焊接滾輪架的結構分析

1、防竄機械執行機構

焊件在滾輪架上的軸向竄動，其焊件本身是在作螺旋運動，如能采取措施，把焊接滾輪架焊件的左旋及時地改為右旋或將右旋改為左旋，直至焊件不再作螺旋運動為止。

目前，已有三種執行機構可完成此任務：

(1)頂升式執行機構

從動滾輪架地一側滾輪可以做升降運動，使焊件軸線發生偏移，同時也使焊件自重產生地軸向分量發生變化。這種調節方式其優點是調節靈敏度較高，缺點是制造成本高，體積大。

(2)偏移式執行機構

從動滾輪架的兩側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。這種調節方式其優點是靈敏度高，但最大的缺點是對滾輪的磨損太大。

(3)平移式執行機構

從動滾輪架的兩側滾輪可以同時垂直于焊件軸心線做水平移動，從而達到調節焊件軸心線以及調節滾輪軸線夾角的目的。這種調節方式其優點是穩定性好，制造成本低，結構簡單，不占用額外的安裝空間。

2、主動輪轉速控制

要做到使焊件無級調速的平穩旋轉，一般采用兩種驅動方式：直流調速和交流變頻調速。由于直流調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速。隨著電子技術的發展，交流變頻調速已經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節方便可靠，組合便利，建議采用主動輪單獨驅動的設計方案，即每個主動輪單獨利用一臺電動機和減速機構驅動。但是，這里要注意解決好各主動輪的同步問題，在選用電動機和減速機結構上要盡量選用特性一致且經過實測的使用。在驅動方式上建議使用一套驅動源，各個主動輪電動機并聯的方式。

3、焊件軸向竄動的檢測

焊件軸向竄動的檢測目的是要檢測出焊件在軸線方向上的竄動位移，從原理上說，可以采取在焊件筒壁側面檢測方式和在焊件端面檢測方式。筒壁側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，因此要求對焊件的受測端面進行加工。但對大型焊件來講，這種加工要求的精度越高，其困難和費用也就越大。能否降低對端面加工的要求，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是衡量防竄滾輪架是否實用的重要指標之一。

4、模糊控制

對于一個焊件，尤其對于一個大型焊件來說，要想確切地知道其檢測端面相對于其軸心線地垂直度和不平度是比較困難地。硬性規定其端面加工誤差不超過某值有時是不太現實地。在這種條件下，如何做到對不同的焊件都能達到防竄目的，甚至是零竄動，是關鍵之所在。

對于像防竄滾輪架這類控制系統來講，在影響焊件軸向竄動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到控制目的。模糊控制就是利用計算機模擬人的思維方式，按照人的操作規則進行控制，也就是利用計算機來實現人的控制經驗。模糊數學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系，再根據這些模糊關系及每一時刻過程變量的檢測值用模糊邏輯推理的方法得出該時刻的控制量。模糊化和精確控制是辨證的關系，計算機仿照人的思維進行模糊控制，而人的大腦重的控制經驗是由模糊條件語句構成的模糊控制規則。因此，需要把輸入信號由精確量轉化為模糊量。模糊化首先把輸入信號的采樣值轉化到相應論域上的一個點(量程變換)，然后再把它轉化為該論域上的一個模糊子集。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化為精確的控制量。

焊接滾輪架

焊接滾輪架

不過，對于受控焊件的檢測端面誤差大于防竄精度的控制系統來說，要實現焊件的防竄目的，僅用模糊控制論的方法來解決問題顯然是不夠的。因為焊件的端面誤差已經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引起的，計算機僅從送來的信號上是無法區別的，況且不同焊件的誤差尺寸和形狀都是不一樣的。

5、自適應控制

自適應控制具有修正本身特性參數以適應被控對象和擾動的動態特性變化的能力。在自適應系統中，我們采用的算法是“參數追蹤算法”。即計算機對送來的信號進行自動追蹤和預設動做閥值，這些參數在控制過程中都不是固定不變的。通俗一點說，就是先讓計算機記住焊件的端面形狀，然后再分辨出真正的竄動量。這樣以來問題就簡單了，只要做到對竄動量進行控制而對端面誤差不予理睬即可。順著這一思路，經過一段時間的調節，就可以做到焊件在其軸向上的“零竄動”。自適應過程的時間長短視焊件端面誤差而定，對于端面誤差在5mm的焊件，大約15min后即可把竄動量限制在±2mm以內，大約經過0.5h后即可做到使焊件保持“零竄動”。