(5)控制系统 自动电镀机的控制系统由手动控制(简称手控)系统及程序自动控制系统(简称程控系统)两部分组成。在调试、检修、事故处理及吊运阴极杆等工作时用手控系统，自动线正常生产时用程控。手控与程控都设计在控制线路中，并且互锁。控制台可安装在自动线操作面的行车侧架下方，也可以设在便于观察及操作的地方或者设立单独的控制室。从电气设备的防腐及改善工人的工作环境来看，设立单独的控制室较为合适。 程控是按照电镀工艺的要求，预先编制好一定的程序，然后程控系统按照所编制的程序，自动指挥行车上的电动机使其正转或反转，从而在完成某个指定动作后，由检测元件发出一个反馈信号，使程序转入下一个动作。这样装有零件的阴极杆或滚筒，按照电镀工艺顺序及各镀种规定的电镀时间通过各个工艺槽，完成全部过程。 虽然程控装置的种类较多，但其基本组成仍然是信号输入机构、控制单元及执行机构三个部分。下面分别简述。 1)信号输入机构 信号输入机构是由主令元件，现场检测元件及定时元件组成。 ①主令元件有手动按钮、开关等电器，用以实现“手动”、“自动”、“开机”、“停机”等状态的转换。 ②现场检测元件现场检测元件的作用是当一个动作完成后发出改变动作的信号，使自动电镀机转入下一个动作。常用的有行程开关、光电转换开关等类型。丑.行程开关行程开关又叫限位开关，它在撞块的配合下，能将机械信号转变为电气信号，可起到自动线行车定位的作用。 根据检测对象，一个行车上应装有四种行车开关，分别控制前进、后退、上升、下降四个动作的终点。 “前进”行程开关在行车前进过程中对行车位置进行检测发出信号，行车后退过程则不 起作用。“后退”行程开关作用则相反，行车前进时不起作用，后退过程才起作用。“前进”及“后退”行程开关均安装在行车侧面接近轨道的位置，行车轨道上则安装与行程开关相对应的撞块。撞块分为前进撞块和后退撞块两种，分别与前进及后退行程开关相配合。当撞块碰到行程开关时，开关动作，发出电气信号。前进撞块只对前进行程开关起作用，应安装在行车在前进过程中需要改变动作的工位所对应的轨道部分。后退撞块只对后退行程开关起作用，应安装在行车在后退过程中需要改变动作的工位所对应的轨道部分。如一个工位在前进及后退过程均需改变动作，则该工位对应轨道上应分别安装前进及后退撞块各一个。 “上升”及“下降”行程开关分别当吊钩上升或下降到终点时与上升及下降撞块配合发出转换信号。一个吊钩上安装一个撞块，升降行程开关分别安装在导轨上端及下端。当吊钩上升到最高位置时，撞块撞压上限行程开关;吊钩下降到最低位置时，撞块撞压下限行程开关，发出动作转换信号。 当撞块离开行程开关后，行程开关复位，为下次发出信号做好准备。 实际生产中，行车上除了安装有四个行程开关外，一般还装有限位保护的行程开关，当行车出现到达自动线两端终点时未停止或两台行车相撞或吊钩升或降到终点位置未停止等故障时，保护行程开关会自动的发出停车信号，从而保护设备不被损坏。 综上所述，单钩行车一般应安装八个行程开关(四个作现场检测元件，四个作限位保护)。平行双吊钩行车应装设十二个行程开关(六个作现场检测元件，六个作限位保护)。由于触压式行程开关工作较稳定可靠，安装调试简单，为大多数工厂所采用。但工作时要注意防止行程开关上的触点发生腐蚀而影响行车动作的准确性。 b.光电转换开关 随着电子技术的发展，国内外已有不少直线式自动电镀机行车采用光电转换系统来实现现场信号的检测。红外光波长位于可见光波长之外，穿透能力较强，使用红外发光二极管发出的红外线可穿透两张普通白纸，因此，在车间雾气较大时仍可采用。信号接收元件采用光敏二极管。发光二极管与光敏二极管间采用薄铁片进行遮挡，薄铁片在遮挡与不遮挡时，光电转换开关系统内部的电子电路处于不同工作状态。如果将薄铁片安装在行车轨道上，当行车经过时，红外线发光二极管的光线被薄铁片切断，光敏二极管收不到红外线，使相应线路的状态改变，从而发出信号。 采用光电耦合装置做现场检测元件，工作可靠性较高，但线路复杂，成本较高。 除以上介绍的两种现场检测元件外，还有的自动线采用无触点接近开关等装置。从上面讨论可知，无论哪一种现场检测元件，都是由两个部分组成，一部分安装在行车或吊钩等移动物体上，另一部分安装到静止物体上，两部分相互配合完成发出信号工作。 ③定时检测元件 自动电镀线行车在进行吊运零件过程中，常常需要在某些工位停留较长时间，以满足工艺的要求。如停留时间较长，大于一个节拍，可采用增加工位数量的方法加以解决。如停留时间较短，小于一个节拍，则控制系统应设有延时动作。当行车进行到该工位时控制系统发出指令，行车停车在原位置不进行任何操作。当预定时间结束后，定时检测元件发出信号，控制系统便结束延时，开始下一个动作。常用的定时检测元件是时间继电器。在数字程序控制系统及微型计算机程序控制系统中，定时信号可由数字编码或程序指令来完成。 2)控制单元 控制单元是程序控制系统的核心部分。它能够记忆自动线动作变化规律。当输入机构发出的现场检测信号送人控制单元后，控制单元将做出判断，确定一个动作的类型，并对执行机构发出指令，从而完成动作之间的转换。 a.手控一般是在行车的吊臂一侧，安装控制行车电动机的按钮开关，或将其集中安装在自动线的控制器中，由人工来控制行车作平移及吊钩升降运动。这种控制电路比较简单，工作十分可靠，但必须有专人操作按钮开关，跟随行车来回行走，很不方便。 在使用先进自动控制装置的自动电镀机中，一般同时装有与自控电路并联的手控按钮，当自动控制开关损坏或维修安装需调试行车时，就用手控来完成任务。 b.微型计算机程序控制装置 电子计算机是近年来迅速发展起来的一门技术，在电镀生产中也获得了日益广泛应用。微型计算机用于自动线程序自动控制，可实现节拍时间控制及显示，班产量计数及显示，行车运行位置显示及程序步数等功能，与其他控制方式相比具有功能多，性能稳定，改变程序顺序容易等优点。另外，微型计算机在实行自动程序控制的同时，还可实现恒电位、恒电流密度、恒温、稳定液位、稳定pH值、光亮剂自动添加、镀层厚度控制、各种数据的存储和打印等功能，应用于电镀生产，容易实现全线集中监控，因而具有广泛的前景。 (6)行车周期 行车周期是指带有一挂极杆待镀零件的行车，往返一次至原地并开始吊装下一挂极杆零件所用的时间。对于单行车自动线，行车周期是指完成电镀工艺流程全部工序的时间。对于多行车自动线，由于全部工序分别由数架行车完成，因此行车周期不是指全部的电镀工序均由一台行车来完成所需的时间，而是指多台行车共同完成所有电镀工序的时间。由于各行车完成一次循环的全部动作时间不相等，因此，完成较早的行车就要进行延时等待其他行车。当所有行车均完成一次循环全部动作后，再同时开始下一个循环。因此，行车周期必须包括这一段等待时间。一般程序中称这段时间为“同步”。行车程序中如没有此动作，各行车间的工作秩序就会发生混乱，以致不能进行正常工作。 行车周期由下式计算，即 T=Tl+T2+T3一T4 式中T一行车的周期，min; T1——行车水平往返一次的时间，Tl一竺l7，rain; T2——各工序的升降时间，Tz一矿"ZnL2，min;y 2 T3——各有关工序的总延时，T3=T3a+T3b+…，min; T4——两钩同时动作所节省的时间，min; L1——行车单程的总长度，m; L2——吊钩升降的总距离(单程)，m; V1——行车的水平移动速度，m/min; V2——行车的升降速度，m/min; n——行车的吊钩升降次数; T3a——该工序的延时时间，min; T3b——吊钩下降立即上升的延时时间，rain。 图8—28所示为双钩双行车电镀自动线的布置。A行车从装卸处水平运行至工序22处，L1为10.1m。水平速度V1为13m/min。吊钩升降次数咒为17次，吊钩升降距离L2为1.4m，升降速度V2为14m/min。酸洗槽中延时T3n为1min，行车至热水、流动水、回收、活化等槽时，吊钩下降后立即上升，延时各为1s，共l0处，T3b=10s=0.17min。工序5的换钩是在延时中进行的，节省了0.41m的水平移动行程，即T4=0.41/13=0.03min，T3=0.13min。 则 因此，A行车的周期为6min。 图8—28双钩双行车电镀自动线布置1～31一行车运行的工序号 行车周期与产量有直接关系，周期越短，产量越高。缩短周期的途径很多，在保证镀层质量的前提下，可采用以下方法： a.使用多辆双钩行车; b.尽可能提高车速; C.缩小辅助槽的宽度 d.尽可能缩小槽与槽之间的间隙; e.采用抑雾剂，省去吸风罩的占地; f.缩短延时时间; 9.采用效率高、沉积速度快的电镀工艺。以上各种措施需互相配合。 (7)行车运行程序 直线式自动电镀机吊运零件进行上升、下降、前进、后退等动作，自动完成各工序处理的过程是按预先排好的动作顺序，在自动控制系统指挥下完成的，这个预定的动作顺序称为行车运行程序。由于行车一个周期只能在槽中放入或取出一个极杆的零件，多工位槽中的零件就要在若干个周期依次放人或取出，行车要经过若干个周期后才能重复第一个周期所有动作。为了明确起见，将一个周期中行车运行所进行的全部动作顺序称为一个小程序;将两个完全相同的小程序间行车运行所进行的全部动作顺序称为一个大程序。一个大程序中包含若干个小程序。行车运行程序应根据电镀工艺要求确定。如行车运行程序设计不合理，虽采用先进的工艺及设备也不能取得较好的效益。因此，对行车运行程序进行讨论具有重要的意义。 1)行车运行曲线 一个周期内行车吊钩完成吊运一挂极杆的零件往返至原地在空间所形成的轨迹称为行车运行曲线。由于行车运行曲线可以直接反映出整个工艺流程，又称为工艺流程图或行车行程图。 ①行车运行曲线作图规律 行车运行曲线是由代表各平移运动及升降运动线段顺序连接而成。 行车平移运动分前进和后退，其方向是人为规定的。一般将离开装卸零件的方向规定为前进方向，反之则为后退。平移动作由水平箭头“一”或“一”表示，箭头方向所示为行车运动方向。箭头的始端和末端表示平移运动的开始工位及终止工位。 行车升降运动是由竖直箭头“十”或“、}”表示的。箭头方向所示为吊钩运动方向。箭 头长度视图纸大小而定，并不与吊钩实际升降高度成比例。为了便于叙述起见，将单吊钩行车所完成的动作分为两类。一个周期内行车吊钩将零件放人槽中又由同一个吊钩取出的过程称为浸渍处理;行车将槽中已处理完的零件取出，将未经处理的零件放入的过程称为交换极杆。在i1工位，行车吊钩进行升降动作各一次，对零件进行浸渍处理。在i3减少行车运行时间，多工位槽中应设有空工位。吊钩先在i2工位下降，将未处理的零件放人，然后右移至工位i3，将已处理好的零件取出。 双吊钩行车两个吊钩进行的动作各不相同，应分别用两条曲线表示。以运动方向为标准，先进行升(或降)动作的吊钩，竖直箭头的位置应稍有超前，后动作的吊钩竖直箭头位置偏后，这样可将两钩升降动作的先后顺序在图中明确表示出来。双吊钩行车所完成的动作除上述两类外，还有一种换吊钩的动作。所谓换吊钩动作是指行车将装有零件的极杆由前面一个吊钩(以行车运动方向为标准)转到后面一个吊钩上的过程，其目的是避免行车在采用满位安排工位交换零件时向反方向运动。 平行双钩行车运动曲线如图8—30所示，其中1号钩在右，2号钩在左。，l号钩向右运行至i1工位时进行下降动作，将所吊零件放入，然后行车向右平移;当2号吊钩位于i1工位时，2号吊钩上升，将1号吊钩放人的零件取出。这时，零件已由1号吊钩转到2号吊钩，完成换吊钩工作。行车继续右移，在i2工位进行交换极杆工作。从图中分析可知，如两个吊钩的动作顺序颠倒，则运行后的结果截然不同。因此绘图时一定要注意这一问题。在it工位，1号吊钩所吊运的零件进行一次浸渍处理。 图8-30中实线表示为本次小程序所进行的动作。虚线所示为其他各小程序所进行的动作。这样可简化作图，只用一条行车运行曲线即可表达所有小程序中的动作。 多台行车自动线，由于每行车只完成其中一部分工步，因此，在不同的行车之间应进行零件的交换。如图8—31所示为两台单吊钩行车交换零件的一种方式。其中1号行车带有待交换的零件右移放入i3工位，左移将i2工位的零件取出，再左移至i1等工步进行处理。2号行车则左移将零件放入i2工位，右移至i3工位，将l号行车放入的零件取出，送至i4等其他工步进行处理，两台行车进行的零件交换是在i2及i3工位进行的。 ②行车运行曲线示例 为了更好地掌握行车运行曲线的作图方法，下面以镍一铜一镍一铬一步法电镀工艺自动线为例进行讨论。工艺流程见表8—22。假设水平速度为l5m/min，升降速度为l4m/min，升降高度为l.4m。 图8—32单台平行双钩行车运行曲线 设左侧吊钩为l号吊钩，右侧为2号吊钩。一个大程序由四个小程序组成。下面只讨论第一小程序，其他程序留待自己分析。 行车工作开始时初始位置为：2号吊钩吊有已镀好的零件位于工位1右侧上升位置;1号吊钩位于工位1下降位置。工作开始后，行车先在工位1交换极杆;前进至工位38交换{极杆，然后改变水平运动方向进行后退，在工位37交换极杆;在工位28至工位33由1号;吊钩对零件进行浸渍;在工位27换吊钩;2号吊钩在工位26至工位23对零件进行浸渍;l在工位22交换极杆;在工位18至工位17，由l号吊钩对零件进行浸渍;在工位16换吊钩;;在工位15对2号钩进行浸渍;在工位14交换极杆;在工位10、工位9由1号吊钩对零件进行浸渍;在工位8换吊钩;在工位7交换极杆;由l号吊钩在工位6至工位3对零件进行浸j渍;在工位2换吊钩，最后行车后退至1号吊钩位于工位1时停止，这时l号吊钩位于工位：1下降状态;2号吊钩位于工位1右侧上升位置，与行车初始状态完全相同，这时，行车完。成一个小程序全部动作。 2)行车运行程序编制基础 直线式自动电镀机的行车在自动控制系统的指挥下，自动完成各种预定的操作。这一过。程是按照预先编制的程序进行的。控制系统的类型不同，对程序编制要求也不同。但无论采用哪一种控制装置，都要先根据工艺要求及现场检测元件的位置，确定行车的动作程序，然;后再根据这一动作顺序，按控制器的具体要求来编制程序。对于不了解电镀工艺的其他专业-技术人员来说，正确确定行车的动作顺序尚有一定的困难，如果电镀专业技术人员能够加以协助，则会给行车运行程序编制工作带来很大的方便。另外，当电镀工艺改变后，一般行车运行程序也要改变，而改变电镀工艺在电镀生产中是经常出现的，所以，电镀专业技术人员掌握一定的编制程序的方法是很有必要的。下面讨论的内容是编写程序的基本知识，其范围只限于将其程序的动作顺序排列出来，具体的程序则应根据控制方式不同而由自控专业人员共同协助编出。 ①行车动作要想列出行车的动作顺序，就要先搞清怎样才算一个动作。前面已对自动线的控制装置进行了讨论，由讨论可知，信号输出机构每向控制单元输入一个信号，存储单元中的动作指令就要向后变化一步，从而发出了下一个动作命令。动作的改变与信号输入机构所发出的信号有直接关系，因此，可以用信号来确定行车动作，即行车在两个输入信号：之间所进行的操作称为一个行车动作。当自动线刚开始工作时，第一个输入信号是由主令开关提供的。正常工作时，输入信号则是由现场检测元件或定时检测元件发出。 根据电镀工艺的要求，一台行车工作过程中应有若干种动作。如行车水平运行有“前进”及“后退”两种;“延时”动作根据延时长短分为“延时1”，“延时2”……吊钩升降动作则是由行车种类确定，单吊钩行车只有“上升”和“下降”两种;平行双吊钩则有“l号钩升”，“1号钩降”，“2号钩升”，“2号钩降”四种。多台行车自动线，为了协调各行车间的动作，应设有同步动作。已完成工作的行车执行“同步”动作时，行车处于静止状态，等其他所有行车工作全部结束后，才同时进行下一个循环的动作。以上介绍的是目前使用的行车常用的动作，有的控制设备根据控制的需要，也可设置其他功能动作，应根据具体情况确定。 ②行车动作程序的编制将行车的各种动作，按电镀工艺顺序排列起来，就组成行车动作程序。当电镀工艺、镀槽排列、行车运行曲线等确定之后，即可着手进行程序的编制工作。编制程序前应先根据工艺要求，确定轨道上前进撞块与后退撞块的安装位置。再根据行车运行曲线图的顺序，将行车的动作逐个进行统计，列入动作顺序表中。应注意的是，在行车运行曲线图中，行车的延时、同步动作是无法直观看出的，应按工艺要求确定，编制过程不要将这些动作漏掉。在多工位槽中，因行车在不同小循环程序中，装入和取出零件的工位也不相同，所以编制程序时，常常出现多个“前进”或“后退”动作连续执行的情况。另外，由于一个大循环程序是由若干个小循环程序组成的，各小循环程序之间的动作顺序不完全相同。因此，一个完整的程序应包括所有的小程序。下面以平行双钩单行车自动线的动作程序为例加以讨论。 该自动线行车运行曲线如图8-34所示，其中各工步的工位数分别为一个、二个和四个，因此，一个大循环程序中应包括四个小循环。表8-23列出了第一个小程序的动作顺序。其中“l升、l降、2升、2降”分别表示l号、2号吊钩的升降动作;“进、退”表示行车的水平前进及后退;“延l”表示延时1;“同”表示同步动作。后面有关表格的规定亦与此表相同。由于一个大循环程序是由四个小循环程序组成，所以大循环程序的动作总数应为所有小循环程序动作数量之和。在单台平行双钩行车运行曲线例中其他小循环程序的动作数量与第一个循环程序动作数量相同，则一个大循环程序的动作总数为：117X4—468个。其他小循环程序除电解除油、镀铜、镀镍三个工步的动作顺序与第一个小循环程序略有不同外，其他工步则无区别，表8—24列出了电解除油槽中四个循环程序的动作顺序，镀铜、镀亮镍工步的区别可参照表8—24自行分析。 表8-23 平行双钩单行车自动线第一循环动作顺序 |
