焊接滚轮架的结构分析

1、防窜机械执行机构

焊件在滚轮架上的轴向窜动，其焊件本身是在作螺旋运动，如能采取措施，把焊接滚轮架焊件的左旋及时地改为右旋或将右旋改为左旋，直至焊件不再作螺旋运动为止。

目前，已有三种执行机构可完成此任务：

(1)顶升式执行机构

从动滚轮架地一侧滚轮可以做升降运动，使焊件轴线发生偏移，同时也使焊件自重产生地轴向分量发生变化。这种调节方式其优点是调节灵敏度较高，缺点是制造成本高，体积大。

(2)偏移式执行机构

从动滚轮架的两侧滚轮沿其垂直中心线可做同向偏移，以此改变滚轮与焊件的轴向摩擦分力。这种调节方式其优点是灵敏度高，但最大的缺点是对滚轮的磨损太大。

(3)平移式执行机构

从动滚轮架的两侧滚轮可以同时垂直于焊件轴心线做水平移动，从而达到调节焊件轴心线以及调节滚轮轴线夹角的目的。这种调节方式其优点是稳定性好，制造成本低，结构简单，不占用额外的安装空间。

2、主动轮转速控制

要做到使焊件无级调速的平稳旋转，一般采用两种驱动方式：直流调速和交流变频调速。由于直流调速存在着故障率高且成本也高的缺陷，因而选择了交流变频调速。随着电子技术的发展，交流变频调速已经完全能够满足各种吨位焊接滚轮架的需求。

为使焊接滚轮架的滚轮间距调节方便可靠，组合便利，建议采用主动轮单独驱动的设计方案，即每个主动轮单独利用一台电动机和减速机构驱动。但是，这里要注意解决好各主动轮的同步问题，在选用电动机和减速机结构上要尽量选用特性一致且经过实测的使用。在驱动方式上建议使用一套驱动源，各个主动轮电动机并联的方式。

3、焊件轴向窜动的检测

焊件轴向窜动的检测目的是要检测出焊件在轴线方向上的窜动位移，从原理上说，可以采取在焊件筒壁侧面检测方式和在焊件端面检测方式。筒壁侧面检测方式可以不受焊件端面误差的影响，但这种检测方式由于要去除筒壁的垂直旋转分量，再加上打滑、筒体表面粗糙、污物的影响，因此要制造出可靠的传感器来是不容易的。在焊件端面检测方式是目前贯用的检测方式，这种检测凡是不可避免地受到焊接焊件端面与其轴心线垂直方向上凹凸不平的影响，因此要求对焊件的受测端面进行加工。但对大型焊件来讲，这种加工要求的精度越高，其困难和费用也就越大。能否降低对端面加工的要求，就显得重要起来。比如，工艺要求焊件的轴向窜动量不大于±2mm，可是焊件的受测端面不平度却大于±2mm，在这种条件下能否做到防止焊件的轴向窜动是衡量防窜滚轮架是否实用的重要指标之一。

4、模糊控制

对于一个焊件，尤其对于一个大型焊件来说，要想确切地知道其检测端面相对于其轴心线地垂直度和不平度是比较困难地。硬性规定其端面加工误差不超过某值有时是不太现实地。在这种条件下，如何做到对不同的焊件都能达到防窜目的，甚至是零窜动，是关键之所在。

对于像防窜滚轮架这类控制系统来讲，在影响焊件轴向窜动的不确定因素很多的情况下，可以借助于模糊控制这种手段来达到控制目的。模糊控制就是利用计算机模拟人的思维方式，按照人的操作规则进行控制，也就是利用计算机来实现人的控制经验。模糊数学可以用来描述过程变量和控制作用量这类模糊概念及它们之间的关系，再根据这些模糊关系及每一时刻过程变量的检测值用模糊逻辑推理的方法得出该时刻的控制量。模糊化和精确控制是辨证的关系，计算机仿照人的思维进行模糊控制，而人的大脑重的控制经验是由模糊条件语句构成的模糊控制规则。因此，需要把输入信号由精确量转化为模糊量。模糊化首先把输入信号的采样值转化到相应论域上的一个点(量程变换)，然后再把它转化为该论域上的一个模糊子集。与模糊化相反，解模糊化过程就是将推理过程中得到的模糊控制作用转化为精确的控制量。

焊接滚轮架

焊接滚轮架

不过，对于受控焊件的检测端面误差大于防窜精度的控制系统来说，要实现焊件的防窜目的，仅用模糊控制论的方法来解决问题显然是不够的。因为焊件的端面误差已经大于防窜精度的要求，由传感器送来的偏移量究竟是由于焊件端面的误差造成的，还是由于焊件的轴向窜动引起的，计算机仅从送来的信号上是无法区别的，况且不同焊件的误差尺寸和形状都是不一样的。

5、自适应控制

自适应控制具有修正本身特性参数以适应被控对象和扰动的动态特性变化的能力。在自适应系统中，我们采用的算法是“参数追踪算法”。即计算机对送来的信号进行自动追踪和预设动做阀值，这些参数在控制过程中都不是固定不变的。通俗一点说，就是先让计算机记住焊件的端面形状，然后再分辨出真正的窜动量。这样以来问题就简单了，只要做到对窜动量进行控制而对端面误差不予理睬即可。顺着这一思路，经过一段时间的调节，就可以做到焊件在其轴向上的“零窜动”。自适应过程的时间长短视焊件端面误差而定，对于端面误差在5mm的焊件，大约15min后即可把窜动量限制在±2mm以内，大约经过0.5h后即可做到使焊件保持“零窜动”。