Bildquelle: Easy_Company/iStock/Getty Images
Das Merkblatt DVS 3202 „Steuerungen von Elektronenstrahl-Schweißmaschinen“ zeigt die Einsatzmöglichkeiten von speicherprogrammierbaren und computernumerischen Steuerungssystemen auf.
Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen Auszug. Den vollständigen Beitrag finden Sie im Produkt „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.
Inhaltsverzeichnis
Merkblatt zeigt Einsatzmöglichkeiten digitaler Steuerungen auf
Elektronenstrahl-Schweißmaschinen sind mit digitalen Steuerungen (SPS, CNC) ausgestattet, die dem Zweck dienen, Parameter nach einem vorgegebenen Programm zu steuern (z.B. Strahlstromsteuerung beim Schweißen von Rundnähten) oder Schaltvorgänge in der Maschine zu automatisieren (z.B. Pumpensteuerung). Zudem können moderne CNC-Steuerungen durch Verketten verschiedener Systeme
- das Führen des Elektronenstrahls,
- das Bewegen des Werkstücks sowie
- das Überwachen des Schweißablaufs und der Maschinenfunktionen
übernehmen. Die digitalen Steuerungen SPS und CNC ermöglichen darüber hinaus das schnelle und genaue Messen, Steuern, Regeln und Überwachen zahlreicher Parameter. Mit Unterstützung geeigneter Schnittstellen können beide Steuerungen digitale und analoge Signale verarbeiten.
Einsatzmöglichkeiten für SPS- bzw. CNC-Steuerungen im Überblick
Die Steuerungen sind – abhängig von der gewählten Ausbaustufe – in der Lage, die nachstehend aufgeführten Aufgaben zu übernehmen.
Betriebsvoraussetzungen der Schweißmaschine
- Auslaufprogramm für das Werkstück
- Einlaufprogramm für das Werkstück
- Schweißbereitschaft (Hochlaufprogramm)
- Störmeldungen, Fehlerdiagnose
- Zustandserfassung und Überwachung der mechanischen, elektrischen und vakuumtechnischen Einrichtungen
Werkstück
- Erfassen der Werkstückposition
- Steuern und Regeln der Werkstückbewegung, Bahn und Geschwindigkeit, über Drehvorrichtung, Arbeitstisch usw. (auch mehrdimensional)
Schweißen
- Eingabe von Schweißprogrammen
- manuelle Sollwerteingabe (z.B. Beschleunigungsspannung, Strahlstrom, Linsenstrom, Strahloszillation, Strahlpulsen, slope-in und -out)
- Steuern und Regeln der Parameter (UB, IS, IL usw.)
- Parametererfassung beim Schweißen, d.h. des Istwerts, unabhängig vom Sollwert
- Parameter-Soll-/Istwertvergleich und Online-Korrektur
- Parameterspeicherung und -dokumentation
- Parameterabruf für Wiederholungsschweißungen
Visualisierung
- Bildschirmanzeige mit Klartexten und Grafiken
- Darstellung der Fehlerdiagnose
- Darstellung des Maschinenbetriebszustands
- Dialogführung des Bedieners zur Fehlerbehebung
- Dialogführung des Bedieners zur Handhabung der Schweißmaschine
- Ferndiagnose
- Maschinenschaubild, Anzeige der Befehlsausführung und eventueller Eingabefehler
- Wartungshinweise
Steuern von Achsen
- Positionieren der Drahtzuführung und Steuern der Drahtgeschwindigkeit
- Steuern und Regeln von mechanischen Achsen (z.B. Werkstückbewegung in X-, Y- und Z-Richtung), Drehen, Kippen und Schwenken, Anpassen des optischen Einblicks für verschiedene Arbeitsabstände – u.U. gleichzeitig mit dem Schweißvorgang
- Steuern und Regeln der elektrischen Achsen (z.B. Ablenkung, Heizung, Linsenstrom, Strahlstrom)
Fugensuchsystem
- Einsatz der OnIine- und Offline-Fugensuchsysteme
Qualitätssicherung
- Anzeige der Überschreitung von Parametergrenzwerten in der Dokumentation
Beispiele für Steuerungen von Elektronenstrahl-Schweißmaschinen in der Praxis
Steuern der Vakuumeinrichtungen
- selbstständiges, druckabhängiges Schalten der Ventile und Pumpen unter Berücksichtigung minimaler Evakuierungszeiten für die Arbeitskammer und ggf. für den Strahlerzeugerraum nach Kathodenwechsel
- Vermeiden von Fehlbedienungen
- Betriebszustand der Vakuumeinrichtungen mit Terminhinweisen für Wartung (z.B. Ölwechsel) erscheint in anschaulichen Diagrammen
Optimierung der Kathodenheizung
Nach einem Kathodenwechsel kann automatisch ausgeheizt werden. Der Heizstrom kann während der Kathodenbetriebsdauer permanent optimiert werden. Dadurch kann eine maximale Standzeit der Kathode erreicht werden.
Zügigere Ermittlung von Schweißeinstelldaten
Durch die Möglichkeit der Interpolation wichtiger Prozessparameter (Strahlleistung, Strahllokus, Vorschub, Strahl-Oszillations-Amplitude) kann anhand einer oder weniger Probeschweißungen ein Maximum an Prozessparametern ermittelt werden.
Programmierung der Koordinatenachsen
Vor dem Hintergrund, dass beim Elektronenstrahlschweißen sowohl das Werkstück als auch der Elektronenstrahl bewegt werden können und die Schweißrichtung stets entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Werkstücks ist, erfolgt die Programmierung der Schweißrichtung im Sinne des rechtshändigen Koordinatensystems (als positiv). Dies ist für eine einheitliche Programmierung notwendig. Maschinenbezogen kann eine hiervon abweichende Programmierung erfolgen.
Autor: Ernst Schneider
Den kompletten Beitrag finden Sie in „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.