Применение многоосевого контроллера управления движением Delta AX-308E в оборудовании лазерной термообработки обеспечивает высокое качество и стабильность закалки металлоизделий
Для повышения прочности стальных металлоизделий, подверженных высоким механическим нагрузкам (винты, валы, шнеки, шестерни и др.), используются различные способы. Один из них — термообработка поверхности при помощи лазерного излучения. Благодаря своей высокой энергоемкости, луч лазера быстро нагревает поверхность изделия на небольшом локальном участке. После снятия лазерного воздействия происходит быстрое естественное охлаждение нагретого участка вглубь металла. При этом не требуется применения никаких дополнительных охлаждающих жидкостей или газов. Это значительно упрощает конструкцию установок для лазерной термообработки.
Время лазерного нагрева и последующего охлаждения незначительны, что позволяет выполнять закаливание всей поверхности стальных изделий с высокой скоростью. При этом глубина закаливания обычно составляет 0,1-2 мм, а для некоторых сплавов может достигать и 2,5-4 мм.
Параметры лазерного воздействия — такие, как длительность и мощность излучения, могут свободно задаваться в широком диапазоне независимо друг от друга. Поэтому при корректном их подборе отсутствует риск образования наплывов и деформации изделия. Благодаря этому, лазерное излучение идеально подходит для закаливания сложных изделий, изготовленных с высокой точностью. Как результат, лазерная закалка широко применяется для прецизионной обработки металлоизделий в различных отраслях — автомобилестроении, аэрокосмической промышленности, производстве промышленного оборудования и обрабатывающих станков, создании турбин, электрогенерирующих установок и т.д.
Для достижения необходимых прочностных характеристик поверхности металлоизделий необходимо очень точно регулировать параметры лазерного воздействия. Кроме того, ввиду малой площади лазерного луча необходимо также обеспечить обработку всей площади поверхности изделия, не допуская пропусков.
Эффективно решать эти задачи позволяет установка лазерной закалки, созданная на базе средств автоматизации компании Delta Electronics. Ядром системы выступает программируемый контроллер управления движением Delta серии AX-308E, поддерживающий управление до 16-ю осями — 8 по шине EtherCAT, 4 по импульсным каналам и 4 виртуальные оси.
Перемещение и позиционирование лазерной головки и изделия в зоне обработки выполняют сервоприводы Delta серии ASD-A2-E, которыми AX-308 управляет по шине EtherCAT. Встроенные в серводвигатели энкодеры (датчики обратной связи) обеспечивает высокую точность позиционирования.
AX-308E имеет встроенную библиотеку функций управления движением, что позволяет легко и быстро создавать с их помощью программы обработки деталей сложной конфигурации. В энергонезависимой памяти контроллера емкостью 8 МБ можно хранить множество программ обработки, что обеспечивает быструю переналадку установки на обработку других изделий.
Для оперативного управления установкой и выбора программы обработки используется панель оператора Delta серии DOP-100. Подачу изделий в зону закаливание осуществляет SCARA–робот Delta DRS40L. Оператор выбирает в DOP-100 программу обработки, задает необходимые параметры обработки (при необходимости) и запускает ее исполнение. Далее все происходит автоматически.
AX-308E дает команду сервоприводу лазерной головки переместить ее в стартовую рабочую позицию. Как только соответствующий датчик просигнализирует о достижении лазерной головкой точки старта, SCARA-робот Delta захватывает изделие (например, винт) из накопителя и загружает его в специальный лоток, в котором и будет производиться лазерная обработка.
Если все подготовительные операции выполнены правильно (т.е. все датчики системы сообщают о готовности к запуску процесса), контроллер поворачивает лоток, управляя соответствующими осями, и размещает его таким образом, чтобы винт оказался непосредственно вблизи лазерной головки. Затем AX-308 включает лазер и, управляя движением лазерной головки и вращением изделия, обеспечивает равномерность нагрева всей площади его поверхности.
AX-308E автоматически управляет временем обработки и скоростью перемещения, обеспечивая таким образом нагрев поверхности изделия до необходимой температуры с высокой точностью. При необходимости, систему можно дополнить промышленным тепловизором для дистанционного контроля температуры нагрева.
В зависимости от типа и размеров обрабатываемых изделий, установка может быть оснащена двумя лазерными модулями, что позволит обрабатывать два изделия одновременно и увеличить производительность установки практически вдвое. При этом один SCARA-робот Delta DRS40L обеспечивает загрузку/выгрузку двух изделий.
Благодаря точному контролю времени и температуры обработки автоматизированное решение для лазерной закалки на базе оборудования Delta Electronics позволяет значительно повысить качество и стабильность закалки металлоизделий. А поскольку термообработка осуществляется полностью в автоматическом режиме, оператор более не подвержен длительному воздействию высоких температур при работе с установкой и может выполнять другие производственные задачи.
Программируемый контроллер AX-308E построен на основе традиционной архитектуры ПЛК и выполнен в модульном конструктиве с креплением на DIN-рейку. В наличии два коммуникационных интерфейса Ethernet, RS232, RS485, EtherCAT и USB. Для взаимодействия с различными средствами автоматизации поддерживаются сетевые протоколы Modbus, Ethernet/IP, TCP/UDP Socket и OPC UA Slave. Энергонезависимая память программ составляет 8 МБ, память данных — 16 МБ. Скорость выполнения инструкций LD — 5 нс, инструкций типа float — 33 нс.
AX-308E имеет встроенную библиотеку функций управления движением, при этом управление сервоприводами может осуществляться как по шине EtherCAT, так и импульсным методом. Максимальное количество поддерживаемых осей — 16: восемь осей с управлением по шине EtherCAT, четыре оси с импульсным управлением и четыре виртуальные оси. Такт шины EtherCAT для 8 осей — 2 мс.
Функциональность AX-308E может быть увеличена путем подключения модулей расширения от ПЛК Delta серии AS. Поддерживаются все модули счётчиков, позиционирования, аналогового и дискретного ввода/вывода, но коммуникационные модули и модули ЦПУ контроллеров AS не поддерживаются. AX-308E поддерживает подключение максимум 32 модуля дискретного ввода/вывода (1024 точки) или 16 аналоговых модулей (128 точек).
Программирование AX-308E осуществляется в редакторе DIADesigner-AX, входящего в состав современной интегрированной среды программирования (студии) DIAStudio с поддержкой всех актуальных языков МЭК: ST, CFC, LD, SFC и FBD. Контроллер поставляется уже со встроенными лицензиями на библиотеки CODESYS Soft PLC и SoftMotion.
