焊接滾輪架的結(jié)構(gòu)分析

1、防竄機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)

焊件在滾輪架上的軸向竄動(dòng)，其焊件本身是在作螺旋運(yùn)動(dòng)，如能采取措施，把焊接滾輪架焊件的左旋及時(shí)地改為右旋或?qū)⒂倚臑樽笮敝梁讣辉僮髀菪\(yùn)動(dòng)為止。

目前，已有三種執(zhí)行機(jī)構(gòu)可完成此任務(wù)：

(1)頂升式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

從動(dòng)滾輪架地一側(cè)滾輪可以做升降運(yùn)動(dòng)，使焊件軸線發(fā)生偏移，同時(shí)也使焊件自重產(chǎn)生地軸向分量發(fā)生變化。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)靈敏度較高，缺點(diǎn)是制造成本高，體積大。

(2)偏移式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

從動(dòng)滾輪架的兩側(cè)滾輪沿其垂直中心線可做同向偏移，以此改變滾輪與焊件的軸向摩擦分力。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，但最大的缺點(diǎn)是對(duì)滾輪的磨損太大。

(3)平移式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

從動(dòng)滾輪架的兩側(cè)滾輪可以同時(shí)垂直于焊件軸心線做水平移動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)焊件軸心線以及調(diào)節(jié)滾輪軸線夾角的目的。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單，不占用額外的安裝空間。

2、主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速控制

要做到使焊件無級(jí)調(diào)速的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，一般采用兩種驅(qū)動(dòng)方式：直流調(diào)速和交流變頻調(diào)速。由于直流調(diào)速存在著故障率高且成本也高的缺陷，因而選擇了交流變頻調(diào)速。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速已經(jīng)完全能夠滿足各種噸位焊接滾輪架的需求。

為使焊接滾輪架的滾輪間距調(diào)節(jié)方便可靠，組合便利，建議采用主動(dòng)輪單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，即每個(gè)主動(dòng)輪單獨(dú)利用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。但是，這里要注意解決好各主動(dòng)輪的同步問題，在選用電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)結(jié)構(gòu)上要盡量選用特性一致且經(jīng)過實(shí)測的使用。在驅(qū)動(dòng)方式上建議使用一套驅(qū)動(dòng)源，各個(gè)主動(dòng)輪電動(dòng)機(jī)并聯(lián)的方式。

3、焊件軸向竄動(dòng)的檢測

焊件軸向竄動(dòng)的檢測目的是要檢測出焊件在軸線方向上的竄動(dòng)位移，從原理上說，可以采取在焊件筒壁側(cè)面檢測方式和在焊件端面檢測方式。筒壁側(cè)面檢測方式可以不受焊件端面誤差的影響，但這種檢測方式由于要去除筒壁的垂直旋轉(zhuǎn)分量，再加上打滑、筒體表面粗糙、污物的影響，因此要制造出可靠的傳感器來是不容易的。在焊件端面檢測方式是目前貫用的檢測方式，這種檢測凡是不可避免地受到焊接焊件端面與其軸心線垂直方向上凹凸不平的影響，因此要求對(duì)焊件的受測端面進(jìn)行加工。但對(duì)大型焊件來講，這種加工要求的精度越高，其困難和費(fèi)用也就越大。能否降低對(duì)端面加工的要求，就顯得重要起來。比如，工藝要求焊件的軸向竄動(dòng)量不大于±2mm，可是焊件的受測端面不平度卻大于±2mm，在這種條件下能否做到防止焊件的軸向竄動(dòng)是衡量防竄滾輪架是否實(shí)用的重要指標(biāo)之一。

4、模糊控制

對(duì)于一個(gè)焊件，尤其對(duì)于一個(gè)大型焊件來說，要想確切地知道其檢測端面相對(duì)于其軸心線地垂直度和不平度是比較困難地。硬性規(guī)定其端面加工誤差不超過某值有時(shí)是不太現(xiàn)實(shí)地。在這種條件下，如何做到對(duì)不同的焊件都能達(dá)到防竄目的，甚至是零竄動(dòng)，是關(guān)鍵之所在。

對(duì)于像防竄滾輪架這類控制系統(tǒng)來講，在影響焊件軸向竄動(dòng)的不確定因素很多的情況下，可以借助于模糊控制這種手段來達(dá)到控制目的。模糊控制就是利用計(jì)算機(jī)模擬人的思維方式，按照人的操作規(guī)則進(jìn)行控制，也就是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)。模糊數(shù)學(xué)可以用來描述過程變量和控制作用量這類模糊概念及它們之間的關(guān)系，再根據(jù)這些模糊關(guān)系及每一時(shí)刻過程變量的檢測值用模糊邏輯推理的方法得出該時(shí)刻的控制量。模糊化和精確控制是辨證的關(guān)系，計(jì)算機(jī)仿照人的思維進(jìn)行模糊控制，而人的大腦重的控制經(jīng)驗(yàn)是由模糊條件語句構(gòu)成的模糊控制規(guī)則。因此，需要把輸入信號(hào)由精確量轉(zhuǎn)化為模糊量。模糊化首先把輸入信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn)化到相應(yīng)論域上的一個(gè)點(diǎn)(量程變換)，然后再把它轉(zhuǎn)化為該論域上的一個(gè)模糊子集。與模糊化相反，解模糊化過程就是將推理過程中得到的模糊控制作用轉(zhuǎn)化為精確的控制量。

焊接滾輪架

焊接滾輪架

不過，對(duì)于受控焊件的檢測端面誤差大于防竄精度的控制系統(tǒng)來說，要實(shí)現(xiàn)焊件的防竄目的，僅用模糊控制論的方法來解決問題顯然是不夠的。因?yàn)楹讣亩嗣嬲`差已經(jīng)大于防竄精度的要求，由傳感器送來的偏移量究竟是由于焊件端面的誤差造成的，還是由于焊件的軸向竄動(dòng)引起的，計(jì)算機(jī)僅從送來的信號(hào)上是無法區(qū)別的，況且不同焊件的誤差尺寸和形狀都是不一樣的。

5、自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制具有修正本身特性參數(shù)以適應(yīng)被控對(duì)象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性變化的能力。在自適應(yīng)系統(tǒng)中，我們采用的算法是“參數(shù)追蹤算法”。即計(jì)算機(jī)對(duì)送來的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)追蹤和預(yù)設(shè)動(dòng)做閥值，這些參數(shù)在控制過程中都不是固定不變的。通俗一點(diǎn)說，就是先讓計(jì)算機(jī)記住焊件的端面形狀，然后再分辨出真正的竄動(dòng)量。這樣以來問題就簡單了，只要做到對(duì)竄動(dòng)量進(jìn)行控制而對(duì)端面誤差不予理睬即可。順著這一思路，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)節(jié)，就可以做到焊件在其軸向上的“零竄動(dòng)”。自適應(yīng)過程的時(shí)間長短視焊件端面誤差而定，對(duì)于端面誤差在5mm的焊件，大約15min后即可把竄動(dòng)量限制在±2mm以內(nèi)，大約經(jīng)過0.5h后即可做到使焊件保持“零竄動(dòng)”。