Popis pracovní komory
Pracovní komora je válcového tvaru, situovaná ve vertikální ose. Obsahuje pracovní stolek, který je umístěn na spodní části pracovního prostoru a po obvodu je topný koš pro odporový ohřev. Teplotně stínicí prvky jsou vyrobeny z molybdenových a nerezových plechů a jsou umístěny po obvodu a horní a dolní ploše pracovní komory.
Vstup do pracovní komory se provádí hydraulickým zdvihem zvonu pracovní komory. Celá pracovní komora je vyrobena z korozivzdorné oceli, je dvouplášťová a mezi plášti prochází chladicí voda. Horní a spodní část pracovní komory obsahuje vstupy pro odvod vzduchu do vývěv, připouštění inertních plynů, průchodky pro teplotní senzory a univerzální průchodky pro uživatelské využití.
Chlazení pracovní komory je třístupňové ( horní víko, recipient, spodní víko ), na každém chladicím výstupu je pak senzor měření teploty a průtoku chladicí vody.
Na spodní části pracovní komory je pak připevněn aktivně chlazený lapač teplých plynů z pracovní komory, na kterých jsou pak připojené vývěvy a měrky. Lapač obsahuje vakuově těsná dvířka, díky kterým lze jednoduše provádět čistění lapače od nečistot z pracovní komory bez nutnosti složité demontáže.
Evakuace pracovní komory a plynové hospodářství
Zařízení je vybaveno dvěma vývěvami. První je rotační olejová vývěva s čerpací rychlostí 35 m3/hod. a mezním vakuem < 0.5 Pa. Druhou vývěvou je vysoko vakuová difusní vývěva s čerpací rychlostí 2000 l/sec.. Ta zajišťuje dostatečnou čerpací rychlost a mezní vakuum < 1 x 10-3 Pa. Součástí vakuového systému jsou pak vakuové ventily a celo nerezové vakuové potrubí, doplněné těsněním Viton. Zařízení disponuje čtyřmi vakuovými měrkami a to měrkou pro měření kolem atmosférického tlaku ( - 100..+ 100 kPa ), dále dvěma thermo měrkami pro měření nízkého vakua ( Pirani ) a jednou vysoko vakuovou ionizační měrkou ( Penning ).
Zařízení disponuje systémem automatického připouštění nebo napouštění inertního plynu. Při napouštění plynu lze v pracovní komoře vytvořit i nízký přetlak ( < 0.6 Bar ). Napouštění se provádí skrze plynový ventil, který je doplněn mechanickým nastavením rychlosti průtoku. Dále je zařízení vybaveno elektronickým připouštěcím ventilem MFC, díky kterému lze připouštět plyn do pracovní komory v nízkém nebo vysokém vakuu a automaticky tak udržovat nominální hodnotu vakua ( vhodné například pro kapilární pájení ).
Vstup inertního plynu do pracovní komory je kontrolován senzorem tlaku. Dále je na vstupu plynu umístěn mechanický odlučovač nečistot, vody a oleje a regulátor tlaku.
Řídicí systém
Vakuová pec obsahuje řídicí systém, složený ze dvou základních částí. První část je řídicí PLC, ve kterém se provádějí všechny algoritmy a regulační výpočty a druhá část je operátorský panel, který zajišťuje komunikaci s obsluhou pece a logování dat do výrobního a servisního deníku. Operátorský panel je umístěn na pohyblivém panelu, připevněného ke kostře celé pece. Obsahuje barevný LCD displej s dotykovou obrazovkou, kde se nastavují a monitorují všechny procesy pece a dále mechanické tlačítka pro základní nastavení režimu pece a ovládání v poloautomatickém nebo ručním režimu pece.
Řídicí systém zajišťuje kompletní automatické ovládání všech prvků vakuové pece a to jak řízení evakuace pracovní komory, připouštění nebo napouštění inertního plynu, tak regulace teploty v pracovním prostoru.
Řídicí systém pracuje ve čtyřech základních režimech. První je označován jako režim otevření pracovní komory. V tomto režimu se pracovní komora zavzdušní nebo napustí inertním plynem ( lze nastavit ) na atmosférický tlak. Uzavře se chlazení pracovní komory, aby nedošlo k orosení a odblokuje se zdvih zvonu. V tomto režimu může operátor nakládat a vykládat vsázku. Další režim je označován jako Start procesu. V tomto režimu se spustí evakuace pracovní komory na nominální vakuum. Po dosažení se rozběhne řízení procesů podle zadané receptury, nebo se aktivuje poloautomatický či zcela ruční režim řízení všech procesů ( topení, nominální vakuum, připouštění inertních plynů,… ). Třetí základní režim je označován jako Odstavení zařízení. Tento režim zajišťuje bezpečné odstavení zařízení ( vychlazení pracovní komory, evakuace pracovní komory na odstavné vakuum ). Poslední režim je výchozí při zapnutí zařízení a je označován jako STOP. V tomto režimu se všechny prováděné procesy vypínají a zařízení se uvede do klidového stavu.
Měření teploty v peci zajišťují tři termočlánky typu „S“. Jeden je pevně umístěný v horní části pracovní komory v keramické kapiláře a dva jsou ve spodní části pece, které lze operátorem umístit přímo na vsázku.
Regulace topení se provádí skrze kaskádní PID regulátor, který obsahuje automatické doladění regulačních konstant v průběhu regulace teploty. Díky tomu je přesnost regulace teplotní křivky v maximálním rozsahu +/- 2 °C. Aktuální teplotu pro regulaci lze volitelně nastavit z příslušného termočlánku, nebo průměrováním několika termočlánků současně. Dále zařízení obsahuje funkce GSD a to jak pro kontrolu rozdílu aktuální teploty a teplotní křivky, rozdílu teplot zvolených termočlánků a dále rozdílu nominálního a aktuálního vakua v pracovní komoře.
Řídicí systém dále obsahuje kompletní výrobní deník, který ukládá všechny naměřené hodnoty ( Vakuum, teplota, výkon topení,… ) v reálném čase. Součástí je i servisní deník, který zaznamenává veškerou činnost řídicího systému a to jak mechanické, tak i úkony operátora.
V neposlední řadě je řídicí systém vybaven vzdálenou zprávou, pro externí komunikaci a logování dat do vzdáleného PC bez nutnosti dalších software.
Automatický režim procesů je řízen na základě operátorem přednastavených receptur. Do operátorského panelu lze uložit až 20 receptur, z niž každá obsahuje 16 kroků. V každém kroku lze nastavit nominální vakuum, nominální teplotu, čas kroku, GSD funkce, příslušný měřicí termočlánek pro regulaci teploty, režim řízení kroku ( plně automatický s možností ručního zásahu nebo ruční ), připouštění nebo napouštění inertního plynu a jeho průtok a informační signalizaci pro operátora s možností potvrzení řízení kroku.
Operátorský panel obsahuje několik graficky znázorněných oken, mezi kterými lze jednoduše listovat a provádět detailní monitoring a nastavení. Okna jsou rozdělena do několika základních skupin a to pro jejich zaměření. První okno je univerzální a zobrazuje základní proměnné a stav procesů vakuové pece. Dále operátorský panel obsahuje okno s graficky znázorněným schématem evakuačního a plynového rozvodu se stavy vývěv a ventilů, okno pro zobrazení regulace a rozložení teploty v pracovním prostoru pece, doplněné trendy pro sledování průběhu. V dalším okně pak lze nastavovat jednotlivé receptury a kroky těchto receptur a dále operátorský panel obsahuje okna pro výrobní deník.
Za zmínku stojí i servisní okno, které obsahuje nastavení a servisní kontrolu pro jednotlivé části zařízení jako je třeba kontrola a kalibrace vakuových měrek nebo teplotních senzorů ( termočlánky a senzory teploty přidružených systémů) , nastavení evakuačního agregátu včetně kontroly a automatického plánování údržby a podobně.
