protector.

Capitolul 3 Prezentarea componentelor dispozitivului de sudare TUCKER si modul de functionare ale acestora din postul de sudură SC 060 din postul de sudură SC 060, din Departamentul Caroserie, Uzina Vehicule Dacia

În Figura 3.1 sunt prezentate componentele dispozitivului de sudare gujoane TUCKER in postul de sudură SC 060.

Figura 3.1 Componentele dispozitivului de sudare TUCKER

Pentru realizarea sudurii gujoanelor pe caroserie se folosește un dispozitiv de sudare bolțuri numit TUCKER. Acest dispozitiv de sudare a gujoanelor pe caroserie este compus din trei componente:

unitate de comandă și energie DCE 1500

alimentator cu bolțuri ETF 90

pistolet de sudat bolțuri PLM 200

Cu ajutorul acestui dispozitiv se pot suda bolțuri de diferite diametre, cum ar fi:

GM

M5

M6 (319)

M6 (rez)

3.1. Descrierea generală a unității de comandă și energie DCE 1500

În Figura 3.2 este prezentată o unitate de comandă și energie DCE 1500 folosită de dispozitivul de sudat gujoane TUCKER pentru alimentarea cu energie electrică a celorlalte dispozitive ce alcătuiesc dispozitivul de sudare gujoane Tucker de la postul de sudură bolturi SC 060.

Unitatea de mare putere DCE 1500 este o unitate de comandă și energie de perspectivă, dezvoltată de firma TUCKER pentru sudarea bolțurilor prin procedeul cu aprindere și ridicare și care să se poată utiliza ca aparat pentru unul sau mai multe posturi.

În funcție de varianta DCE 1500 se pot lega în regim de funcționare standard până la 5 alimentatoare cu bolțuri de tip ''SFLM sau ETF'' care alimentează cu bolțuri câte un cap de sudare sau un pistol de sudat.

Este de asemenea posibil regimul de funcționare cu macaz multiplu – cu un macaz cu 2 posturi SD 2 sau cu un macaz cu mai multe căi SD X, precum și utilizarea unei casete de marcaj colorat pentru bolțurile sudate necorespunzător.

Piesa centrală a unității de comandă și energie DCE 1500 este o sursă de curent de sudură reglată digital, care, datorită frecvenței de lucru ridicate, poate afecta tehnica de reglare a curentului de sudare, chiar în cazul curenților de sudare de scurtă durată. Pe lângă aceasta poate fi influențată odată cu sistemul de acționare al motorului liniar reglat digital al sculelor de sudură TUCKER și tehnica de reglare a tensiunii arcului electric.

Pe lângă aceasta, unitatea de comandă și energie DCE 1500 este în situația de a compensa întreruperile scurte ale tensiunii de rețea, precum și variațiile rezistenței circuitului de sudare și efectul tensiunii arcului electric asupra curentului de sudare în timp real.

Integrarea multiprocesoarelor de 16 biți, ca și a procesoarelor de semnale digitale și utilizarea cablurilor de fibră optică din material plastic garantează un acces rapid la fiecare subansamlu si asigură o siguranță ridicată de transfer al datelor. Prin intermediul unei memorii flash se poate desscărca întreg soft-ul direct de pe PC/laptop pe unitatea de comandă și energie DCE 1500.

Prin intermediul unei interfețe standardizate se pot transmite datele memorate în unitatea de comandă și energie DCE 1500 la un PC/laptop. Capacitatea de comunicare în rețea a unității de comandă și energie este asigurată de o interfață Ethernet.

Comunicarea unității de comandă și energie DCE 1500 cu sistemul de comandă extern al mijloacelor de producție se realizează prin interfața pentru client. În acest scop se află la dispoziție versiuni de interfețe seriale sau paralele.

3.1.1 Planul de amplasare 1 : DCE 1500 în regim de funcționare standard

Planul de amplasare 1: DCE 1500 în regim de funcționare standard este prezentat în figura 3.3 de mai jos, în care se prezintă modul de conexiune a următoarelor componente:

2 alimentatoare cu bolțuri ETF 90, prin acestea trecând o presiune atmosferică de 6 barri

o unitate de comandă și energie alimentată de la rețeaua trifazată de 400/440/500 V

pistolet de sudat bolțuri PLM 200

cap de sudare bolțuri PLM 200

2 tuburi de alimentare cu bolțuri

2 pachete de furtunuri

un cablu de masă care se conectează între unitatea de comandă și energie DCE 1500, bolțul sudat pe caroserie de către capul de sudare bolțuri PLM 200 și bolțul sudat pe caroserie de către pistoletul de sudat gujoane PLM 200.

conexiunea între unitatea de comandă și energie DCE 1500 și cele două alimentatoare cu bolțuri se face prin intermediul a 2 cabluri hibrid și a 2 cabluri de masură pentru sudură

legătura între alimentoarele cu bolțuri și pistoletele de sudat bolțuri se face prin intermediul a 2 pachete de furtunuri folosind traseul TUR – RETUR pentru deplasarea bolțului de la alimentatorul cu bolțuri ETF 90 către pistoletul de sudat bolțuri PLM 200.

3.1.2 Elementele de operare ale unității de comandă și energie DCE

Elementele de operare ale unității de comandă și energie DCE 1500 se află pe ușa frontală și pe aparatul de operare (tastatura) care se poate agăța de ușa utilajului, unitatea de energie și comandă DCE 1500 pentru sudat bolțuri prezentând următoarele componente :

Comutatorul principal al aparatului

Câmp de operare

Comutator cu cheie

Ușă utilaj

Ochi de transport

LED "Siguranțe"

Interfață PC RS232

Conexiune terminal

Rolă de transport

În Figura 3.4 este prezentată unitatea de comandă și energie DCE 1500 care permite alimentarea cu energie electrică distribuitorului cu bolțuri ETF 90 și a pistoletului de sudat bolțuri PLM 200.

Comutatorul principal permite conectarea și deconectarea unității de comandă și energie DEC 1500 – comutatorul principal se află în varianta standard pe partea din stânga sus a ușii dulapului.

Comutatorul cu cheie ''Regim de întreținere curentă'' reprezintă regimul de întreținere curentă se validează prin acționarea comutatorului cu cheie ''Regim de întreținere curentă'' și se inițiază prin închiderea circuitului de intrare E 10.

În Figura 3.5.a este prezentat Comutatorul principal, iar în Figura 3.5.b este ilustrat Comutatorul cu cheie "Regim de întreținere curentă".

Led-ul ''Siguranțe" este led-ul se aprinde când conductoarele de fază , si sunt legate corect la unitatea de comandă și energie DCE 1500 și sunt disponibile toate siguranțele de pe placa de rețea, precum și toate siguranțele principale.

Conexiunea PC/Laptop RS 232 – interfața serială RS 232 servește la introducerea și scoaterea datelor programului de sudare memorate în unitatea de comandă și energie DCE 1500 spre un PC sau laptop. Pe lângă aceasta, se pot încărca versiuni noi de soft de operare pentru unitatea de comandă și energie DCE 1500 de pe un PC, repsectiv laptop, în memoria flash a unității de comandă și energie DCE 1500.

Conexiunea câmpului de operare ETF (terminal) – de la acestă conexiune se poate lega câmpul de operare de la unitatea de comandă și energie DCE 1500. Astfel, este posibilă programarea și remediera erorilor. (panoul de operare a unității de comandă și energie DCE 1500).

În Figura 3.5.c este prezentat Led – ul de "Siguranțe", în Figura 3.5.d este ilustrată Conexiunea PC/Laptop RS 232, iar în Figura 3.5.e se prezintă Conexiunea câmpului de operare ETF (terminal).

3.1.2 Planul de amplasare pe partea interioară a aparatului

Pe lângă interfața, DCE 1500 este dotată cu posibilitățile de conectare prezentate mai jos care se pot aloca diferit corespunzător configurației alese pentru utilaj.

În Figura 3.6 este prezentat Planul de amplasare pe partea interioară a aparatului de comanda și energie DCE 1500.

Semnificația numerelor din Figura 3.6 presupune:

Alimentare electrică de la rețeaua electrică trifazată de 400 V

Cabluri de măsură

Cabluri de sudare

Circuit de siguranță

Interfață client

Cablu de masă

Cabluri de comandă

Cablu de masură de masa

3.1.4 Conexiunea de alimentare electrică

Alimentarea electrică

Alimentarea electrică pentru unitatea de comandă și energie se va pune de regulă la dispoziție de administratorul sistemului de sudare. DCE 1500 se poate lega prin fișa CEE la următoarele tensiuni alternative.

CA 400V; 50/60 Hz

CA 440V; 50.60 Hz

CA 500V; 50/60 Hz

Conexiunea pentru circuitul de siguranță X2

Circuit de siguranță

Conectorul pentru circuitul de siguranță este cuprinsă în volumul de livrare al DCE 1500 și servește la alimentarea cu tensiunea de 24V pentru interfața respectivă utilizată de client și la integrarea DCE 1500 în sistemul de comandă pentru securitate intern al clientului. (protecția operatorului, întreruperea funcțională).

În Figura 3.7.a este prezentat cablul prin care se face Alimentarea electrică , iar în Figura 3.7.b este ilustrată Conexiunea pentru circuitul de siguranță X2.

Conexiunea pentru cablurile de masură A1-X8 SF1 – A1-X12 SF5

Cablurile de masură se vor lega la bornele albastre A1-X8 SF1 până la A1-X12 SF5 ale DCE 1500 și la alimentatoarele respective. Prin cablurile de masură se transmite tensiunea arcului electric masurat la scula de sudură prin alimentator la unitatea de comandă și energie DCE 1500. Cablurile de masură a potențialului nu trebuie solicitate la tracțiune deoarece nu dispun de nicun sistem de blocare.

În Figura 3.7.c este prezentată Conexiunea pentru cablurile de masură A1-X8 SF1 – A1-X12 SF5 a unității de comandă și energie DCE 1500.

Conexiunile se realizează cu următoarele cabluri de măsură:

A1 – X8SF1

A1 – X9SF2

A1 – X10SF3

A1 – X11SF4

A1 – X12SF5

Conexiunea pentru cablurile de sudură A1-X2 SF1 – A1-X6 SF5

Cablurile de sudură se leagă la fișele-bucșă de conectare A1-X2 SF1 până la A1-X6 SF5 de la unitatea de comandă și energie DCE 1500 și la alimentatoare și se blochează printr-o rotație la dreapta.

În Figura 3.7.d este prezentată Conexiunea pentru cablurile de sudură A1-X2 SF1 – A1-X6 SF5 a unității de comandă și energie DCE 1500.

Conexiunile se realizează cu următoarele cabluri de măsură:

A1 – X2SF1

A1 – X3SF2

A1 – X40SF3

A1 – X5SF4

A1 – X6SF5

Conexiunea pentru caburile de comandă X3 SF1 – X7 SF5

Cablurile de comandă

Cablul de comandă cuprinde conductoarele de cupru pentru alimentarea cu tensiune de la rețea a alimentatoarelor respective, ca și cablurile de fibră optică pentru transmiterea semnalelor. Bucșele de conexiune ale DCE 1500 pentru cablurile de comandă se vor amplasa corespunzător configurației aparatului. În acest caz se deosebesc următoarele regimuri de funcționare.

Regim de funcționare standard cu alimentator și scula de sudură (LM/SKK/PK/PLM)

La conexiunile notate cu X3SF1 – X7SF5 se pot lega până la 5 alimentatoare cu bolțuri de tip SF, SFLM sau ETF, care alimentează cu bolțuri câte un cap de sudare (LM/SKK) sau un pistol de sudat (PLM/PK) (a se vedea planul de ampasare 1), în timp ce alimentatorul ETF poate fi utilizat în aceeași masură pentru scule de sudură antrenate convențional și prin sistemul LM.

Regimul de funcționare cu macaz cu două poziții SD2

Alimentatorul cu bolțuri pentru comanda – macaz se va lega la o bucșă de conexiune X3 SF1 (consultați planul de amplasare 2). Alimentatorul cu bolțuri pentru alimentarea cu cel de-al doilea bolț se va lega la bucșa de conexiune X4 SF2.

Regimul de funcționare cu pistoale de sudat manuale

Pentru funcționarea până la cinci pistoale de lipit cu încărcare manuală a bolțurilor cu o unitate de comandă și energie este necesară o carcasă de racord PKE. Cablul de comandă al PKE se leagă de regulă la bucșa de conexiune a DCE 1500 ''X3 SF1''. (a se vedea planul de amplasare 3) Conexiunile pentru cablurile de comandă ramase se pot utiliza la alegere pentru aplicații standard.

Conexiunea pentru cablul de masă A1-X1

Cablul de masă

La legarea cablului de masă la fișa de cuplare se realizează legatura electrică de la DCE 1500 la piesă. Cablul de masă se blochează printr-o rotație la dreapta. Opțional se pot lega două cabluri de masă (A1-X1.1 – A1-X1.2).

Conexiunea pentru cablul de măsură de masă A1-X7

Cablul de măsură de masă

Condiția necesară pentru controlul automat al procesului de sudare și optimizarea parametrilor de sudură care rezultă este legarea cablului de măsură de masă la piesă și la borna roșie A1-X7 a DCE 1500. Cablul de măsură cu potențial nu trebuie solicitat la tracțiune deoarece nu dispune de niciun sistem de blocare.

În Figura 3.7.e este prezentată Conexiunea pentru caburile de comandă X3 SF1 – X7 SF5 – cabluri de comandă.

În Figura 3.7.f este ilustrată Conexiunea pentru cablul de masă A1-X1 – cablul de masă.

În Figura 3.5.g se prezintă Conexiunea pentru cablul de măsură de masă A1-X7 – cablul de măsură de masă.

Conexiunea pentru interfață clientului X8

Prin interfața pentru client se realizează în regim de sudare automat transferul de semnale cu sistemele de comandă ale mijloacelor de producție extreme.

Interfețele pentru client se află la dispoziție în diferite versiuni :

Interfața paralelă (24 intrări și 24 ieșiri), conexiunea X8.

Interfața serială pentru conectare la Profibus-DP.

Interfața serială pentru conectare la Interbus-S.

Interfața paralelă

Prin interfața paralelă se vor schimba semnale de comandă, comenzi de alimentare și de sudare între DCE 1500 și sistemul de comandă al clientului, pentru a transmite comenzile corespunzătoare la alimentatorul cu bolțuri ETF sau la capul de sudare SKK/LM. În regimul de sudare manual, interfața rămâne neluată în considerare de sistemul de comandă al utilizatorului, deoarece toate funcțiile de comandă sunt executate de DCE 1500 și comenzile de sudare sunt transmise chiar de utilizator.

Siguranțele aparatului reprezintă elementele de siguranță din dulapul de comandă a unității de comandă și energie DCE 1500.

Pentru a evita pericolele unui accident electric provocat de componentele periculoase la atingere, se prescrie respectarea ordinii următoare la schimbarea siguranțelor defecte :

Deconectarea unității de comandă și energie DCE 1500 cu comutatorul principal!

Decuplarea fișei de rețea!

Deschiderea ușii utilajului cu cheia specială.

În Figura 3.7.h este prezentată Conexiunea pentru interfață clientului X8 – interfața paralelă, iar în Figura 3.7.i sunt ilustrate Siguranțele aparatului.

În Tabelul 1 sunt prezentate tipurile de siguranțe existente în dulapul de comandă, tensiunea nominală a acestora, curentul nominal și caracteristicile de declanșare ale acestora.

Tabelul 1

3.1.5 Date tehnice

Date generale

În Tabelul 2 sunt ilustrate caracteristicile de funcționare ale unității de comandă și energie DCE 1500, cum ar fi: masa, lățimea, înălțimea, adâncimea, tipul de protecție protejat împotriva obiectelor tari până la 12 mm, temperatura de lucru, temperatura de depozitare, umiditatea relativă, mod funcțional, poziția de utilizare, afișaj dispaly, dimensiunea punctului și dimensiunea caracterului. Din punct de vedere al compatibilității electromagnetice, unitatea de comandă și energie DCE 1500 a fost verificată pe baza normei DIN EN 60 974 – 10.

Tabelul 2

Valori de conectare

În Tabelul 3 și în Tabelul 4 sunt ilustrate valorile de conectare ale unității de comandă și energie DCE 1500, cum ar fi: tensiunea de alimentare de ± 10%, frecvența rețelei de ± 5%, tensiunea maximă efectivă de mers în gol, durata maximă a întreruperilor de tensiune din rețeaua electrică trifazată, tensiunea de curent continuu, curentul efectiv de ieșire, domeniul curentului de sudare, domeniul duratei de sudare, puterea de ieșire de vârf, numărul de suduri, tipul de reglare și domeniul de reglare.

Tabelul 3

Tabelul 4

Parametrii de sudură

În Tabelul 5 sunt prezentați parametrii de sudură ai unității de comandă și energie DCE 1500, cum ar fi:

curent preliminar

durata curentului preliminar

curentul de sudură

durata de sudare

curent de sudură

durata de sudare

Tabelul 5

Timpii de transport al bolțurilor

În Tabelul 6 sunt ilustrați timpii de transport al bolțurilor ale unității de comandă și energie DCE 1500, cum ar fi:

Timp de încărcare

Timp de alimentare

Tabelul 6

3.2. Descrierea generală a alimentatorului cu bolțuri ETF 90

În Figura 3.8 este prezentat alimentatorul cu bolțuri ETF 90 folosit de dispozitivul de sudat gujoane TUCKER pentru alimentarea cu bolțuri pistoletelor de sudat gujoane PLM 200 pe piesa din postul SC 060. În această figură se observă legătura dintre unitatea de comandă și energie DCE 1500, numărătorul de gujoane și alimentatorul cu bolțuri ETF 90. Unitatea de comandă și energie DCE 1500 permite alimentarea cu energie electrică a întregului sistem de sudare bolțuri în postul de sudură SC 060, numărătorul de gujoane are rolul de a număra gujoanele care sunt sudate pe piesă (într-un număr de 36 de gujoane), iar alimentatorul cu bolțuri ETF 90 are rolul de a transmite bolțul către capul de sudare sau către pistoletul de sudat gujoane PLM 200.

Planul de amplasare a unui sistem de sudare

Planul de amplasare a unui sistem de sudare este prezentat în figura 3.9 de mai jos, în care se prezintă modul de conexiune a următoarelor componente:

2 alimentatoare cu bolțuri ETF 90, prin acestea trecând o presiune atmosferică de 6 barri

o unitate de comandă și energie alimentată de la rețeaua trifazată de 400/440/500 V

pistolet de sudat bolțuri PLM 200

cap de sudare bolțuri PLM 200

2 tuburi de alimentare cu bolțuri

2 pachete de furtunuri

un cablu de masă cu cablu de măsurare integrat care se conectează între unitatea de comandă și energie DCE 1500, bolțul sudat pe caroserie de către pistoletul de sudat gujoane PLM 200 și bolțul sudat pe caroserie de către capul de sudare bolțuri ETF 90

conexiunea între unitatea de comandă și energie DCE 1500 și cele două alimentatoare cu bolțuri se face prin intermediul a 2 cabluri hibrid și a 2 cabluri de sudură cu cablu de măsurare integrat

legătura între alimentoarele cu bolțuri și pistoletele de sudat bolțuri se face prin intermediul a 2 pachete de furtunuri folosind traseul TUR – RETUR pentru deplasarea bolțului de la alimentatorul cu bolțuri ETF 90 către pistoletul de sudat bolțuri PLM 200.

Vedere de ansamblu si descrierea alimentatorului cu bolțuri

Alimentatorul cu bolțuri ETF 90 este format din următoarele componente:

Tablou de comandă

Câmp de operare

Ochi de transport

Clapetă de umplere

Buncăr

Placă frontală

Unitate de întreținere curentă

Bloc de separare

NI. Șină de alimentare min

În Figura 3.10 este prezentat alimentatorul cu bolțuri ETF 90 care permite trasmiterea bolțului ce trebuie sudat pe piesă către capul de sudare PLM 200 sau către pistoletul de sudat bolțuri PLM 200.

Descriere generală

Alimentatorul cu bolțuri stochează, separă și ghidează pneumatic bolțurile de sudură spre un cap de sudare sau un pistol de sudură. În combinație cu unitatea de comandă și energie DCE 1500 alimentatorul cu bolțuri conduce curentul de sudare, gazul de protecție, aerul comprimat și semnalele de comandă la capul de sudare sau la un pistol de sudare. Pe lângă aceasta preia sistemul de comandă pneumatic al capului de sudare și comanda electrică a motorului liniar din capul de sudare. Programarea alimentatorului cu bolțuri se realizează de la un câmp de operare.

Sistemul de comandă

Sistemul de comandă constă în principal din sistemul de comandă electric, componentele de comandă pneumatice, câmpul de operare și placa frontală cu posibilități de conectare. Sistemul de comandă electric reglează motorul liniar al capului de sudare. Componentele pneumatice comandă viteza de alimentare, vitezele împingătorului și presiunea saniei din capul de sudare. Posibilitățile de conectare de pe placa frontală sunt descrise amănunțit în partea de "Racorduri".

Separatorul

Separatorul extrage bolțurile din buncăr, le așează în poziția corectă și le dirijează în blocul de separare înșiruite. Toate mișcările mecanice se realizează cu ajutorul aerului comprimat. Blocul de separare împinge bolțurile pe rând spre racordul cu tubul de alimentare. Un impuls de aer comprimat le transportă printr-un pachet de furtunuri la agregatul de sudură racordat. Alimentatorul cu bolțuri ETF 90 poate fi echipat opțional (în funcție de specificații) cu o lamă de separare sau cu un închizător cu bolț.

3.2.3 Racordurile

Racord cablu hibrid X14

Prin acest racord se alimentează alimentatorul cu bolțuri cu tensiune alternativă și semnale optice de comandă. Alimentarea cu bolțuri a alimentatorului este de regulă asigurată printr-o unitate de comandă și energetică DCE 1500 legată la acesta (prezentat în Figura 3.11.a).

Racord cablu de sudură I-X13

Racord pentru cablul de sudură de sosire de la unitatea de comandă și energetică DCE 1500. După racordarea cablului de sudură la fișa de cuplare a ETF 90, se va asigura îmbinarea printr-o rotație ¼ la dreapta. Cablul de sudură nu face parte din volumul de livrare al ETF 90 (prezentat ăn Figura 3.11.b).

Racord cablu de masură X16

Racordul conductorului de masură pentru transmiterea tensiunii măsurate a arcului electric la unitatea de comandă și energetică DCE 1500. Se va avea în vedere că nu este permisă solicitarea prin tracțiune a cablului de masură cu potențial deoarece clema bornei nu dispune de nicio blocare (prezentat in Figura 3.11.c).

În Figura 3.11.a este prezentat Racordul – cablu hibrid X14, în Figura 3.11.b este ilustrat Racordul – cablu de sudură I-X13, iar în Figura 3.11.c se prezintă Racordul cablu de masură X16.

Racord pachet de furtunuri X26

În această bucșă multi-cupla se leagă pachetul de furtunuri al pistolului de sudură corespunzător sau al capului de sudare.

În Figura 3.11.d este prezentat Racordul – pachet de furtunuri X26 a alimentatorului cu bolțuri ETF 90.

Se pot lega toate pachetele de furtunuri care se utilizează la alimentatoarele de tip "SFXX" și "SFLMXX". Pachetele de furtunuri trebuie însă să fie prevăzute cu un cablu de magnet de ridicare cu motor. La legarea unui cap de sudare cu duză separată de aer comprimat pentru curățarea zonei de sudură este necesară echiparea cu ETF 90. În acest caz cuplajul multiplu dispune de racord pneumatic suplimentar.

Racord aer comprimat

Conexiunea pneumatică dintre unitatea de întreținere (1) aparținând ETF 90 și conducta de rețea pentru aer comprimat, trebuie realizate în funcție de specificațiile clientului. Conducta de aer comprimat trebuie conectată prin intermediul unui furtun flexibil și a unui adaptor cu filet interior "G 1/4" la unitatea de întreținere a ETF (săgeata). Pentru ca la schimbarea alimentatorului, să nu fie necesară decuplarea întregii alimentări cu aer comprimat de pe partea de rețea, este recomandată utilizarea unui adaptor "G 1/4", cu sistem de cuplare rapidă cu auto-asigurare.

Racord cutie marcaj cu vopsea/macaz

Racord pentru o cutie de marcaj cu vopsea sau un macaz cu 2 poziții SD2. Acestea sunt alimentate prin acest racord cu 24V curent continuu.

În Figura 3.11.e este prezentat Racordul – aer comprimat, iar în Figura 3.11.f este ilustrat Racordul – cutie marcaj cu vopsea/macaz.

Racord tub alimentare

Se va desface șurubul de blocare (săgeata) de pe piesa de cuplare (1) și se va introduce furtunul de alimentare (2) până la opritor în piesa de cuplare. Se va strânge șurubul de blocare (săgeata) ferm. Prin acest racord, un impuls de aer comprimat transportă bolțurile prin tubul de alimentare la scula de sudură.

Instructiuni de utilizarea a racordului – tub alimentare

Se desface șurubul de blocare (săgeata) de pe piesa de cuplare (1) și se introduce furtunul de alimentare (2) până la opritor în piesa de cuplare. În încheiere se strânge șurubul de blocare (săgeata) ferm.

Prin acest racord, un impuls de aer comprimat transportă bolțurile prin tubul de alimentare la scula de sudură.

În Figura 3.11.g este prezentat Racordul – tub alimentare a distribuitorului cu bolțuri ETF 90.

3.2.4 Stări de funcționare

Alimentatorul se poate utiliza în următoarele stări de funcționare :

Programare flash

Întrerupere funcțională

Funcționare manuală

Funcționare automată

Programare flash

În această stare de funcționare se poate încărca prin unitatea centrală CPU a DCE 1500 soft-ul sistemului de operare al aparatului în memoria flash. Acest lucru este posibil și prin interfața RS 232 de la aparat. În timpul programării flash sistemul de sudare cu bolțuri nu este pregatit de sudare.

Întrerupere funcțională

Comanda întreuperii funcționale se realizează de la unitatea de comandă și energie DCE 1500. Pentru a putea executa lucrări de întreținere curentă și reglaj pregătitor la instalațiile staționare sau cu roboți se poate anula parțial întreruperea funcțională din categoria de siguranță 2 sau 4. În acest caz se află la dispoziție numai funcțiile necesare pentru lucrările de întreținere curentă și reglaj pregătitor. Aceste funcții pot fi declanșate la alimentator numai prin intermediul tastaturii TUCKER, aparatului de operare cu robotul sau prin tastatura etanșă. Nu este posibilă executarea acestor funcții din diferite locuri. Într-o categorie de siguranță a întreruperilor funcționale 4, alimentatorul ETF 90 este complet scos de sub tensiunea rețelei. Nu există niciun fel de funcționalitate. Într-o categorie de siguranță a întreruperilor funcționale 2, alimentatorul 2 ETF 90 rămâne sub tensiunea rețelei. Alimentarea cu 24V CC pentru actuatorii interni/externi este întreruptă mecanic sigur printr-un releu.

Funcționare manuală

Funcționarea manuală se preselectează cu aparatul de operare (touchpad) legat la aparat. Funcțiile sale se pot executa numai prin exploatare cu două maini sau prin interogare de siguranță a aparatului de operare.

Funcționare automată

În regim de funcționare automată se pot executa alimentări și suduri complet automate cu pistoalele de lipit PK/LM sau cu capetele de sudare SKK/LM legate la alimentator. Condiția necesară este ca unitatea de comandă și energie DCE 1500 să fie legată. ("Planul de amplasare al unui sistem de sudare")

3.2.5 Punerea în funcțiune a ETF 90

PRECAUȚIE!

Tensiunea de alimentare a transformatorului de intrare al ETF 90 trebuie să fie aceeași cu tensiunea de rețea a unității de comandă și energie.

După realizarea legăturior sistemului de sudare la componentele corespunzătoare se va asigura că ETF 90 este pregatit de funcționare.

Alimentatorul cu bolțuri trebuie să se găsească prin intermediul DCE 1500 în regimul de funcționare "AUTO". Pin intermediul unui terminal de operare (tastatură), se poate verifica dacă este selectat regimul de funcționare "AUTO".

Se reglează aerul comprimat din rețeaua de conducte de la unitatea de întreținere curentă la 6 barri. Se va citi presiunea de intrare pe scala manometrului de pe unitatea de întreținere.

După deschiderea clapetei de umplere, se va umple buncărul numai cu bolțurile de sudură pentru care este reglat alimentatorul. Pentru aceasta se are în vedere eticheta de pe blocul de separare. (indicația privind bolțurile utilizate)

După umplerea buncărului cel puțin până la marginea inferioară a comutatorului de proximitate pentru nivelul de umplere, se va închide din nou clapeta de umplere și se închide cu cheia.

Starea pregatită de funcționare a ETF 90 pentru regim automat de alimentare este indicată prin aprinderea permanentă a lămpii galbene de semnalizare a stării.

3.2.6 Procesul de funcționare a ETF 90

Comanda de începere a alimentării automate cu bolțuri de sudură se poate transmite de la diferite componente ale aparatului din sistemul de sudare.

La legarea unui pistol de sudat rutina de alimentare se declanșează prin :

Acționarea butonului de reîncărcare de pe pistolul de sudat.

Acționarea butonului etanș de pe ETF 90 sau selectarea punctului de meniu "Alimentare" de pe terminalul de operare.

Comanda unității de comandă și energie DCE 1500 după încheierea procesului de sudare, dacă s-a programat transport de bolțuri după "IS" sau după "BPP".

La legarea unui cap de sudare rutina de alimentare se declanșează prin :

Comanda unității de comandă și energie DCE 1500 după încheierea procesului de sudare, dacă s-a programat transport de bolțuri după "IS" sau după "BPP".

Acționarea butonului etanș de pe ETF 90 sau selectarea punctului de meniu "Alimentare" de pe terminalul de operare.

Comanda "Transport bolturi" de la sistemul de comandă extern al clientului după "IS".

Comanda "Transport bolturi" de la sistemul de comandă extern al clientului după "BPP".

Observație "IS"=Încheiere sudare, "BPP"=Bolț pe piesă.

După ce apare semnalul de alimentare automată cu bolțuri, ciclul de transport se derulează comandat de procesor conform următorului proces de funcționare :

Se comandă supapa electromagnetică pentru mișcarea știftului de încărcare astfel încât știftul de încărcare acționat cu aer comprimat al sculei de sudură se deplasează în poziția sa din spate și eliberează canalul de împușcare a bolțului.

După derularea timpului de încărcare programat, se cuplează aerul de transport care transporta bolțul de sudură din camera de separare prin tubul de alimentare în canalul de împușcare al sculei de sudură legate.

Un nou semnal de comandă deplasează știftul de încărcare din nou în poziția din față pentru a transporta bolțul în suportul bolțului. După derularea unui timp liber programabil se decuplează aerul de transport.

După decuplarea aerului comprimat pentru tansportul bolțului, lama de izolare se deplasează după un timp fix programat în poziția de capăt din spate, astfel încât următorul bolț de sudură poate aluneca de pe șinele de ghidare în șina de reglare.

După derularea unui timp programabl, lama de izolare își reia poziția de capăt din față (poziția de bază). Următorul ciclu de alimentare se inițiază printr-un nou semnal de pornire.

Pe parcursul ciclurilor de alimentare, închizătorul se deplasează deasupra bolțurilor pe șinele de alimentare și le organizează în mod corect, în așa fel încât să fie asigurat transferul lipsit de probleme în șina de reglaj.

Ciclurile de alimentare se repetă până când bolțurile de sudură de pe șinele de ghidare sunt prelucrate în asemenea măsură încât declanșează comutatorul de proximitate "Min" pentru cantitatea minimă de bolțuri.

Pentru a nu fi necesară întreruperea procesului continuu de alimentare comutatorul de proximitate "Min" inițiază comanda minimă de bolțuri.

Dacă bolțurile de sudură din buncăr sunt consumate în asemenea masură încât comutatorul de proximitate penttru nivelul de umplere declanșează, LED-ul corespunzător de pe aparatul de operare (tastatură) informează, prin aprindere intermitentă lentă, asupra procesului de completare cu bolțuri care trebuie întreprins. Lampa de stare se aprinde de asemenea intermitent.

Prin umplerea la timp a buncărului se împiedică întreruperea regimului automat de alimentare. Dimensiunile specifice ale bolțurilor de sudură sunt notate pe blocul de separare.

Date tehnice

Date generale

În Tabelul 1 sunt ilustrate caracteristicile de funcționare ale alimentatorului cu bolțuri ETF 90, cum ar fi: masa fără încărcătură, lungimea, lățimea, înălțimea, tipul de protecție protejat împotriva obiectelor tari > 2,5 mm, temperatura de lucru, temperatura de depozitare, umiditatea relativă fără condensare, mod de funcționare, umplerea buncărului și nivelul de presiune sonoră.

Tabelul 1

Valori de conectare

În Tabelul 2 sunt ilustrate valorile de conectare ale alimentatorului cu bolțuri ETF 90., cum ar fi: tensiunea de alimentare de ± 10%, frecvența rețelei de ± 5%, consumul de curent, puterea consumată, tensiuni de comandă, presiunea de lucru (cu reglare manuală prin unitatea de întreținere curentă) și presiunea de lucru admisibilă.

Tabelul 2

3.2.8 Siguranțele aparatului

Siguranțele defecte sunt afișate pe tastatură în submeniul "Stare alimentator/macaz bolțuri".

Tensiune existentă

Tensiune inexistentă

În Tabelul 3, Tabelul 4 și Tabelul 5 sunt ilustrate siguranțele aparatului ale alimentatorului cu bolțuri ETF 90., cum ar fi:

siguranțele transformatorului

siguranțele alimentatorului cu bolțuri ETF 90 cu placă CPU E510

siguranțele alimentatorului cu bolțuri ETF 90 cu placă – amplificator E512

tipul siguranței

tensiunea nominală [V] a acestora

curentul nominal [A] a acestora

caracteristicile de declanșare ale acestora

Tabelul 3

Tabelul 4

Tabelul 5

3.2.9 Elemete de afișare și de operare

Se afișează :

Mișcarea știftului de încărcare

Aerul de alimentare

Starea de funcționare

Afișajele pentru poziția știftului de încărcare, a aerului de alimentare și a stării de funcționare (stare) sunt integrate în tastatură cu folie a sistemului ETE.

În Figura 3.12.a sunt prezentate Afișajele pentru poziția știftului de încărcare a aerului de alimentare și a stării de funcționare (stare).

Tastatura etanșă permite pe lângă aceasta executarea a două funcții :

Știft de încărcare Înainte – Înapoi

Ciclu de alimentare prin apăsare tastă

Executare de către operator

Se apasă butonul etanș pentru mișcarea știftului de încărcare (1). Știftul de încărcare se deplasează în poziția din spate și rămâne acolo. Dioada luminiscentă (2) se aprinde. Se apasă încă o dată tasta etanșă pentru mișcarea știftului de încărcare. Știftul de încărcare se deplasează în poziția de capăt din față (poziția de bază) și dioda luminiscentă se stinge.

3.2.10 Executarea ciclului de alimentare

Executare de către operator

Se apasă butonul etanș pentru ciclul de alimentare (1). Se execută o rutină completă de alimentare a unui bolț de sudură de la capul de sudare. Dioda luminiscentă se aprinde întotdeauna atunci când este cuplat aerul de alimentare.

Lampa de stare de pe tastura etanșă 

Lampa de stare (1) de pe câmpul de operare al sistemului de comandă indică diferitele stări de funcționare prin diferite frecvențe de aprindere intermitentă.

În Figura 3.12.b este prezentat Știftul de încărcare Înainte – Înapoi.

În Figura 3.12.c este ilustrat Ciclu de alimentare prin apăsare tastă.

În Figura 3.12.d se prezintă Lampa de stare de pe tastatura etanșă.

Conexiune PC/Laptop RS 232

Prin această conexiune serială se poate lega un PC sau un laptop la alimentatorul cu bolțuri. Astfel este posibilă o programare flash a alimentatorului cu bolțuri.

Conexiunea cu câmpul de operare ETF 90 (terminal)

Prin această conexiune serială poate racorda câmpul de operare la alimentatorul cu bolțuri. Astfel este posibilă programarea și remedierea erorilor. (manual de utilizare separat pentru unitatea de comandă și energie DCE 1500).

În Figura 3.12.e este prezentată Conexiunea PC/Laptop RS 232, iar în Figura 3.12.f este ilustrată Conexiunea cu câmpul de operare ETF 90 (terminal).

Manometru aer comprimat

Funcția : După racordarea la rețeaua de conducte, presiunea de intrare a ETF 90 la regulatorul unității de întreținere trebuie reglată. Presiunea de intrare poate să fie verificată de la scala manometrului de pe unitatea de întreținere.

Lucrări de întreținere curentă

Golirea unității de întreținere curentă

Verificarea nivelului

Se verifică dacă nivelul condensului din recipientul de colectare (2) al unității de

întreținere curentă (1) a atins marcajul (a se vedea săgeata).

Evacuarea condensului

Se așează un recipient de colectare adecvat sub șurubul de evacuare (3) și are loc evacuarea condensului prin rotirea șurubului de evacuare. Se strânge din nou șurubul de evacuare (3) și

se ia recipientul de colectare.

În Figura 3.12.g este prezentat Manometru cu aer comprimat, iar în Figura 3.12.h este ilustrată Golirea unității de întreținere curentă.

Descrierea generală a pistoletului de sudat bolțuri PLM 200

În Figura 3.13.a este prezentat psitoletul de sudat bolțuri PLM 200 folosit de dispozitivul de sudat gujoane TUCKER pentru sudarea a bolțurilor de diametre diferite pe caroserie în postul de sudură SC 060.

PLM 200 este rezultatul dezvoltării continue consecvente a tehnologiei cu capete de sudură apreciată în procedeele de sudură. În acest caz s-au combinat avantajele unui cap de sudură cu mobilitatea unui pistol de sudat. Astfel PLM 200 a fost dotat cu o buscșă cu lagăr de alunecare care nu necesită întreținere. Acest lucru este important mai ales la aplicațiile de sudură la care se cere respectarea exactă a parametrilor mecanici ai sudurii.

Pe lângă aceasta PLM 200 este dotat cu un motor liniar prin care se poate prestabili exact mișcarea de cădere a bolțului. Astfel se îmbunătățesc rezultatele sudurii, în special în domeniul aluminiului. Mișcarea bolțurilor este sesizată de un sistem de măsurare a cursei, astfel încât este posibilă o măsurare exactă a cursei bolțului, precum și a adâncimii de afundare a bolțului în baia de topire. În combinație cu o unitate de comandă și energie DCE 1500 și un sistem de alimentare cu bolțuri ETF 90, pistolul de sudat bolțuri PLM 200 se află în situația de a putea suda orice bolț de sudură TUCKER cu procedeul de aprindere la ridicare cu durată scurtă.

Pentru protecția băii de sudură de influențele atmosferice și pentru a crește calitatea sudurii – în special la bolțurile de aluminiu – PLM 200 se poate utiliza la alegere cu o instalație cu gaz de protecție. Pentru ca bolțurile să fie întotdeauna sudate drept pe piesă, PLM 200 dispune de un LED prin care operatorul poate controla așezarea perpendiculară a pistolului, înainte de a da comanda de sudare. Pentru securitatea personalului de operare s-a dotat locașul tubului de alimentare din pistolul de sudat cu un buton de blocare, astfel încât la desfacerea furtunului de alimentare să se producă întreruperea imediată a ciclurilor de alimentare.

Pentru a asigura lucrul fără efort cu pistolul de sudat, PLM 200 va fi dirijat pe parcursul exploatării cu un dispozitiv de rulare cu contragreutate. Este deja prevăzut un suport de susținere corespunzător pe partea posterioară a pistolului PLM 200. Se poate face ulterior echiparea cu un suport pentru procedeele de sudură orizontale. Sistemul multi-cuplă al conductelor pneumatice și cablurilor electrice de racord permite schimbarea fără probleme a pistolului de sudat pentru diverse aplicații de sudură sau lucrări de reechipare curente.

3.3.1 Racordarea și instalarea

1. Vedere ansamblu

Un pistolet de sudat bolțuri PLM 200 este format din următoarele componente:

Tub de alimentare

Placă de cuplaj

Ajutaj

Suport ajutaj

Dispozitiv de suspendare orizontală (opțiune)

Dispozitiv de suspendare verticală (standard)

Placă de tip

Mâner de pistol stânga

Pachet de furtunuri ondulate

Buton de pornire

Pistoletul de sudat bolturi are in interiorul sau un motor liniar care face miscare de translatie, tija care impinge boltul spre capatul pistoletului penntru a fi sudat pe piesa.

În Figura 3.13.b este prezentat pistoletul de sudat bolțuri PLM 200 care permite realizarea sudurii cu arc trasat a bolțului pe caroserie de către operator.

2. Racordarea pachetului de furtunuri

PLM 200 se comandă ținând cont de tipul de bolțuri dorit. Tipul bolțului este notat pe placa de tip a pistolului. Pistolul de sudat poate fi legat, reglat și verificat pe baza datelor următoare :

Conductele pneumatice și cablurile electrice de racord din pachetul de furtunuri sunt deja montate fix pe PLM 200 și se leagă cu conectorul multi-cuplă la alimentatorul cu bolțuri ETF 90.

Tubul de alimentare cu bolțuri este fixat în placa de cuplaj a pistolului de sudat și legat la alimentatorul cu bolțuri conform planului de amplasare 6.3.

La varianta PLM 200 cu gaz de protecție, gazul de protecție care se va utiliza va fi ales de client.

În Figura 3.14 se prezintă Vederea pe interior a pistoletului de sudat bolțuri PLM 200.

3.3.2 Planul de amplasare a unui sistem de sudare

Planul de amplasare a unui sistem de sudare bolțuri cu pistolet de tip PLM 200 este prezentat în figura 3.3 de mai jos, în care se prezintă modul de conexiune a următoarelor componente:

un alimentator cu bolțuri ETF 90, prin care trece o presiune atmosferică de 6 barri, acesta făcând conexiunea între pistoletul de sudat bolțuri PLM 200 și unitatea de comandă și energie DCE 1500

unitatea de comandă și energie DCE 1500 este racordată la rețeaua electrică trifazată de 400/440/500V și are rolul de a produce energie electrică pentru celelalte dispozitive si anume: distribuitorul de gujoane ETF 90 și pistoletul de sudat bolțuri PLM 200, și cu ajutorul acesteia (a unității de comandă și energie DCE 1500) se comandă celelalte dispozitive ce alcătuiesc aparatul de sudat bolțuri TUCKER

un pistolet de sudat bolțuri PLM 200 are rolul de a suda bolțuri de diametre diferite pe caroserie

conexiunea dintre alimentatorul cu bolțuri ETF 90 și unitatea de comandă și energie DCE 1500 se face prin intermediul unei conducte hibride și a unui cablu de sudură cu cablu de măsurare integrat.

Legătura dintre unitatea de comandă și energie DCE 1500 și bolțul sudat pe caroserie de către pistoletul de sudat bolțuri PLM 200 se face cu ajutorul unui cablu de masă cu cablu de măsurare integrat.

3.3.3 Indicații pentru sudarea bolțurilor

a) Înainte de inițierea începerii sudurii

Poziția de sudare trebuie concepută astfel încât la așezarea pistolului de sudat să existe la dispoziție o suprafață dreaptă cu un diametru de aproximativ 40 mm. La utilizarea unui șablon se va lucra cu bucșe de preluare opționale.

Suprafața piesei, în special în domeniul zonei de îmbinare trebuie să fie perfect curățată de grăsime și ulei, pentru a asigura o calitate ridicată a sudurii.

Pistolul de sudat trebuie astfel dirijat încât să se afle în permanență la un unghi de 90° față de suprafața piesei.

În timpul procesului de sudare poziția pistolului și poziția piesei trebuie să rămână neschimbate.

Deși razele de îndoire ale tubului de alimentare depind de tipul bolțului de transportat, nu se va lucra cu o valoare sub 300 mm.

Dacă la o piesă se folosesc simultan procedee de sudură diferite, acestea trebuie decalate în timp.

Procedeele de sudură cu aprindere de înaltă frecvență se vor executa la distanță și trebuie alimentate de la un circuit de curent separat.

Cablul de masă trebuie aplicat simetric și nu în imediata apropiere a locului de sudură, pentru a nu afecta inutil calitatea sudurii.

Apariția unor arcuri electrice nedorite la dispozitivele de apăsare cu arcuri este împiedicată prin intermediul unui dispozitiv de apăsare la masă de la firma TUCKER.

Vibrațiile pieselor cu pereți subțiri se pot evita prin utilizarea unui contrareazem din cupru, alamă sau aluminiu.

Șabloanele de sudură trebuie executate din materiale nemagnetice astfel încât să nu poată aluneca în timpul procesului de sudare.

b) Derularea procesului la sudarea bolțurilor

Condiția necesară pentru procesul de sudare este contactul bolțului de sudat cu suprafața piesei (BPP), astfel încât prin transmiterea comenzii de pornire să se închidă electric circuitul de sudare prin bolț și piesă.

După stabilizarea curentului preliminar, motorul liniar desprinde bolțul de piesă conform unei curbe programate prestabilite și se aprinde arcul electric al curentului preliminar. Arcul electric al curentului preliminar este necesar pentru aprinderea arcului electric principal.

Când bolțul de sudat atinge înălțimea sa de ridicare, se cuplează curentul arcului electric principal. Energia arcului electric se mărește până când se produce topirea suprafeței frontale a bolțului, precum și a suprafeței piesei.

În timp ce arcul electric produce o zonă de topire pe piesă și pe suprafața frontală a bolțului, se inversează comanda motorului liniar. Printr-o mișcare liniară controlată se apasă bolțul în baia de topire. Motorul liniar întârzie în această poziție corespunzător timpului de oprire programat.

Odată cu pătrunderea bolțului în baia de topire se stinge arcul electric, astfel încât materialul topit omogen se întărește și pistolul de sudat poate fi din nou retras de pe bolț după decuplarea curentului de sudare.

Procesul de sudare se încheie prin desprinderea pistolului de sudat de bolț și se poate relua după o reîncărcare reușită. Derularea mecanică a mișcării bolțurilor, precum și procesele electrice aferente sunt explicate pe baza figurii următoare.

În Figura 3.16 este prezentată Caracteristica de funcționare a procesului de sudare a bolțurilor, cu toate etapele sale.

3.3.4 Funcționarea cu gaz de protecție

La sudarea cu gaz de protecție a bolțurilor de aluminiu, în atmosferă pătrunde gazul de protecție din zona de sudură, astfel încât se împiedică reacțiile nedorite între material și aerul înconjurător. Prin utilizarea gazului de protecție inert se îmbunătățește procesul de topire a bolțului și piesei și se diminuează formarea porilor. Suplimentar este influențat pozitiv cordonul de sudură și forma zonei de ardere.

Conform DIN ISO 14175 "Gaz de protecție pentru sudură" se recomandă pentru sudarea bolțurilor de aluminiu utilizarea argonului pur (Ar 99.99). Sursa de gaz de protecție se va pune la dispoziție de utilizator. Alimentarea cu gaz de protecție a pistolului de sudat se va realiza cu o incintă separată cu gaz de protecție de la firma TUCKER. Semnalele electrice de comandă pentru funcționare cu gaz de protecție sunt permanent transmise de aparatul de sudură. Intervalele de alimentare cu gaz sunt formate dintr-o fază anterioară a curentului și una posterioară a curentului. În faza anterioară a curentului și în cea de sudare zona de sudură este învelită cu gaz de protecție. În faza posterioară a curentului se împiedică reacțiile chimice din timpul răcirii.

3.3.5 Date tehnice

1. Date generale

În Tabelul 1 sunt ilustrate caracteristicile de funcționare ale pistoletului de sudat bolțuri PLM 200, cum ar fi:

masa totală,

lungimea în funcție de ajutaj,

lățimea,

înălțimea,

tipul de protecție împotriva obiectelor tari până la 12 mm,

temperatura de lucru,

temperatura de depozitare,

umiditatea relativă fără condensare,

poziția de lucru,

nivelul de presiune sonoră

valoarea efectiva a acceleratiei.

Tabelul 1

2. Valori de conectare

În Tabelul 2 sunt ilustrate valorile de conectare ale pistoletului de sudat bolțuri PLM 200, cum ar fi: tensiunea de comandă, consumul de curent, maxim, presiunea de lucru și presiunea de lucru admisibilă.

Tabelul 2

3. Accesorii

În Tabelul 3 sunt prezentate accesoriile pistoletului de sudat bolțuri PLM 200, cum ar fi:

cheie tubulară pentru piulițe olandeze

leră de reglaj pentru cursa de sudură

dispozitiv de suspendare orizontală

Tabelul 3

4. Desen cu cote

În Figura 3.17 este prezentat Desenul cu cote a piustoletului de sudat bolțuri PLM 200, în 2 vederi: vedere laterală și vedere verticală.

3.3.6 Reglaje

1. Reglarea unghiului de împușcare a bolțului

Tubul de alimentare pozat fără muchii perturbatoare poate fi legat cu o piesă de adaptarea ulterioară a unghiului de împușcare a bolțului. Pentru aceasta se va roti piesa pivotantă de preluare a bolțului să coincidă cu poziția tubului de alimentare.

Observație. Posibilitatea de rotire se va limita în anumite condiții prin lungimea furtunului de aer și a cablurilor comutatorului de blocare.

În Figura 3.18.a se prezintă Reglarea unghiului de împușcare a bolțului prin intermediul unui tub de alimentare fără muchii perturbatoare.

2. Reglarea canalului de împușcare a bolțului

Modoficările unghiului de împușcare ca și schimbarea plăcii de cuplaj necesită corecția canalului de împușcare pentru a asigura împingerea nestânjenită a bolțului din tubul de alimentare în piesa de preluare a bolțului.

Reglarea canalului de împușcare a bolțului se efectuează cu o leră de reglaj specifică bolțului.

În Figura 3.18.b se prezintă Reglarea canalului de împușcare a bolțului efectuată prin intermediul unei lere de reglaj specifică bolțului.

3. Reglarea distanței de siguranță la suportul bolțurilor

La mișcarea în jos a bolțului cu motorul liniar, suprafața frontală topită a bolțului pătrunde în baia de topire a piesei. Pentru adâncimea de afundare a bolțului se va verifica distanța dintre suprafața frontală a bolțului și ajutaj. Marginea frontală a suportului bolțului trebuie să rămână la aproximativ 1,5 mm în spatele ajutajului. Verificarea se va efectua cu o leră de reglaj specifică bolțului (accesoriu).

În Figura 3.18.c se prezintă Reglarea distanței de siguranță la suportul bolțurilor care se face prin verificarea distanței dintre suprafața frontală a bolțului și ajutaj, iar aceasta se va efectua cu ajutorul unei lere de reglaj specifică bolțului (accesoriu).

4. Reglarea vitezei știftului

Pentru sudarea bolțurilor din flanșe mari cu piulițe în flanșă este necesară o mișcare înainte mai lentă a știftului de încărcare decât viteza standard. Pistolul de sudat dispune de o supapă de reducere care servește la reglarea vitezei de înaintare a știftului de încărcare. Creșterea vitezei știftului de încărcare se realizează prin rotirea șurubului în direcția "+", pentru a intensifica pătrunderea aerului prin supapa de reducere. Micșorarea vitezei știftului de încărcare se realizează prin rotirea șurubului în direcția "-", pentru a diminua pătrunderea aerului prin supapa de reducere.

În Figura 3.18.d se prezintă Reglarea vitezei știftului care se realizează prin creșterea vitezei știftului de încărcare, repsectiv prin miscșorarea vitezei știftului de încărcare.

5. Comutatorul unghiular soft

Prin așezarea pistolului de sudat pe piesă, bolțul de sudură cu sistemul mecanic al pistolului sunt împinse în spate. Cu ajutajul așezat perpendicular se poate măsura punctul de cuplare al comutatorului unghiular. C u toleranța "+" și "–" se poate prestabili cât de înclinată poate fi poziția pistolului (abatere unghiulară), respectiv cât de mare este abaterea admisibilă datorită formelor de piesă ondulate spre interior sau exterior.

Mod de funcționare

Comutatorul unghiular soft se bazează pe măsurarea părții ieșite în afară a bolțului. Datorită măsurării de cursă diferite la alimentatoarele cu bolțuri SFLM și ETF există diferențe la măsurare.

Comutatorul unghiular soft este prezentat în Figura 3.18.e.

6. Comutatorul de programe (opțiune)

Opțiunea Comutator de program cu PLM 200 este posibilă prin atașarea unei carcase suplimentare. Această carcasă se află pe partea dreaptă a pistolului (în direcția de sudare) și cuprinde două butoane și un afișaj. Prin acționarea tastei respective se pot preselecta programele 1 până la 3 în ordine crescătoare sau descrescătoare. Cifra 0 pe afișaj înseamnă că nu este selectat nici un program. Preselecția programelor trebuie efectuată înainte de sudură. Dacă se încearcă să se sudeze cu "Program 0", aceasta duce la un mesaj de eroare "Lipsește selecție program".

În Figura 3.18.f se prezintă Comutatorul de programe (opțiune), această opțiune fiind posibilă prin atașarea unei carcase suplimentare pe partea dreaptă a pistolului (în direcția de sudare) și cuprinde două butoane și un afișaj.

3.4 Securitatea operatorilor la postul de lucru

Această secțiune dă o privire generală asupra tuturor aspectelor importante de securitate pentru o protecție optimă a personalului, precum și pentru o exploatare sigură și fără defecțiuni.

La nerespectarea instrucțiunilor de manevrare și a indicațiilor de securitate prezentate în manualul de utilizare al dispozitivului de sudare gujoane TUCKER pot apărea pericole însemnate.

3.4.1 Echipamentul de protecție personal

În timpul lucrului este necesară purtarea echipamentului de protecție personal pentru a diminua riscurile privind sănătatea:

Se poartă în permanență echipamentul de lucru necesar pentru lucrarea respectivă

În zona de lucru se acordă o mare atenție indicatoarelor cu echipamentul de protecție existente

În toate cazurile trebuie să se poarte:

Ochelari de protecție – pentru protecția împotriva componentelor proiectate în spațiul înconjurător.

În cazul lucrărilor de sudură trebuie să se poarte:

Ochelari de protecție pentru sudori cu clasa de protecție 3 – pentru protecția ochilor împotriva radiațiilor UV – A/B/C și a stropilor de sudură.

Îmbrăcăminte de protecție de lucru – îmbrăcăminte de protecție împotriva stropilor de sudură.

Cască de protecție – pentru proteția împotriva stropilor de sudură care cad de sus în cazul lucrărilor de sudură executate deasupra capului.

Mănuși – pentru protecția mâinilor împotriva radiației UV și a stropilor de sudură.

3.4.2 Pericole deosebite

În secțiunea următoare se definește restul riscurilor rezultate în urma analizei de risc.

Curent electric – Pericol de moarte datorită curentului eletric.

La atingerea pieselor aflate sub tensiune există pericol nemijlocit de moarte. Deteriorarea izolației sau a componentelor individuale poate reprezenta un pericol de moarte. De aceea:

În cazul deteriorării izolației se decuplează imediat alimentarea electrică și se efectueză reparația.

Se permite execuția lucrărilor la instalația electrică numai electricienilor calificați.

Nu se leagă sau separă un conector aflat sub tensiune.

La toate lucrările la instalația electrică se scoate instalația de sub tensiune și se verifică lipsa tensiunii.

În timpul sudării nu este permisă atingerea suportului bolțurilor deoarece prin el trece curent electric.

În timpul lucrărilor de întreținere curentă și întreținere generală se separă pistolul de sudat de sistemul de alimentare.

Capitolul 4 Descrierea sistemului Poka-Yoke

Sistemul Poka – Yoke în procesul de sudare a gujoanelor pe caroserie (Numărătorul de gujoane)

În Figura 4.1 este prezentat Postul de sudură gujoane SC 060 unde operatorii sudează gujoane (bolțuri) pe caroserie cu ajutorul a 2 dispozitive de sudare bolțuri TUCKER fiind controlate de către un numărător de gujoane care are rolul de a contoriza un număr de 36 de gujoane și de o observa când nu s-au sudat cele 36 de gujoane sau a fost sudat unul sau mai multe gujoane neconforme cu calitate cerută, astfel operatorii vor fi atenționați de către numărătorul de gujoane când greșesc.

Sistemul Poka-Yoke este implementat pe dispozitivul de sudare gujoane pe caroserie TUCKER astfel încât operatorul care sudează numărul stabilit de gujoane la postul respectiv să nu mai greșească. La acest post respectiv se sudează gujoane pe unitatea centrală. Sunt 2 posturi cu 2 operatori care trebuie să sudeze 38 de gujoane pe unitatea centrală de diferite diametre, cum ar fi : GM, M5, M6 (319), M6 (rez). La câte un post se va suda câte 18 bolțuri de către operator. În cazul în care nu au fost sudate cele 38 de gujoane de către cei 2 operatori nu mai are loc debridarea și astfel sesizează pe cei 2 operatori că există gujoane nesudate. În cazul în care unul sau mai multe bolțuri din cele 38 de gujoane sudate au fost sudate defect și anume "gujon defect", cei 2 operatori primesc informație de la numărătorul de gujoane că există gujoane sudate necorespunzător. Bridarea piesei pe dispozitiv se face la început când se așeazî piesa pe dispozitivul de fixare pentru sudarea celor 38 de gujoane, iar debridarea are loc atunci când au fost sudate corect cele 38 de gujoane. Bridarea și debridarea realizează așa numitul SERAJ și se face pe cale pneumatică cu ajutorul unui distribuitor cu comandă manuală care primește informație de la numărătorul de gujoane când au fost sudate cele 38 de gujoane și astfel se face debridarea. La cele două posturi de sudare sunt câte două dispozitive de sudare TUCKER formate din unitatea centrala de comandă și energie DCE 1500, alimentatorul cu bolțuri ETF 90 și pistolete de sudare PLM 200, sursa numărătorului de gujoane care face legătura între cele 2 posturi astfel încât să se sudeze cele 38 de bolțuri, dispozitiv de bridare și debridare acționat pneumatic format din cilindru pneumatic, distribuitor cu comandă manaulă, presostat(manometru) prin care trece o anumită presiune, drosel de cale care reglează nivelul presiunii în cilindrul pneumatic.

4.2 Sursa numărătorului de gujoane și componentele sale

4.2.1 Descriere generală

În Figura 4.2 este prezentată Sursa numărătorului de gujoane din postul de sudură bolțuri SC 060 care are rolul de a controla cele 2 posturi de sudură TUCKER – gujoane. Sursa numărătorului de gujoane din postul de sudură bolțuri SC 060 are montat pe ușa acestuia următoarele componente:

buton de start ciclu

buton (ciupercă) de oprire de urgență

display pentru numărarea gujoanelor și a defectelor în timpul sudării

lampa care semnalizează când sursa numărătorului de gujoane este sub tensiune

lampa de deasupra numărătorului de gujoane funcționează astfel:

când lampa este de culoare verde atunci procesul de sudare a celor 36 de gujoane este în derulare

când lampa este de culoare roșie atunci piesa pe care trebuiau sudate cele 36 de gujoane a fost terminată și ciclul se va relua de la capăt.

În Figura 4.3 este prezentată Panoul de comandă a numărătorului de gujoane din postul de sudură bolțuri SC 060 care are rolul de a controla cele 2 posturi de sudură TUCKER – gujoane. Panoul de comandă a numărătorului de gujoane din postul de sudură bolțuri SC 060 prezintă următoarele componente electrice, cum ar fi :

sursa de alimentare de 24 V

automatul programabil TWIDO alimentat la 24 V

cotactor (releu)

disjunctoare (siguranțe automate)

memorii create în limbajul Ladder a automatului programabil pentru realizarea sistemului Poka – Yoke în postul de sudură SC 060

riglete cu ajutorul cărora se formează zona de "+" a sursei de alimentare

În figurile de mai sus se simbolizează sursa numărătorului de gujoane cu componentele sale și anume partea de comandă a numărătorului de gujoane care face legătura între cele 2 posturi de sudat gujoane pe piesă. Acesta este alimentat la 230 V monofazat între o fază și nulul de lucru. Ca elemente de protecție se folosesc disjunctoare (siguranțe automate) care declanșează în momentul în care prin ele trece un un curent mai mare decât curentul nominal și ajută la protecția instalației electrice, în cazul scurtcircuitelor, in caz de apartiei a suprasarcinilor.

4.2.2 Funcționarea numărătorului de gujoane

Automatul programabil este alimentat la 24 V curent continuu având 8 intrări și 4 ieșiri. Cele 8 intrări ale automatului programabil sunt:

Buton acționare defect – %I0.0

Releu sudură efectuată post 1 – %I0.1

Releu sudură NotOK post 1 – %I0.2

Releu sudură efectuată post 2 – %I0.3

Releu sudură NotOK post 2 – %I0.4

Releu de rezervă – %I0.5

Presostat sesizare bridare mască – %I0.6

Buton forțare eveniment bridare piesă – %I0.8

Cele 4 ieșiri ale automatului programabil sunt:

Baliză semnalizare defect – %Q0.0

Buzer avertizare defect – %Q0.1

Lampă semnalizare gujon sudat NotOK – %Q0.2

Releu autorizare debridare piesă – %Q0.3

Memoriile de tip cuvânt pe 16 biți sunt formate pentru a asigura efectuarea anumitor acțiuni ale postului, aceste memorii fiind generate de relee prezentate mai sus. Sursa de alimentare a acestui numărător de gujoane este de 24 V curent continuu și permite alimentarea automatului programabil prin care trece de asemenea tot o tensiune electrică 24 V.

Pentru pornirea numărătorului de gujoane se folosește un singur contactor legat la 230 V, sistem monofazat care face legătura între schema de forță și schema de comandă a numărătorului de gujoane. Atunci când se apasă pe butonul cu revenire de start BSTART se alimentează bobina contactorului C1 și lampa de semnalizare LSST, ele rămânând alimentate datorită contactului de automenținere chiar și în momentul în care se ia mâna după butonul de start și revine în starea inițială. Contactorul C1 fiind alimentat se alimenetază sursa de tensiune de 24 Vcc prin închiderea contactelor monofazate DJ1AL la sursa de tensiune de 400 V, dar contactele DJ1AL sunt legate la o fază și la nulul de protecție ceea ce înseamnă că prin ele trece o tensiune electrică de 230 V. Odată ce se alimetează sursa de 24 V se închid și contactele monofazate DJAPI și se alimenetază și automatul programabil care este alimentat tot la o tensiune electrică 24 V, dar contactele DJAPI sunt legate la o fază și la nulul de protecție ceea ce înseamnă că prin ele trece o tensiune electrică de 230 V.

În ceea ce privește schimbul de informații CPRSG (Post 1-2) a numărătorului de gujoane pentru realizarea sistemului Poka – Yoke trebuie să se urmăreasca următoarul algoritm :

Releul de sudură efectuată OK post 1 RSEP1 să se alimeteze în momentul în care contactul normal deschis RSEP1 se închide.

Releul de sudură efectuată NOK post 1 RSNOKP1 să se alimeteze în momentul în care contactul normal deschis RSNOKP1 se închide.

Releul de sudură efectuată OK post 2 RSEP2 să se alimeteze în momentul în care contactul normal deschis RSEP2 se închide.

Releul de sudură efectuată NOK post 2 RSNOKP2 să se alimeteze în momentul în care contactul normal deschis RSNOKP2 se închide.

Releul de rezervă R_REZ să se alimeteze în momentul în care contactul normal deschis R_REZ se închide.

Toate aceste relee de mai sunt considerate ca intrări în automatul programabil AP1, iar contactele normal deschise sunt considerate ca ieșiri în automatul programabil AP1, prin ele trecând o tensiune electrică de 24 V.

În automatul programabil AP1 mai sunt prevăzute următoarele contacte (intări în AP1) și relee (ieșiri în AP1) pentru realizarea serajului  prin care trece o tensiune electrică de 24 V :

Releu autorizare debridare piesă RAUTDP care se alimentează în momentul în care contactul normal deschis RAUTDP se închide.

Releu electrovană autorizare debridare piesă EVAUTDP care se alimentează în momentul în care contactul normal deschis RAUTDP se închide și astfel se alimenetază și releul autorizare debridare piesă RAUTDP.

Buton forțare electrovană debridare piesă BFEDP care acționează cele două relee și anume releu autorizare debridare piesă RAUTDP și releul electrovană autorizare debridare piesă EVAUTDP.

Presostat sesizare bridare mască PSBM care se activează în momentul în care contactul normal deschis PSMB se închide.

4.3 Schemele de alimentare a postului de sudura gujoane (bolturi) TUCKER – Numărătorul de gujoane

4.3.1 Schema de forță a numărătorului de gujoane

În Figura 4.4.a este prezentată Schema de forță a numărătorului de gujoane din postul de sudură SC 060.

4.2.2 Schema de comandă/de semnalizare/afișor a numărătorului de gujoane

În Figura 4.4.b este prezentată Schema de comandă/de semnalizare/afișor a numărătorului de gujoane din postul de sudură SC 060.

4.3.3 Schema de comandă a realizării Serage – ului pe piesa de sudat (bridare – debridare piesă) din postul de sudură SC 060

În Figura 4.4.c este prezentată Schema de comandă a realizării Serage – ului pe piesa de sudat (bridare – debridare piesă) care are rolul de prindere a cleștilor pneumatici pe piesă, respectiv desprinderea cleștilor pneumatici de pe piesă din postul de sudură SC 060.

4.3.4 Schimb informații CRPSG între cele două dispozitive de sudură TUCKER ( Post 1-2) a numărătorului de gujoane

În Figura 4.4.d este prezentată Schema de schimb de informații CRPSG între cele două dispozitive de sudură TUCKER (Post 1 – 2) a numărătorului de gujoane din postul de sudură SC 060.

4.3.5 Modul de intrări a numărătorului de gujoane

În Figura 4.4.e este prezentat Modulul de intrări a numărătorului de gujoane din postul de sudură SC 060.

4.3.6 Modul de ieșiri a numărătorului de gujoane

În Figura 4.4.f este prezentat Modulul de ieșiri a numărătorului de gujoane din postul de sudură SC 060.

4.3.7 Desen ansamblu cu vedere frontală și contrapanou cu aparatele electrice a numărătorului de gujoane

În Figura 4.4.g este prezentat Desenul de ansamblu cu vedere frontală și contrapanou cu aparate electrice a numărătorului de gujoane din postul de sudură SC 060.

4.4 Descrierea distribuitorului de comandă pneumatică cu comandă manuală pentru bridare și debridare (SERAJ)

4.4.1 Distribuitorul de comandă pneumatică cu comandă la buton pentru bridare și debridare (SERAJ) din postul de sudură SC 060

În Figura 4.5.a este prezentat Distribuitorul de comandă pneumatică cu comandă manuală la buton din postul de sudură SC 060 care are rolul de bridare a piesei pe dispoztiv, repsectiv debridarea piesei de pe dispozitiv (realiaarea Serage – ului).

Acest distribuitor de comandă la buton (comandă manuală) primește informații de la numărătorul de gujoane.

Când primește informația de la numărătorul de gujoanne că au fost sudate corect cele 38 de gujoane are loc debridarea.

Pentru bridare se apasă butonul NEGRU și are loc prinderea piesei pe dispozitivul prezentat în imaginea de mai jos.

În Figura 4.5.b este prezentat Ghidul în pozitie orizonatală cu găuri de un anumit diametru prin care se sudează bolțurile (gujoanele) și piesa de sudat – Unitate Centrală din postul de sudură SC 060.

În Figura 4.5.c este prezentat Ghidul în pozitie verticală cu găuri de un anumit diametru prin care se sudează bolțurile (gujoanele) și piesa de sudat – Unitate Centrală din postul de sudură SC 060.

4.4.2. Schema pneumatică a bridării și debridării piesei de pe dispozitivul de prindere a piesei

În Figura 4.5.d este prezentată Schema pneumatică a bridării și debridării piesei de pe dispozitivul de prindere a piesei din postul de sudură SC 060.

Schema pneumatică funcționează după următorul principiu:

Se acționează butonul de comandă a distribuitorului principal cu 4 căi și 2 poziții. Acesta face legatura între cilindrul pneumatic și sursa de presiune.

Presiunea trece printr-un filtru FR și este stabilită cu ajutorul unui manometru la ce valoare se dorește ca să ajungă în cilindrul pneumatic prin intermediul distribuitorului. Aceasta presiune trece prin distribuitorul principal pe calea 1-2 și ajunge în cilindrul pneumatic, presiunea fiind reglată prin intermediul droselului de cale SSR1 și SSR2.

Droselul reglabil de cale are rolul a stabili nivelul de presiune care trebuie să ajungă în cilindrul penumatic, iar supapa de sens permite trecerea presiunii într-un singur sens.

Când distribuitorul este acționat se realizeaza strângerea piesei pe dispozitiv și se realizează serajul și astfel se începe sudarea bolțurilor pe piesă. Când distribuitorul este acționat, limitatorul de cursă se închide și astfel distribuitorul principal primește informație de la numărătorul de gujoane când au fost sudate numărul de gujoane stabilit de programator.

Debridarea are loc cand au fost sudate în mod corespunzător cele 38 de gijoane. În cazul în care nu au fost sudate corespunzător cele 38 de gujoane nu are loc debridarea și astfel cei 2 operatori sunt avertizați de numărătorul de gujoane că nu au fost sudate corect cele 38 de gujoane.

În acest mod realizarea unui sistem Poka-Yoka ajută în mod deosebit detectarea rapidă a erorilor operatorilor și astfel aceștia nu vor mai greși, iar calitatea pieselor realizate va fi una conformă cu standardele cerute.

4.5 Fișă Poka – Yoke și fișă de protecție proces

În Figura 4.6.a este prezentată Fișa Poka – Yoke de protecție proces întocmită din postul de sudură SC 060.

În Figura 4.6.b este prezentată Fișa Poka – Yoke de protecție proces întocmită cu întăritură sudată pe traversă din postul de sudură SC 060.

Eroarea care se produce în imaginea de mai sus este următoarea:

sudare întăritură fixare spate rezervor

Există riscul ca traversele spate să plece din post fără întăritură fixare spate rezervor.

Acest lucru se întampla înainte de instalarea sistemului Poka – Yoke în procesul de sudare a gujoanelor pe caroserie unde se produce unitatea centrală a unei mașini.

În Figura 4.6.c este prezentată Fișa Poka – Yoke de protecție proces întocmită cu senzor de prezență care sesisează absența sau prezența întăriturii de sudare pe traversă din postul de sudură SC 060.

După instalarea sistemului Poka – Yoke în procesul de sudare a gujoanelor pe caroserie unde se produce unitatea centrală a mașinii se observă o îmbunătățire a piesei și anume :

datorită senzorului de prezență montat, lipsa întăriturii fixare spate rezervor este automat sesizată. Dsipozitivul se închide, iar cleștele nu mai sudează.

În imaginea de mai sus este simbolizat cu un cerc roșu senzorul de prezență care sesisează absența sau prezența întăriturii pe traversă spate.

Modul de supraveghere a prezenței întăriturii fixare spate rezervor utilizat în procesul de sudare a gujoanelor pe caroserie a sistemului Poka – Yoke unde se realizează unitatea centrală a unei mașini este următorul :

Metoda

forțare defect (cu o piesă fără piuliță)

constatare imposibilitate continuare proces de sudură

4.6 Fișă de operații proces 'A'

Specificațiile gujoanelor și simbolurilor sudate de cele 3 pistolete de sudură PLM 200

4.7 Fișă de parametrii de sudură a gujoanelor TUCKER

4.8 Considerente generale privind sudarea bolțurilor pe table cu acoperiri de protecție

Tablele cu acoperiri de protecție se utilizează din ce în ce mai mult în fabricația de serie a autovehiculelor. Din motive economice și micșorare a greutății se preferă utilizarea tablelor cu grosime mică și care necesită prelucrări ulterioare minime.

Sudarea bolțurilor pe table cu grosimi în domeniul 0,5 – 3 mm se efectuează cu variante ale procedeului care să asigure o pătrundere mică. La astfel de grosimi de tablă se pretează sudarea bolțurilor cu diametrul maxim de 8 mm, dar mai ales cu diametre cuprinse între 3 – 6 mm.

La sudarea tablelor cu acoperiri de protecție, energia de sudare trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura o calitate constantă a sudurii. Pentru aceasta, acoperirea de protecție trebuie să fie îndepărtată integral fie în arcul electric, fie în prealabil în zona sudurii cu un alt procedeu diferit de cel de sudare. Pe de altă parte, pentru a evita deteriorarea suprafeței tablei opusă celei pe care are loc sudarea, și care este de obicei tot acoperită, este necesar ca energia de sudare să fie suficient de mică.

O altă condiție care trebuie să fie respectată pentru a putea obține suduri de calitate corespunzătoare este ca piesa să fie bine fixată și să se evite chiar și cele mai mici deplasări în timpul procesului de sudare.

De asemenea stropii care se formează la sudare sau afumarea tablei care are loc prin arderea arcului electric pot deteriora acoperirea de protecție a tablei.

4.9 Verificarea calității îmbinărilor sudate cu bolțuri

Îmbinările sudate cu bolțuri sunt supuse următoarelor verificări :

Încercări nedistructive

controlul vizual al îmbinării;

controlul parametrilor de sudare;

controlul scurtării la sudare;

încercarea la tracțiune cu încărcare limitată;

încercarea la îndoire cu încercare limitată;

controlul cu ultrasunete la un diametru, D > 14 mm;

Încercări distructive

încercarea la tracțiune : sudura este bună dacă se rupe în MB;

încercarea la îndoire cu crestatura : constă în ruperea prin lovire în zona îmbinării sudate ( figura 8.11), urmărindu-se evidențierea unor eventuale defecte de sudare și aspectul rupturii ( pori, fisuri, incluziuni, etc.);

Pentru îmbinări sudate cu bolțuri de oțel OL STAS 500/2 – 80 conform STAS 13019 – 91, suma suprafețelor tuturor defectelor trebuie să fie mai mică de 5% din secțiunea transversală a bolțului, iar diametrul fiecărui defect să nu depașească 20% din diametrul bolțului. Porii cu diametrul mai mic de 0,5 mm nu se iau în considerare

În Figura 4.7 este prezentată Verificarea rezistenței bolțului prin încercarea la îndoire prin lovire (cu ajutorul unui ciocan).

Încercarea la îndoire prin lovire constă în deformarea plastică prin lovire a unei îmbinări sudate cu bolțuri, până la îndoirea cu un unghi sau până la apariția fisurilor în zona sudată. Unghiul de îndoire trebuie să fie minim 60°, dacă nu se prevede astfel de documentație tehnică de produs.

Încercarea la îndoire se execută prin lovituri de ciocan conform figurii 8.12, dar se poate realiza și prin utilizarea unei țevi pentru realizarea momentului necesar îndoirii.

Examinarea macroscopică, urmărește evidențierea unor defecte metalografice în sudură. Se examinează suprafețele pregătite, verificându-se existența unor pori, fisuri, defecte de legătură și incluziuni. Pe ambele suprafețe diametrul defectelor trebuie să fie mai mic de 20% din diametrul bolțului.

Încercarea la duritate, urmărește evidențierea modificării valorilor de duritate ale materialelor la sudare. Duritatea zonei influențate termic trebuie să nu depașească 350 HV5, dar sunt admise câteva vârfuri mai mari de valori în zone înguste de trecere, dacă rezultatul la încercarea de îndoire prin lovire este corespunzătoare.

Pentru procedeul de sudare a bolțurilor cu energie înmagazinatî în bateria de condensatoare în lipsa unor normative specifice, calificarea tehnologiilor de sudare au în vedere STAS 13019 – 91 "Îmbinări sudate cu bolțuri din oțel", EN ISO 12555 și SR EN 288.

Capitolul 5: Automate programabile

Un automat programabil (AP) este un “calculator specializat” care realizează funcții de control pentru aplicații industriale, pe diverse nivele de complexitate. El apare prin anul 1960, în industria constructoare de automobile, ca răspuns la următoarele cerințe impuse sistemelor de control industrial:

reducerea numărului de relee necesare schemelor de control realizate în logică cablată;

simplificarea și proiectarea mai rapidă a schemelor de control necesare liniilor de asamblare

creșterea fiabilității

creșterea flexibilității

reducerea costurilor

Se poate spune că automatele programabile sunt microcalculatoare simple, special concepute pentru a rezolva, prin program, problemele specifice automatizărilor bazate pe comenzi secvențiale, înlocuind astfel logica cablată realizată cu relee.

Denumirea consacrată în engleză pentru automate programabile este „Progammable Logic Controller” – PLC.

5.1 Schema bloc de principiu a unui AP

Părțile componente și organizarea internă a unui automat programabil este prezentată în figura de mai jos și sunt următoarele:

Modulul de intrări digitale:

conține circuitele electronice de intrare folosite pentru interfațarea cu elementele externe precum butoane, limitatori de cursă, detectori, sonde de temperatură, de presiune, etc;

permite unității centrale să citească starea logică a circuitelor de intrare;

în general găsim module cu 4, 8 sau 16 intrări digitale;

pentru fiecare intrare există o cale electrică de prelucrare a semnalului electric

pentru fiecare intrare există asociat un bit în memoria internă a automatului, starea logică a acestui bit este:

1 dacă avem continuitate electrică

0 dacă nu avem continuitate electrică

toate intrările sunt izolate optic față de dispozitivele de intrare;

Modulul de ieșiri digitale:

conține circuite de ieșire folosite pentru interfațarea cu elementele de execuție (motoare, bobine, electrovalve și electroventile, lămpi de semnalizare, roboți ABB etc.).

permite unității centrale să acționeze asupra elementelor de execuție

fiecare ieșire are alocat un bit in memoria internă a AP, modulul de ieșire realizează corespondența informația logică semnal electric

există următoarele variante constructive de ieșiri

ieșiri cu tranzistoare – pentru comanda sarcinilor de cc

ieșiri cu tiristoare – pentru comanda sarcinilor de ca

ieșiri cu relee electromagnetice – pentru comanda ambelor tipuri de sarcini ca sau cc

Power supplay – sursa de alimentare. Tensiunea de alimentare poate avea diverse valori în funcție de model sau în funcție de firma constructoare (putem găsi tensiuni de alimentare de la 24Vcc până la 220Vca);

Părțile componente ale unui automat programabil

Modulul central sau Modulul Procesor – conține o unitate centrală de procesare CPU și o memorie. Aceste elemente au rol similar unui calculator.

PC pentru programare PLC – conține mediul software în care se scrie programul de lucru al automatului după care acesta se descarcă în memoria internă a AP (spre exemplu, pentru automate de control de tip Schneider se utilizează programul PL7);

Module de comunicație:

asigură comunicația între AP-uri în cazul sistemelor complexe de automatizare

asigură comunicația cu un server, pentru programare sau pentru monitorizarea parametrilor din proces.

Pentru programarea AP, standardul IEC 1131 prevede mai multe limbaje. Pot fii utilizate, sper exemplu, două limbaje semigrafice:

LD (Ladder Diagram) – permite programarea aplicațiilor într-o manieră asemănătoare cu proiectarea circuitelor cu contacte și relee. Limbajul lucrează numai cu variabile booleene.

FBD (Function Block Diagram) – este o extensie a limbajului Ladder prin faptul că sunt introduse blocuri ce corespund unor funcții mai complexe.

Tipurile de date elementare definite de normele IEC 1131 sunt:

booleene, notate cu BOOL

întregi, notate cu INT

cuvinte (16 biți) și cuvinte duble (32 biți) notate cu WORD și respectiv DWORD

reale (32 biți), notate cu REAL

șiruri de caractere, notate cu STRING

variabile de tip timp și date, notate TIME și respectiv DATE

Identificarea datelor se face utilizând atât adrese absolute cât și simbolice.

Adresarea absolută utilizează denumirea zonei de memorie pentru identificarea adresei. Denumirile zonelor de memorie pot cuprinde două prefixe.

Primul prefix poate fi :

%I, pentru intrări

%Q, pentru ieșiri

%M, pentru variabile interne

Al doilea prefix poate fi:

x, y pentru variabile de tip booleean ( x reprezintă octetul, y reprezintă bitul)

B, pentru octet Byte

W, pentru cuvânt Word

D, pentru dublu cuvânt Double word

Adresarea indirectă utilizează identificatorii, care sunt șiruri de caractere alfanumerice, începând cu o literă pentru identificarea adresei. În aceste cazuri e nevoie de redactarea de tabele de simboluri pentru a face legătura dintre adresa absolută și cea indirectă.

5.2 Etape în derularea unui program

Pentru a realiza o funcție de control, AP trebuie să primească informații despre starea procesului, să ruleze un program de control iar apoi să genereze comenzi spre proces.

În regim normal de funcționare, un AP parcurge o buclă închisă în care sunt cuprinse următoarele etape:

citirea intrărilor urmată de reactualizarea tabelului de memorie asociat intrărilor;

execuția programului de lucru în vederea stabilirii stării corecte a ieșirilor urmată de reactualizarea tabelului de memorie asociat ieșirilor;

transmiterea semnalelor electrice corecte spre ieșirile automatului.

5.2.1 Etapa 1: Citirea intrărilor (Verificarea continuității electrice)

Prima etapă este echivalentă cu verificarea continuității electrice a fiecărui circuit de intrare asociat fiecărei intrări a automatului. Citirea intrărilor se face secvențial, una câte una, motiv pentru care între momentul de citire a primei intrări și momentul de citire al ultimei intrări, apare un decalaj de câteva milisecunde.

Pentru o grupă foarte mare de aplicații, acolo unde viteza de schimbare a intrărilor este mult mai mică în raport viteza de citire, decalajele dintre citiri nu deranjează, putându-se aproxima că toate citirile se execută în același timp.

Pentru o grupă mai mică de aplicații, acolo unde semnalele de intrare au frecvență mare, comparabilă sau mai mare față de frecvența de citire, utilizarea modulelor de intrare de uz general nu mai este posibilă. Pentru astfel de aplicații este nevoie de utilizarea unor module speciale denumite modul de mare viteză.

5.2.2 Etapa 2: Execuția programului (Verificarea continuității logice)

După reactualizarea stării logice a biților din tabelul de memorie asociat intrărilor, urmează verificarea continuității logice a fiecărei linii din diagrama Ladder.

Dacă o linie din diagramă are continuitate logică, atunci bitul de memorie asociat elementului de ieșire este activat, trecut în unu;

Dacă o linie din diagramă nu are continuitate logică, atunci bitul de memorie asociat elementului de ieșire este dezactivat, trecut în zero;

Facem precizarea că și pentru elementele de ieșire există o zonă de memorie rezervată, denumită tabelul de memorie al ieșirilor.

Un exemplu de diagramă Ladder, aflată în etapa de evaluare logică este prezentată în figura de mai jos, unde se observă că:

linia 0 nu are continuitate logică, motiv pentru care bitul asociat ieșiri primește valoarea FALSE, adică 0;

linia 1 are continuitate logică, motiv pentru care bitul asociat acestei ieșiri primește valoarea TRUE, adică 1;

linia 2 are continuitate logică, ceea ce determină atribuirea valorii TRUE, adică 1, pentru ambele ieșiri de pe această linie;

Verificarea continuității logice într-o diagramă Ladder

Fiecare pătrățel din figură, înainte de verificarea stării logice, este de fapt o condiție de test simbolizată fie printr-un contact normal închis, fie printr-un contact normal deschis. Modul de atribuire a valorilor FALS sau ADEVĂRAT pentru cele două tipuri de contacte, pe baza informației din tabelul de memorie asociat intrării este prezentat în figura:

Modalitatea de atribuire a valorilor de adevăr pentru cele două tipuri de contacte din diagramele Ladder

5.2.3 Etapa 3: Activarea ieșirilor

La finele etapei 2, starea tuturor biților asociați ieșirilor este cea corectă (reactualizată). În etapa 3, informația binară din tabelul de memorie asociat ieșirilor este transformată în semnale electrice pentru activarea corespunzătoare a ieșirilor.

Pentru tratarea ieșirilor precizăm următoarele:

avem un tabel de memorie asociat ieșirilor;

starea logică a bitului determină activarea (energizarea) sau dezactivarea bobinei (elementului de ieșire asociat): 0=dezactivare; 1=activare;

Legătura dintre tabelul de memorie al ieșirii și starea elementelor de ieșire

Exemplu

Pentru a arăta asemănarea dintre o schemă cu relee și una descrisă în Ladder considerăm cazul din figura:

a) Schema electrică b) Reprezentare Ladder

În figura anterioară se observă că:

pentru contactul I1 este asociat un bit din memoria automatului de la adresa %I0.00

pentru I2 și B3 sunt asociați biții de memorie %I0.04 respectiv %I0.10

cei trei biți asociați contactelor de intrare sunt amplasați pe pozițiile 0, 4, 10 ale cuvântului cu adresa 0;

pentru comanda bobinei d, se folosește bitul de la adresa %Q0.0

Pentru aplicația din figura a, modul de conectare a contactelor și a bobinei contactorului la AP este ilustrat în figura de mai jos. Tot aici se vede modul de operare al automatului pentru o anumită combinație de intrare. Se poate remarca, așa cum am precizat deja, următoarele etape în funcționare:

citirea intrărilor – în urma acestei etape este reactualizat tabelul de memorie asociat intrărilor,

evaluarea programului Ladder pentru a stabili care este starea corectă a ieșirilor;

reactualizarea tabelul de memorie asociat ieșirilor;

activarea sau dezactivarea propriu zisă a ieșirilor;

Modul de conectare și etapele de operare pentru aplicația din figura 8a

Observații:

La prima vedere, în figura b, pare a fi o greșeală în modul de alcătuire a diagramei Ladder, în sensul că, un contact normal închis (B3) este reprezentat de un simbol denumit “contact normal deschis”;

Din figura de conectare, se constată că B3 fiind închis, bitul asociat este 1, iar condiția I0.10 este considerată TRUE. În consecință continuitatea logică este asigurată prin I0.04 și I0.10 (vezi linia verde), adică prin aceleași elemente prin care este asigurată și continuitatea electrică.

Pentru a evita confuziile, firma Allen Bradley, producătoare de AP, propune următoarele enumiri pentru simbolurile asociate condițiilor de intrare:

5.3 Limbajul Ladder

În realizarea programelor complexe de control, diagramele Ladder sunt formate din linii ce conțin ramificații multiple în partea de intrare (a condițiilor) și, mai rar, chiar în partea de ieșire (a acțiunilor).

În proiectarea diagramei Ladder trebuie să ținem cont de o serie de limitări ce sunt întâlnite la aproape toți producătorii de AP:

Matricea de contacte de la intrarea unui rung are un număr limitat de linii, respectiv coloane;

Nu sunt admise contacte verticale;

Nu sunt admise traseele cu circulație inversă (reverse power flow), de la dreapta spre stânga;

Interpretarea diagramei Ladder se face, în mod strict, de la stânga la dreapta, de sus în jos. Acest mod de operare face ca traseele de circulație inversă a semnalului (de la dreapta spre stânga), să fie ignorate.

Exemplu de eliminare a traseelor de curgere inversă

Pentru a crește viteza de execuție a unui program Ladder, aranjarea contactelor se face după următoarele reguli:

în cadrul legăturilor serie, contactele se ordonează de la stânga la dreapta în ordinea crescătoare a probabilităților de a fi găsite adevărate (primul contact are probabilitatea cea mai mică iar ultimul probabilitatea cea mai mare).

Procedând astfel, viteza de execuție creste pentru că, după ce găsește prima condiție falsă, procesorul oprește căutarea pe respectiva legătură serială, nemaifiind necesară testarea celorlalte contacte.

Exemplu de aranjare a contactelor pentru creșterea vitezei de execuție a programului

Căile paralele se ordonează de sus în jos, în ordinea descrescătoare a probabilității de adevăr a acestor căi. Procedând astfel, viteza de execuție crește pentru că, după ce găsește o cale paralelă adevărată, procesorul nu mai parcurge restul căilor paralele deoarece nu mai este necesar.

Având în vedere modul în care AP-ul execută programul său de lucru, putem trage concluzia că ordinea în care sunt amplasate rung-urile în diagrama Ladder este foarte importantă, influențând semnificativ ordinea în care sunt activate semnalele de ieșire.

În figură sunt prezentate două diagrame Ladder în care aceleași rung-uri sunt aranjate în altă ordine. Pentru ambele cazuri, intrarea 10, de la un push-butonn, se activează pentru 4 durate de scanare.

Influența ordinii în care sunt așezate rung-urile într-un program

Pentru acțiuni de tip: Latch/Unlatch, Set/Reset, One Shot, declanșate de tranzițiile unui contact, ordinea de activare a ieșirilor este vitală.

Spre exemplu, acțiunea de unlatch pentru bobina 100 nu va avea loc niciodată pentru diagrama din figura următoare, deoarece validarea bobinei 11 este valabilă doar pe durata unui scan și este amplasată după ce condiția de unlatch a fost deja verificată și găsită falsă. Ordinea corectă este prezentată în figura b.

Influența ordinii în care sunt așezate rung-urile pentru o comandă Latch/Unlatch

Ca regulă generală, se poate afirma că: „O ieșire dintr-un rung A are efect asupra altei rung B, în același scan, numai dacă rung A este amplasata înaintea rung B”.

Precizăm că intrările sensibile la tranziția pozitivă, respectiv negativă, au ca efect activarea bobinei o singură dată pe durata unui proces de scanare, așa cum se prezintă în figura:

Diagramele de timp pentru contactele sensibile pe tranziție

5.3.1 Timere

Relee de timp de tip On-Delay (TON):

pot fi privite ca relee cu acțiune întârziată față de momentul alimentării bobinei;

la alimentarea bobinei releului (starea ON), starea contactelor:

se schimbă imediat pentru contactele imediate;

se schimbă după un interval de timp prestabilit (față de momentul alimentării bobinei), pentru contactele cu acțiune temporizată;

la deconectarea bobinei releului, toate contactele revin în starea lor normală:

imediat pentru contactele imediate;

imediat pentru contactele temporizate;

contactele temporizate pot fi normal închise sau normal deschise

exemplu de utilizare: poate întârzia pornirea unor echipamente de producție până când se încălzește un cuptor;

Relee de timp de tip Off-Delay (TOFF) :

pot fi privite ca relee cu acțiune întârziată față de momentul deconectării bobinei releului;

la alimentarea bobinei releului, starea contactelor se schimbă:

imediat pentru contactele cu acțiune imediată;

imediat pentru contactele cu acțiune temporizată;

la deconectarea bobinei releului (starea OFF), contactele revin în starea lor normală:

imediat pentru contactele cu acțiune imediată

după scurgerea perioadei prestabilite de timp (în raport cu momentul deconectării), pentru contactele temporizate;

contactele temporizate pot fi normal închise sau normal deschise

exemplu de utilizare: poate menține pornit un ventilator, pentru răcirea componentelor unei instalații, și după comanda de oprire dată de operator

Instrucțiuni Timer:

sunt folosite pentru simularea internă (în interiorul AP) a releelor de timp;

de regulă, instrucțiunile timer

acoperă funcționarea contactelor cu temporizare ale unui releu mecanic;

nu acoperă funcționarea contactelor cu acțiune imediată ale unui releu mecanic;

din punct de vedere al implementării, fiecare timer conține un numărător ce primește pe intrarea de ceas un semnal periodic, generat intern, denumit bază de timp (time base),

deși există unele diferențe de implementare a instrucțiunilor timer (în funcție de producător), ele trebuie să conțină următoarele elemente caracteristice:

Preset Time – un registru în care este specificată durata dorită a temporizării;

Spre exemplu, dacă se dorește o temporizare de 5 secunde, iar baza de timp are valoarea 10ms, în registru de presetare trebuie încărcată valoarea 500;

Accumulated Time – un registru acumulator în care se poate observa timpul trecut de la începerea temporizării până la momentul citirii

Spre exemplu, dacă au trecut 2,5 secunde de la începerea temporizării, în registrul acumulator se va găsii valoarea 150;

Time Base – specifică durata perioadei semnalului aplicat la intrarea numărătorului folosit pe post de cronometru;

Valorile tipice pentru baza de timp sunt: 10ms, 100ms, 1s;

Din punct de vedere al formatului (modului de utilizare), instrucțiunile timer pot fi reprezentate prin:

bobine – similar releelor de timp mecanice (vezi figura a)

blocuri funcționale (vezi figura b)

Modul de reprezentare a releelor de timp:

a) sub formă de bobină; b) ca bloc funcțional

timerele sunt considerate instrucțiuni de ieșire ce sunt condiționate de instrucțiuni de intrare: ele sunt declanșate dacă instrucțiunile de intrare sunt TRUE și devin adevărate după terminarea intervalului de temporizare.

Instrucțiuni de tip On-Delay (TON):

instrucțiunea TON este disponibilă pentru aproape toate AP-urile, chiar și pentru cele de clasă micro;

este folosită atunci când dorim să întârziem lansarea în execuție a unei acțiuni sau a unui grup de acțiuni;

principalele etape ce apar în funcționarea TON, pot fi puse în evidență în schema de principiu din figura:

Durata temporizării este determinată de valoarea numerică scrisă în registru Preset Register și de rezoluția bazei de timp;

Diferite implementări ale instrucțiunii TON sunt prezentate în figura:

Modul de reprezentare și conectare a timerelor TON pentru diverse automate programabile

Instrucțiuni de tip Off-Delay (TOF):

este folosită atunci când dorim să menținem activă o ieșire, un anumit interval de timp, după ce condițiile de activare au devenit false;

caracteristic pentru aceste timere este următorul comportament:

la activarea bobinei releului, toate contactele (și cele cu acțiune imediată și cele cu acțiune întârziată) își schimbă starea imediat;

la dezactivarea bobinei releului, contactele întârziate își modifică starea după o perioadă de timp prestabilită

modul de operare pentru instrucțiunea TOF specifică automatelor Allen-Bradley este prezentat în figura:

Modul de lucru pentru instrucțiunea TOFF – cazul automatelor Allen-Bradley

la închiderea contactului S1, releul T4:3 este validat, aceasta înseamnă că EN=1, DN=1 iar TT=0. Starea logică a bitului DN determină activarea ieșirii O:2/1.

la deschiderea contactului S1, releul T4:3 este dezactivat (EN=0), din acest moment începe temporizarea de 15 secunde;

după terminarea celor 15 secunde, contactul întârziat DN își schimbă starea (se deschide) și determină dezactivarea lămpii de la ieșirea O:2/1.

dacă intrarea S1 se închide înaintea expirării celor 15 secunde, acumulatorul timerului este resetat, apoi se așteaptă până la următoarea deschidere a lui S1 și în acel moment timerul reîncepe contorizarea;

În consecință:

bitul DN se comportă ca un contact normal deschis cu acțiune temporizată la deschidere;

bitul EN se comportă ca un contact normal deschis cu acțiune imediată;

O parte din AP nu au implementată instrucțiunea TOF, de aceea, dacă apare nevoia unui timer TOF, se poate apela la artificiul prezentat în figura 13: obținerea unui timer TOF folosind ca element de plecare un timer FON.

Aplicație: Implementarea unui timer TOF pe baza unui timer TON.

Pentru automatele care nu au instrucțiuni TOF, exista posibilitatea de a obține un astfel de comportament plecând de la un TON. Schema de principiu este prezentată în figura 13.

Modul de conectare a unui releu TON pentru a obține o comportare de tip TON

Funcționare:

la apăsarea temporară a butonului In1, bobina Out 1 și Timer-ul sunt activate. Starea de activare este menținută prin contactul normal deschis al releului Out 1 legat în paralel pe In1, dar și prin contactul normal închis al releului TON.

după scurgerea timpului programat pentru TON, contactul normal închis își schimbă starea și dezactivează timerul și Out 1

ieșirea temporizată de tip TOF este Out 1

Numărătoare (Counters)

Numărătoarele sunt echipamente mecanice sau electronice dedicate numărării unor evenimente externe (spre exemplu trecerea unor piese pe o bandă rulantă).

Numărătoarele pot fi de trei feluri:

cu numărare înainte (cele mai folosite) Up-Counters

cu numărare înapoi Down-Counters

cu numărare înainte sau înapoi Up-Down Counter

În prezent, cea mai mare parte a automatelor programabile dispun de instrucțiuni prin care pot simula intern funcționarea numărătoarelor.

Din punct de vedere al implementării, numărătoarele sunt similare timerelor, diferența este dată de proveniența semnalul de ceas:

la timere – semnalul de ceas este generat intern;

la numărătoare – semnalul de ceas este preluat din exterior (spre exemplu de la un senzor de proximitate)

Numărătoarele pot fi reprezentate prin bobine sau prin blocuri funcționale, în funcție de producătorul automatului. Trebuie avut grijă la nivelul activ pe care se face resetarea numărătoarelor, pentru unii fabricanți se face pe condiție adevărată (unu logic) iar pentru alții pe condiție falsă (zero logic).

Modalități de reprezentare a numărătoarelor

Modul de lucru al celor două tipuri de numărătoare

Indiferent de tipul numărătorului el este caracterizat de următorii parametrii:

valoarea prestabilită (Preset Value)

valoarea acumulată (Accumulated Value)

Numărarea înainte sau înapoi se face până când valoarea acumulată devine mai mare sau egală cu cea prestabilită, moment în care se schimbă valoarea logică a ieșirii;

Instrucțiuni pentru numărare înainte, CTU:

sunt cele mai folosite numărătoare;

conținutul acumulatorului este incrementat cu o unitate la fie care tranziție falsadevărat a liniei de activare a numărătorului;

modul de reprezentare și de operare pentru instrucțiunea CTU, specifică automatelor Allen-Bradley este prezentat în figura 23.

Parametrii caracteristici pentru instrucțiunea CTU sunt:

Preset Value – Valoarea prestabilită care, atunci când va fi atinsă va avea ca efect activarea ieșirii DN; Valorile admise pentru Preset Value sunt cuprinse în domeniul [- 32768, +32767];

Accumulated Value – reprezintă numărul de tranziții pozitive aplicate pe intrarea CU. Valorile admise pentru registrul acumulator sunt similare cazului anterior.

Instrucțiunea de reset va avea ca efect anularea acumulatorului, indiferent de valoarea sa.

Acumulatorul continuă numărarea și după ce a atins valoarea predefinită.

Instrucțiunea CTU pentru automate Allen Bradley

Instrucțiuni pentru numărare înapoi, CTD:

conținutul acumulatorului este decrementat cu o unitate la fiecare tranziție pozitivă (falsadevărat) a liniei de activare a numărătorului;

registrul Preset Value – poate fi încărcat cu orice număr cuprins între – 32768 și +32767;

modul de reprezentare și de operare pentru instrucțiunea CTD, specifică automatelor Allen-Bradley este prezentat în figura 27.

Instrucțiunea CTD pentru automate Allen Bradley

Instrucțiuni pentru numărare în ambele sensuri, UDC (Up/Down Counter)

Un număr mic de automate dispun de instrucțiuni ce permit implementarea unor numărătoare ce prezintă două intrări de numărare: una pentru numărare înainte și alta pentru numărarea înapoi.

Funcționarea unui astfel de numărător generic, este prezentată în figura de mai jos :

O instrucțiune generică de tip UDC (Up/Down Counter)

Ieșirea acestei instrucțiuni este activă dacă conținutul acumulatorului este ≥ valoarea prestabilită.

Exemplu de implementare a instrucțiunii UDC:

Un numărător UDC, deși nu este implementat direct, se poate obține în cazul automatelor Allen-Bradley folosind un numărător CTU și un numărător CTD ce folosesc în mod obligatoriu aceeași adresă, așa cum se poate vedea în exemplul din figura următoare, unde se prezintă o aplicație tipică de contorizare a mașinilor dintr-o parcare cu plată.

Atenție! Abordarea din figura următoare nu poate fi folosită decât pentru anumite aplicații:

Numărător Up/Down pentru numărarea mașinilor dintr-o parcare

Funcționare:

Se constată ca cele două numărătoare CTU, respectiv CTD, au aceeași adresă incrementarea sau decrementarea va avea efect asupra aceluiași registru din memoria automatului;

La începutul utilizării, schema trebuie resetată manual de operator;

Valoarea prestabilită este de 150, valoare ce reprezintă numărul maxim de locuri din parcare;

Fiecare mașină care intră, este sesizată de EnterSwitch și determină incrementarea conținutului acumulatorului;

Fiecare mașină care iese, este sesizată de ExitSwitch și determină decrementarea conținutului acumulatorului;

Parcarea are o singură cale de acces și nu există cazuri de activare simultană a celor două intrări de numărare;

Dacă acumulatorul atinge valoarea de 150 se activează ieșirea DN și se aprinde lampa de semnalizare a faptului că parcarea nu mai are locuri.

5.4 Schema logică în Grafcet sau SFC a sistemului Poka – Yoke

Mod de funcționare

Prin apăsarea butonului de start numărătorul de gujoane începe să numere bolțurile care se sudează și se realizează etapa 1 efectuându-se acțiunea pornirea numărătorului de gujoane, etapa 0 fiind în momentul în care numărătorul de gujoane este în stare de repaus. Prin apăsarea butonului de acționare seraj se realizează etapa 2 și anume se realizează serajul pe piesă. În etapa 3, pe ramura din stânga care aparține postului 1 de sudură gujoane dacă se îndeplinește condiția n=18 gujoane sudate corect se realizează acțiunea "sudură efectuată post 1 OK". În cazul în care nu este îndeplinită condiția n=18 gujoane sudate corect se trece pe ramura paralelă unde se îndeplinește condiția n≠18 gujoane sudate corecte și se realizează acțiunea "sudură efectuată post 1 NOK" și nu mai se face debridarea când este îndeplinită această comandă. Când este îndeplinită comanda "sudură efectuată post 1 OK" se relizează debridarea și se trece la următoarea piesă. Pe ramura din dreapta care aparține postului 2 de

sudură gujoane dacă se îndeplinește condiția n=18 gujoane sudate corect se realizează acțiunea "sudură efectuată post 2 OK". În cazul în care nu este îndeplinită condiția n=18 gujoane sudate corect se trece pe ramura paralelă unde se îndeplinește condiția n≠18 gujoane sudate corecte și se realizează acțiunea "sudură efectuată post 2 NOK" și nu mai se face debridarea când este îndeplinită această comandă. Când este îndeplinită comanda "sudură efectuată post 2 OK" se relizează debridarea și se trece la următoarea piesă, iar ciclul se reia de la capăt.

Acesta este programul de funcționare a unui numărător de gujoane care are rolul de a-i atenționa în cazul în care s-a produs o anumită eroare și în acest caz sunt 2 tipuri de erori ce pot apare în timpul sudurii gujoanelor:

Nu au fost sudate cele 38 de gujoane în cele 2 posturi de sudură (lipsă gujon)

Nu a fost sudat unul sau mai multe gujoane (gujon defect)

O structură Grafcet sau SFC este formată din etape, tranziții și acțiuni ca în figura de mai jos. Fiecare acțiune are câte o etapă, iar legătura între o etapă și următoarea etapă se realizează cu ajutorul tranzițiilor. Cu ajutorul etapelor, acțiunilor și a tranzițiilor se realizează un ciclu de funcționare care se repetă de câte ori dorim.