防竄焊接滾輪架竄動(dòng)檢測(cè)及防竄控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)含全套CAD圖紙

1、目 錄 摘 要IAbstractII1.緒 論11.1 國(guó)內(nèi)外焊接滾輪架發(fā)展現(xiàn)狀11.2課題的研究?jī)?nèi)容及意義22.防竄焊接滾輪架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理22.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22.2 系統(tǒng)的工作原理23.筒體軸向竄動(dòng)的理論分析33.1 焊接過(guò)程中常出現(xiàn)的一些問(wèn)題33.2 軸向竄動(dòng)的主要原因43,3 滾輪架簡(jiǎn)體軸向竄動(dòng)機(jī)理43.4 焊件不發(fā)生軸向竄動(dòng)的充分條件64.筒體軸向竄動(dòng)的檢測(cè)、調(diào)節(jié)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)74.1 軸向竄動(dòng)檢測(cè)74.2 調(diào)節(jié)方式的選擇84.3 調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)原理94.4 升降裝置的選型105.系統(tǒng)控制部分125.1 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)12 PLC控制器12步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型1

2、65.1.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選用205.1.4 聯(lián)軸器的選擇215.1.5 位移傳感器選型22 限位開關(guān)選型22 控制面板的設(shè)計(jì)225.2 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)235.2.1 防竄控制模式選擇23主程序控制圖24 梯形圖程序256.總 結(jié)29參考文獻(xiàn)30摘 要 焊接滾輪架是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配一種輔助裝置。在大厚壁、大型化、高容量、耐磨蝕的鍋爐、石油、化工壓力容器的焊接過(guò)程中，由于筒體的幾何形狀的不規(guī)則（偏離理想回轉(zhuǎn)體）和焊接滾輪架的制造安裝誤差等原因，筒體在滾輪架上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)不可避免的發(fā)生軸向竄動(dòng)，從而影響環(huán)縫的焊接質(zhì)量。本課題從理論上深入分析了筒體在焊接過(guò)程中產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因，分

3、析了筒體軸向位移的調(diào)節(jié)機(jī)理，同時(shí)提出了采用螺旋升降裝置和步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)，用PLC控制器以脈沖控制的方式使步進(jìn)電機(jī)精準(zhǔn)的控制升降臺(tái)的上升和下降的位移。此防竄焊接控制系統(tǒng)有效地解決了窄間隙埋弧焊、內(nèi)壁堆焊的問(wèn)題，智能化控制焊接過(guò)程中出現(xiàn)的軸向竄動(dòng)，此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了精密化、大型化、數(shù)字化、智能化等優(yōu)點(diǎn)。不僅提高了生產(chǎn)效率而且確保批量生產(chǎn)過(guò)程中焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，節(jié)省因竄動(dòng)進(jìn)行人工調(diào)節(jié)的時(shí)間，減少勞動(dòng)力，提高焊接的精度和質(zhì)量，降低成本。 關(guān)鍵詞:竄動(dòng)理論分析 竄動(dòng)檢測(cè) 調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 硬件部分設(shè)計(jì) 軟件部分設(shè)計(jì) Abstract Welding roller bed is in the welding prod

4、uction and welding process to match an auxiliary device The Welding and Production in the big Thick-Cliff、The Large-Scale、High-Content、Endure-Ablation of the pressure vessel of the Boiler、Oil、chemical,because of reason of the abnormity of geometry-form of the cylinder (departure ideal gyration objec

5、t)and the error of the manufacture-installation ,the cylinder wheel on the roller bed,inevitably it will occur axial drifting,so that affect the welding quality. This topic of cylinder were analyzed theoretically in the welding process to produce axial channeling move, the main reason of the regulat

6、ion mechanism of cylinder axial displacement are analyzed, at the same time puts forward adopting spiral lifting gear and step motor driving, PLC controller to control by means of pulse to make precise stepper motor control displacement of the rise and fall of the lifting platform. The anti channeli

7、ng welding control system can effectively solve the narrow gap submerged arc welding, the welding problem, intelligent control in the welding process of the axial channeling move, this design implements the motors, large-scale, digital and intelligent advantages. Not only improves the production eff

8、iciency and ensure the stability of welding quality in mass production process, save for channeling manually adjust time, reduce the labor force, improve the accuracy of welding and quality, reduce costs.Key words: Dynamic analysis The axial dynamic detection Adjust the actuator The hardware part of

9、 the design Software part design1 緒 論1.1 國(guó)內(nèi)外焊接滾輪架發(fā)展現(xiàn)狀近年來(lái)，隨著我國(guó)改革開放進(jìn)程的深化，隨著中外合作合作生產(chǎn)和引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品日益增多，促進(jìn)了我國(guó)焊接結(jié)構(gòu)用量的迅速增加。尤其是為滿足我國(guó)石油、化工、交通、能源等工業(yè)的迅猛發(fā)展，大厚壁、大型化、高容量、耐磨蝕、耐動(dòng)載的鍋爐、石油、化工壓力容器的用量更是日益增加，其接頭的焊接質(zhì)量要求也越來(lái)越高，并且在實(shí)際生產(chǎn)中要求有較高的生產(chǎn)效率。 防竄焊接滾輪架就是在上述焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化，自動(dòng)化，有利于提高裝配焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)效率提高的一種輔助裝置和設(shè)備。焊接滾

10、輪架是借助主動(dòng)滾輪與焊件之間的摩接力帶動(dòng)焊件旋轉(zhuǎn)的變位機(jī)械。在筒形工件內(nèi)外環(huán)縫的焊接中，組合式焊接滾輪架逐漸取代長(zhǎng)軸式、固定式等焊接滾輪架，獲得了廣泛的應(yīng)用，但如何合理的控制其焊接時(shí)的軸向竄動(dòng)及主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速仍值得分析。組臺(tái)式焊接滾輪架主要由主動(dòng)輪座、從動(dòng)輪座、支架三部分組成。支架相當(dāng)于機(jī)座，輪座坐在其上對(duì)工件起支承作用，其中主動(dòng)輪座還起驅(qū)動(dòng)作用。這三部分自成獨(dú)立單元，人們可利用其數(shù)量的協(xié)調(diào)變化組合成能驅(qū)動(dòng)各種長(zhǎng)度、各種直徑、不同重量筒形工件的焊接滾輪架。但是，作為標(biāo)準(zhǔn)組臺(tái)，是由兩個(gè)支架和四個(gè)輪座組成的，其中至少有一個(gè)輪座是主動(dòng)輪座。我國(guó)在1990年頒布的焊接滾輪架的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ/T3300

11、3-1990）中規(guī)定：主動(dòng)滾輪的圓周速度應(yīng)在660m/h范圍內(nèi)無(wú)級(jí)可調(diào)，速度波動(dòng)量按不同的焊接工藝要求，要低于±5±10，滾輪轉(zhuǎn)速應(yīng)穩(wěn)定、均勻，不允許有爬行現(xiàn)象。按GB150規(guī)定制造的筒體類工件在防軸向竄動(dòng)滾輪架上進(jìn)行焊接時(shí)，在整個(gè)焊接過(guò)程中允許工件的軸向竄動(dòng)量為±3mm。國(guó)外于20世紀(jì)80年代中期推出的防止焊件軸向竄動(dòng)焊接滾輪架，能將焊件的竄動(dòng)量控制在±2mm以內(nèi)。我國(guó)近年來(lái)也有個(gè)別工廠生產(chǎn)過(guò)防竄動(dòng)滾輪架，但在實(shí)用性和可靠性方面，與國(guó)外產(chǎn)品相比還存在著差距。國(guó)外在80年代初期研制開發(fā)了一種防止工件軸向竄動(dòng)的焊接滾輪架。如瑞典伊薩（ESAB）、意大利安莎

12、多（ANSALDO）和英國(guó)（BODE）公司等都推出了這種產(chǎn)品。國(guó)外所研制的防軸向竄動(dòng)焊接滾輪架與國(guó)內(nèi)常規(guī)的焊接滾輪架相比，增加了一套高可靠度的軸向位移自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在焊接過(guò)程中能同步調(diào)節(jié)筒體的姿態(tài)，使焊接過(guò)程可靠實(shí)施，大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)可得到高質(zhì)量的焊接接頭。相比國(guó)外，我國(guó)防軸竄焊接滾輪架的研制還處于初始階段，據(jù)調(diào)查，至今國(guó)內(nèi)尚無(wú)正式廠家能夠制造抽比較成熟的產(chǎn)品，生產(chǎn)中主要是依靠引進(jìn)國(guó)外的設(shè)備，如蘭州石油化工機(jī)械廠、哈爾濱鍋爐廠、齊齊哈爾第一重型機(jī)械廠等，都是從國(guó)外引進(jìn)的防軸向竄動(dòng)的焊接滾輪架。這樣，一方面要花費(fèi)大量的外匯，另一方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的焊接生產(chǎn)需要。1.2課題的研

13、究?jī)?nèi)容及意義 本課題主要研究的內(nèi)容是： 深入分析出現(xiàn)竄動(dòng)的原因以及竄動(dòng)機(jī)理； 設(shè)計(jì)防竄滾輪架控制系統(tǒng)（包括控制部分軟硬件、梯形圖、電氣原理）；焊接滾輪架的軸向竄動(dòng)問(wèn)題一直是各大企業(yè)及各使用者所關(guān)心的重要問(wèn)題，本課題能從理論上有效的解決焊接滾輪架在焊接過(guò)程中出現(xiàn)軸向竄動(dòng)的問(wèn)題，提高焊縫的精度和質(zhì)量；同時(shí)也提高我自己在這方面的知識(shí)。2 防竄焊接滾輪架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防竄滾輪架系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)滾輪架，從動(dòng)滾輪架，調(diào)節(jié)裝置，電氣控制系統(tǒng)，PLC，步進(jìn)電機(jī)等組成。主動(dòng)滾輪架的滾輪旋轉(zhuǎn)采用交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)、變頻調(diào)速，具有調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑性好等特點(diǎn)；從動(dòng)滾輪架裝置是由底座、滾

14、輪、滾輪座、防竄滾輪裝置等組成，其底座固定；防竄滾輪裝置由從動(dòng)滾輪裝置和升降機(jī)構(gòu)組成，升降機(jī)構(gòu)包括蝸輪絲桿升降機(jī)構(gòu)、升降限位開關(guān)等。采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)的升降，根據(jù)位移傳感器檢測(cè)到的工件軸向竄動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)糾正工件的軸向竄動(dòng)。主要用于管道、容器、鍋爐、油罐等重型圓筒形工件的裝配與焊接。若對(duì)從動(dòng)滾輪的高度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后還可進(jìn)行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。2.2 系統(tǒng)的工作原理 本設(shè)計(jì)防竄焊接滾輪架為四輪組合的可自動(dòng)調(diào)心型，驅(qū)動(dòng)輪采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用變頻器改變電動(dòng)機(jī)的電壓、頻率來(lái)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速使?jié)L輪線速度在6-60m/h之間可無(wú)級(jí)調(diào)速，以滿足不同焊件的工藝要求。系統(tǒng)運(yùn)行后，先手動(dòng)方式調(diào)整從

15、動(dòng)輪的高度，使工件的軸線與滾輪盡量在同一水平面上并平行，以節(jié)省自動(dòng)調(diào)整時(shí)間。然后啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，進(jìn)入自動(dòng)調(diào)整狀態(tài)。電氣控制系統(tǒng)是由PLC作為控制器，如圖1所示，由位移傳感器檢測(cè)，通過(guò)PLC讀取位移傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)出工件的軸向竄動(dòng)方向，竄動(dòng)速度和竄動(dòng)量的大小，為了始終保持工件達(dá)到最小平衡竄動(dòng)量，PLC控制箱內(nèi)的控制器經(jīng)過(guò)計(jì)算、歷史比較、邏輯判斷，D/A轉(zhuǎn)換把結(jié)果輸出給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸桿蝸輪絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使調(diào)節(jié)裝置升、降以克服工件軸向竄動(dòng)力，并使工件向相反的方向竄動(dòng)，最終達(dá)到工件的動(dòng)態(tài)平衡。絲杠的兩端加上限位開關(guān)，來(lái)限制升降裝置的最大升降高度，其允許

16、的最大范圍由設(shè)計(jì)而定。位移傳感器裝在伸縮桿上，伸縮桿另一頭由裝在從動(dòng)輪上的螺釘槽上螺釘?shù)乃删o控制。筒體左右兩端分別裝有位移傳感器和左右微動(dòng)式限位開關(guān)，其安裝方法相同。左右微動(dòng)式限位開關(guān)是為了防止筒體突然竄動(dòng)量很大而導(dǎo)致無(wú)法焊接的問(wèn)題。 控制系統(tǒng)電氣原理圖13 筒體軸向竄動(dòng)的理論分析3.1 焊接過(guò)程中常出現(xiàn)的一些問(wèn)題 (1)當(dāng)筒體的形狀是規(guī)則的圓柱體，但滾輪架的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的安裝不在同一水平線上時(shí)，滾輪對(duì)簡(jiǎn)體也會(huì)產(chǎn)生軸向外力的作用使筒體出現(xiàn)向安裝的滾輪較低的方向竄動(dòng)。如圖3.1所示。故其產(chǎn)生的軸向外力可以是簡(jiǎn)體重力G的軸向分量 式中： 為支承角，為摩擦系數(shù)。 (2)當(dāng)簡(jiǎn)體的形狀是規(guī)則的圓柱體，

17、但滾輪架的2個(gè)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的軸線在水平面內(nèi)不平行(呈喇叭形狀)，2個(gè)滾輪也會(huì)對(duì)簡(jiǎn)體產(chǎn)生軸向外力使筒體出現(xiàn)軸向竄動(dòng)。故由圖3.2分析得水平向右的軸向力 (3)當(dāng)簡(jiǎn)體的形狀是規(guī)則的圓柱體，3個(gè)滾輪的安裝都在同一水平面上，而另外的一個(gè)滾輪卻不在同一平面內(nèi)，滾輪架運(yùn)行時(shí)，滾輪對(duì)簡(jiǎn)體產(chǎn)生軸向外力使筒體出現(xiàn)軸向竄動(dòng)。故由圖3.3分析得水平向左的軸向力 圖3.1 圖3.2 圖3.33.2 軸向竄動(dòng)的主要原因綜上所述，影響焊件做軸向竄動(dòng)的主要原因是滾輪各軸線與焊件軸線的平行度。焊接滾輪架的制造安裝誤差已有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，誤差的具體內(nèi)容有滾輪的跨距、支承距、對(duì)角線長(zhǎng)度、高度和偏角等允差，最終表現(xiàn)為螺旋角，因此筒

18、體的軸向運(yùn)動(dòng)往往是不可避免的。由于制造、安裝等原因，滾輪和工件之間存在的螺旋角是工件產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在因素。因此，在制造和使用焊接滾輪架時(shí)，首先要盡量做到：主、從滾輪架都位于同一中心線上。各滾輪的軸線都在一個(gè)水平面內(nèi)且相互平行。滾輪間距相等。3,3 滾輪架簡(jiǎn)體軸向竄動(dòng)機(jī)理滾輪架至少有四個(gè)滾輪支承一個(gè)筒體從理論上講，四個(gè)滾輪與筒體的接觸線都應(yīng)在同一平面且為平行線但實(shí)際情況是，由于制造和安裝精度等原因，四個(gè)滾輪的高度不可能完全相等，筒體一端兩滾輪的距離與筒體另一端兩滾輪間的距離也不可能完全相等，每個(gè)滾輪的軸線不可能都與筒體的中心線平行，以上任何一個(gè)因素都會(huì)使某一滾輪的軸線與筒體的中心線不平行而成為

19、異面直線當(dāng)它們接觸時(shí)，只能是點(diǎn)接觸如圖3.4所示：滾輪與工件的幾何關(guān)系圖3.4設(shè)接觸點(diǎn)為，過(guò)點(diǎn)作簡(jiǎn)體的切平面，交線n則為簡(jiǎn)體的母線，直線m為滾輪上過(guò)點(diǎn)的母線，m，n夾角為 ，m在切平面上投影為， 與n的夾角為，該角定義為螺旋角，與m的夾角為y，稱為軸偏角，這樣滾輪和簡(jiǎn)體的相對(duì)關(guān)系可由， 來(lái)描述如果角不為零，滾輪和簡(jiǎn)體的接觸點(diǎn)一定在滾輪的端面上由于滾輪約束在滾輪座上，只有圍繞軸線旋轉(zhuǎn) 。如果簡(jiǎn)體和滾輪接觸點(diǎn)處產(chǎn)生純滾動(dòng)，那么接觸點(diǎn)處簡(jiǎn)體和滾輪的線速度應(yīng)該相等，其方向?yàn)闈L輪過(guò)切點(diǎn)的切線方向，該切線在簡(jiǎn)體的切平面內(nèi)，由于簡(jiǎn)體沒有約束，簡(jiǎn)體的運(yùn)動(dòng)速度可分解為旋轉(zhuǎn)速度和軸向速度，由于，是在切平面內(nèi)的投影

20、，根據(jù)幾何三垂線定理知，又因，所以 。設(shè)所討論的為第j個(gè)滾輪，則有 (1)可見螺旋角是簡(jiǎn)體軸向竄動(dòng)的內(nèi)在因素很顯然四個(gè)滾輪與簡(jiǎn)體的關(guān)系不一定完全一致。設(shè)四個(gè)滾輪與簡(jiǎn)體的螺旋角分別為，則簡(jiǎn)體相對(duì)于四個(gè)滾輪的軸向速度分別為，但是由于簡(jiǎn)體可看作是剛體，其相對(duì)四個(gè)滾輪的軸向速度應(yīng)相等對(duì)于某一個(gè)滾輪，它的和簡(jiǎn)體的軸向速度不相同，則滾輪和簡(jiǎn)體之間一定會(huì)產(chǎn)生軸向摩擦力分量如果摩擦力大于最大摩擦力則產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，如果小于最戈摩擦力，則通過(guò)彈性滑動(dòng)使兩者的運(yùn)動(dòng)加以協(xié)調(diào)。彈性滑動(dòng)的原因是由于物體在受力時(shí)要產(chǎn)生局部形變乜假設(shè)簡(jiǎn)體與滾輪的中心線相互平行，不存在螺旋角，若簡(jiǎn)體受到軸向力 ，則簡(jiǎn)體產(chǎn)生的軸向彈性滑動(dòng)為，其

21、中E為彈性滑動(dòng)率，N為壓力，f為摩擦系數(shù)，為簡(jiǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度簡(jiǎn)體和滾輪之間的協(xié)調(diào)關(guān)系為 （2）簡(jiǎn)體的軸向速度恒定時(shí)，四個(gè)滾輪對(duì)簡(jiǎn)體的軸向力代數(shù)和應(yīng)等于笨由于式(2)中對(duì)四個(gè)滾輪皆相同，所以有 （3）將式(2)代入式(3)得簡(jiǎn)體的軸向速度； （4）式(4)中是滾輪架的固有特性，稱簡(jiǎn)體螺旋運(yùn)動(dòng)的螺旋率，由式(4)得 （5）3.4 焊件不發(fā)生軸向竄動(dòng)的充分條件 下圖一標(biāo)準(zhǔn)組合的焊接滾輪架示意圖，當(dāng)焊件、滾輪都是一理想圓柱體且各滾輪尺寸一致，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線AA,BB在同一水平面內(nèi)并平行焊件軸線OO時(shí)，則主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)焊件是，作用在焊件上的力和從動(dòng)輪作用到焊件上的力均為圓周力，焊件繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，不會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)。

22、當(dāng)這一條件受到破壞，則焊件自重以及主動(dòng)輪、從動(dòng)輪與焊件的接觸處便會(huì)產(chǎn)生軸向分力，但該力僅是焊件軸向竄動(dòng)的必要條件，因個(gè)滾輪對(duì)焊件雖有軸向力的作用，焊件本身也會(huì)產(chǎn)生自重的軸向分量，但力向有正反，當(dāng)其合力滿足（j=1,2,3,4）焊件仍會(huì)有軸向竄動(dòng)。因此，使焊件不發(fā)生軸向竄動(dòng)的充分條件是 焊接滾輪架和筒體圖3.51-主動(dòng)滾輪 2-從動(dòng)滾輪 3-筒體4 筒體軸向竄動(dòng)的檢測(cè)、調(diào)節(jié)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 軸向竄動(dòng)檢測(cè)我們的目的是要檢測(cè)出焊件在軸線方向上的竄動(dòng)位移，從原理上說(shuō)，可以采取在焊件筒壁側(cè)面檢測(cè)方式和在焊件端面檢測(cè)方式。筒壁側(cè)面檢測(cè)方式可以不受焊件端面誤差的影響，但這種檢測(cè)方式由于要去除筒壁的垂直旋

23、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(lái)是不容易的。在焊件端面檢測(cè)方式是目前貫用的檢測(cè)方式，這種檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、易行，只要讓傳感器利用彈簧力頂住筒體端面，跟隨焊件的軸向竄動(dòng)即可。但這種檢測(cè)方式不可避免地受到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(cè)端面進(jìn)行加工。但對(duì)大型焊件來(lái)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(lái)。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(cè)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

24、一。對(duì)滾輪架本身來(lái)說(shuō)，在端面誤差很大的情況下，檢測(cè)裝置檢測(cè)到的數(shù)據(jù)即使能保證防竄在允許波動(dòng)的范圍以內(nèi)，但如果使用焊接設(shè)備機(jī)頭部分沒有自動(dòng)跟蹤裝置的話，最終焊接出來(lái)的焊縫是“S” 形的，這種結(jié)果我們只能判定為不合格，所以我們要盡最大可能消除端面誤差。為此提出了檢測(cè)工件中心位置的方案。要解決這一問(wèn)題并不困難，在檢測(cè)焊件中心位置不變的前提下，只要在檢測(cè)的過(guò)程中能避免如上所說(shuō)的端面加工誤差造成的影響就可以了。因此我們可以采用簡(jiǎn)單加工固定法，即使用一個(gè)小的平板。至于平板面積只需要根據(jù)焊件實(shí)際情況來(lái)定，設(shè)法固定在焊件的中心位置即可。當(dāng)然條件是要使平板和焊件的軸線基本垂直。總的來(lái)說(shuō)，使檢測(cè)裝置檢測(cè)的是一個(gè)基

25、本垂直于焊件軸線的平面，而不是在加工的圓周上就基本可以了。4.2 調(diào)節(jié)方式的選擇 實(shí)際上，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)滾輪架的一側(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)生的軸向分量發(fā)生變化，如下圖4.1。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)偏轉(zhuǎn)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轉(zhuǎn)，以此改變滾輪與焊件的軸向摩擦分力，如下圖4.2。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點(diǎn)是

26、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，如下圖4.3。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(jiǎn)單，不占用額外的安裝空間。 升降式調(diào)節(jié)圖4.1 平移式調(diào)節(jié)圖4.2 偏轉(zhuǎn)式調(diào)節(jié)圖4.3 綜上所述，系統(tǒng)運(yùn)行后，很多時(shí)候會(huì)因?yàn)檎{(diào)整反應(yīng)不夠靈敏，連續(xù)工作的情況下甚至?xí)o(wú)法阻止工件的軸向竄動(dòng)趨勢(shì)，最終導(dǎo)致工件竄出安全區(qū)域。所以從調(diào)節(jié)的靈敏度來(lái)看,由于筒體重力可自然消除舉升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)間隙,因此在三種調(diào)節(jié)方式中以升降式為優(yōu),而平移式和偏轉(zhuǎn)式機(jī)構(gòu)均需采取專門措施來(lái)

27、消除其傳動(dòng)鏈上的往復(fù)間隙,特別是低速級(jí)的間隙。因此選擇升降式調(diào)節(jié)方式。4.3 調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)原理 要改變簡(jiǎn)體的軸向運(yùn)動(dòng)速度，除改變簡(jiǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度以外，更重要的是要調(diào)節(jié)滾輪架的螺旋率螺旋率是由四個(gè)滾輪與簡(jiǎn)體的螺旋角所決定，通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)滾輪與簡(jiǎn)體的相對(duì)位置，可以有效地控制滾輪架的螺旋率如圖4.4所示，將從動(dòng)輪之一放置升降裝置上，當(dāng)升降臺(tái)上升到時(shí)，滾輪的中心C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 圖4.4點(diǎn)，簡(jiǎn)體的中心由點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 點(diǎn)，而主動(dòng)輪處簡(jiǎn)體橫截面的中心沒有發(fā)生變化，軸向投影仍在點(diǎn)這樣，簡(jiǎn)體的軸線位置發(fā)生相對(duì)改變，改變量可用軸偏位移矢量表示，由于右側(cè)從動(dòng)輪的位置沒有發(fā)生變化所以在筒體的位置發(fā)生變化時(shí)，簡(jiǎn)體中心與右側(cè)從

28、動(dòng)輪的中心距保持恒定也就是說(shuō)，簡(jiǎn)體中心的運(yùn)動(dòng)軌跡是以右側(cè)從動(dòng)輪為圓點(diǎn)，筒體和滾輪半徑之和為半徑的圓弧。在一般調(diào)節(jié)過(guò)程中，軸偏位移矢量都很小，可近似認(rèn)為與垂直筒體軸線發(fā)生變化后,與兩側(cè)滾輪形成附加螺旋角，其大小為 (6) (7)其中，為主動(dòng)滾輪與從動(dòng)滾輪問(wèn)的距離,一般情況下使用的滾輪架中心角都為60。，所以的大小為的一半。 (8)設(shè)分別為左邊和右邊滾輪與筒體的初始螺旋角，據(jù)式(4)簡(jiǎn)體軸線發(fā)生偏移后，軸向速度為： (9)當(dāng)軸偏移變化時(shí)可以改變軸向速度，可以看出軸偏位移可以增加也可以減小軸向速度,要有效控制軸向速度，必須正確選擇軸偏位移矢量，由于螺旋角都很小，可將式(9)近似為 (10) 由圖2推

29、導(dǎo)出升降裝置的位移與附加螺旋角的關(guān)系，它們之間的函數(shù)關(guān)系較為復(fù)雜，由于實(shí)際控制中螺旋角的變化范用較小，可近似認(rèn)為升降裝置的位移增量與附加螺旋角成線性關(guān)系，其比例系數(shù)與滾輪直徑 d，筒體直徑D，滾輪架中心角a有關(guān)為 （11）由式(4)、式(10)和式(11)可得： （12）令，則有： （13）舉升機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)速 與螺旋千斤頂?shù)奈灰频年P(guān)系為 （14）其中，與升降裝置傳動(dòng)比和絲桿螺距等有關(guān)。由式(13)和式(14)可得： (15)其中，設(shè)軸竄位移為y，由式(15)可寫出舉升機(jī)構(gòu)及滾輪架的傳遞函數(shù)為4.4 升降裝置的選型 型號(hào)：各參數(shù)意義：2.5：承載能力2.5噸 。1：結(jié)構(gòu)形式絲桿不旋轉(zhuǎn)，只作軸向移動(dòng)

30、。A：絲桿（或螺母）在安裝底腳上面。：絲桿頭部為法蘭盤型。500：行程 。F：防旋轉(zhuǎn)型Z：帶防護(hù)罩型此螺旋升降機(jī)是由蝸輪蝸桿，箱體，軸承，絲杠等零部件組成。工作原理為：電機(jī)或者手動(dòng)驅(qū)動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪減速旋轉(zhuǎn)，蝸輪內(nèi)腔加工為內(nèi)螺紋，驅(qū)動(dòng)絲杠上下移動(dòng)，由于內(nèi)部有蝸輪蝸桿，絲杠的減速作用，達(dá)到放大推力的作用。主要性能參數(shù)如下：最大起升力（KN）25絲桿每100mm的重量（Kg）0.45絲桿螺紋尺寸Tr30×6提升速度（m/mm）0.188最大拉力（KN）25蝸桿轉(zhuǎn)速（r/min）750蝸桿蝸輪傳動(dòng)比1：6潤(rùn)滑劑蝸輪蝸桿油蝸桿每轉(zhuǎn)行程（mm）1.0潤(rùn)滑脂量（Kg）0.1滿載時(shí)蝸桿扭矩

31、（N.m）18最大使用功率（KW）0.55效率（）22不加行程的重量（Kg）7.3功能特點(diǎn)：通過(guò)驅(qū)動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)絲杠的上下移動(dòng)，達(dá)到推拉或者頂升的作用。 自鎖性能普通齒絲杠電動(dòng)推桿和螺旋升降機(jī)，由于綜合傳動(dòng)效率低，大部分有絕對(duì)動(dòng)載自鎖功能，增加設(shè)備運(yùn)行的安全性；滾珠絲杠電動(dòng)推桿和螺旋升降機(jī)不自鎖；精度定位綜合位置精度可達(dá)0，1mm。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：直流電機(jī)12/24V, 單項(xiàng)交流電機(jī)，三相交流電機(jī)，無(wú)需氣源/液壓源；過(guò)載保護(hù)可配備安全離合器防過(guò)載；也可配備過(guò)載壓力傳感器防過(guò)載；負(fù)載高推/拉力可至250噸；其他維護(hù)簡(jiǎn)單，噪音低，可在高/低溫，防腐/防爆惡劣環(huán)境正常工作。外形尺寸如下圖：S1S2S3A

32、BMNHhh1行程+20行程+110150.516512013590974512d鍵GB1096d1LL1L2DD1D2D3165×5×321442110.519048987045D4D5A1A2A3b1b2F986045506520208.55 系統(tǒng)控制部分5.1 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件主要由位移傳感器，PLC控制器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)，限位微動(dòng)開關(guān)，聯(lián)軸器等組成。 PLC控制器（1）PLC的選型 根據(jù)對(duì)防竄控制系統(tǒng)的功能分析，可知其主要的輸入信號(hào)有左右兩傳感器輸入接口，啟動(dòng)停止按鈕，自動(dòng)手動(dòng)按鈕，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)和停止的按鈕，左右上下限位開關(guān)，風(fēng)扇按鈕。輸出信號(hào)

33、有方向信號(hào)，脈沖信號(hào)，左竄指示燈，右竄指示燈，風(fēng)扇，運(yùn)行指示燈。 通過(guò)對(duì)各個(gè)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行分析后可以得知，該防軸竄控制系統(tǒng)中有13個(gè)數(shù)字輸入端口和6數(shù)字個(gè)輸出端口。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)和容量可以選擇EC10-1614BTA型PLC。如下圖： 圖5.1為EC10-1614BTA外形接口圖PORT0 和PORT1 為通訊端口。PORT0 為RS232 電平，插座為Mini DIN8。PORT1 提供RS485 和RS232 兩種電平。母線插座用于連接擴(kuò)展模塊。模式選擇開關(guān)有ON、TM、OFF 三個(gè)檔位。其信號(hào)輸入輸出端口分配如下：輸入端口：輸出端口：其端子定義如下圖：引腳標(biāo)識(shí)功能說(shuō)明L/N220V交流

34、電源輸入端，分別為火線、零線接地線端子PG+24V提供給用戶外部設(shè)備使用的輔助直流電源，與COM配合使用COM對(duì)外提供+24V輔助電源的負(fù)極S/S提供給用戶進(jìn)行輸入方式的選擇，與+24V連接表示支持漏型輸入方式，與COM連接表示支持源型輸入方式空端子，作隔離用，請(qǐng)不要接線X0X17開關(guān)量信號(hào)輸入端子，將該端子與COM端配合使用產(chǎn)生輸入信號(hào)Y0、COM0控制輸出端子，第0組各輸出組的COM x彼此電氣隔離Y1、COM1控制輸出端子，第1組Y2Y7、COM2控制輸出端子，第2組Y10Y15、COM3控制輸出端子，第3組（2）I/O點(diǎn)數(shù)的分配及接線在對(duì)防竄控制系統(tǒng)的各個(gè)硬件組成部分進(jìn)行了詳細(xì)分析后，

35、對(duì)PLC主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行分配，見下表：名稱地址說(shuō)明輸入信號(hào)傳感器（右）X0檢測(cè)工件向右邊竄動(dòng)傳感器（左）X1檢測(cè)工件向左邊竄動(dòng)啟動(dòng)按鈕X2啟動(dòng)防竄控制系統(tǒng)停止按鈕X3停止防竄控制系統(tǒng)手動(dòng)按鈕X4手動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)按鈕X5自動(dòng)調(diào)節(jié)上升X6工件上升控制下降X7工件下降控制電機(jī)停止X10電機(jī)停止控制頂起上限位X11上限位行程開關(guān)頂起下限位X12下限位行程開關(guān)竄動(dòng)限位1X13左邊竄動(dòng)限位開關(guān)竄動(dòng)限位2X14右邊竄動(dòng)限位開關(guān)輸出信號(hào)脈沖輸出Y0輸出脈沖信號(hào)控制方向輸出Y1輸出方向信號(hào)控制左竄Y2左竄運(yùn)行顯示燈右竄Y3右竄運(yùn)行顯示燈風(fēng)扇Y4系統(tǒng)溫度控制運(yùn)行Y5系統(tǒng)運(yùn)行指示燈蜂鳴器Y6極限位置時(shí)報(bào)警根據(jù)I/O

36、分配表，畫出PLC主機(jī)的硬件接線圖如下： 控制系統(tǒng)PLC硬件接線圖2 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型 （1）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑d0=40mm，總長(zhǎng)l=500mm，導(dǎo)程，材料密度，移動(dòng)部件總重力G=20KN，蝸桿蝸輪傳動(dòng)比為1:6，絲桿每100mm的重量為0.45kg。計(jì)算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：， 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，拖板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為110BYG2602,為兩相混合式，有常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，兩相四拍驅(qū)動(dòng)時(shí)的步距角為0.75°，從表查得該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。則加在步進(jìn)

37、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=17.211 kg·cm2（2）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 分快速空載和承受最大負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。1) 快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，其中包括三部分：一部分是快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，其中 相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有：=+ 考慮傳動(dòng)鏈的總效率，計(jì)算空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大加速轉(zhuǎn)矩：= 其中：式中：空載最快移動(dòng)速度，指定為2000mm/min；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

38、步距角，預(yù)選電動(dòng)機(jī)為0.75；脈沖當(dāng)量，取=0.005mm/脈沖。設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止加速至所需時(shí)間，傳動(dòng)鏈總效率。則由上式得移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：式中導(dǎo)軌的摩擦因素，滾動(dòng)導(dǎo)軌取0.005垂直方向的銑削力，空載時(shí)取0傳動(dòng)鏈效率，取0.22最后求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：=+=2.347Nm 2) 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩同樣包括三部分：一部分是折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩；一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有： =+ 其

39、中折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩由公式計(jì)算。有：再計(jì)算垂直方向承受最大工作負(fù)載（）情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：最后求最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：=+= 最后求得在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。取K=4, 則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為110BYG2602，查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩=20Nm?？梢?，滿足要求。(2)步

40、進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核 1)最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩校核 工作臺(tái)最快工進(jìn)速度=0.15mm/min，脈沖當(dāng)量脈沖,求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。從110BYG2602電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩19Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=3.698Nm，滿足要求。2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 給定升降臺(tái)最快空載移動(dòng)速度=2000mm/min，求出其對(duì)應(yīng)運(yùn)行頻率。在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩=11Nm，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=2.347Nm，滿足要求。3）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核 與快速空載移動(dòng)速度=2000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為。查表知

41、110BYG2602電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)，可見沒有超出上限。4）起動(dòng)頻率的計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的空載起動(dòng)頻率。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率為：說(shuō)明：要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選得更低，通常只有100Hz。綜上所述，本次設(shè)計(jì)中升降臺(tái)選用110BYG2602型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。其具體參數(shù)如下：型號(hào)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)110BYG2602相數(shù)步距角電壓電流最大靜轉(zhuǎn)矩空載起動(dòng)頻率空載運(yùn)行頻率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2/40.75/1.5120-310V5A20N

42、.m1800Hz20000Hz其端口接線圖如下：外形安裝尺寸如下圖： 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選用 由步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)110BYG2602，生產(chǎn)廠家為常州寶馬前楊電機(jī)電器有限公司。查表，選擇與之配套的驅(qū)動(dòng)器為DC280A型。輸入電壓為220V，相電流4A，分配方式為二相八拍。該驅(qū)動(dòng)器如下圖： 實(shí)物圖驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)和PLC連線圖如下： 驅(qū)動(dòng)器與PLC硬件連線圖 聯(lián)軸器的選擇 剛性聯(lián)軸器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊、軸的剛性大、對(duì)中性較好時(shí)常采用。因此本設(shè)計(jì)采用剛性聯(lián)軸器中的凸緣聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器(亦稱法蘭聯(lián)軸器)是利用螺栓聯(lián)接兩凸緣(法蘭)盤式半聯(lián)軸器，兩個(gè)半聯(lián)軸器分別用鍵與

43、兩軸聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)接，傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本較低，工作可靠，裝拆、維護(hù)均較簡(jiǎn)便，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，常用于載荷平穩(wěn)、無(wú)沖擊或傳動(dòng)精度要求高的軸系傳動(dòng)。但是凸緣聯(lián)軸器不具備徑向、軸向、角向補(bǔ)償性能，所以要求兩軸對(duì)中精度高。不具備減震、緩沖功能。 本設(shè)計(jì)選擇蝸桿與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相連的聯(lián)軸器采用凸緣式剛性聯(lián)軸器,由蝸桿滿載時(shí)扭矩為18，直徑；步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為20，直徑，根據(jù)兩軸頸和最大轉(zhuǎn)矩查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用型號(hào)型。 名稱型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩Tn（N.m）軸孔直徑d1，d2（mm）軸孔長(zhǎng)度L（mm）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量質(zhì)量kg凸緣聯(lián)軸器GY1 25 16420.00081.16 位移傳感器選型選

44、用XW-3-1.5K角位移型線繞式電位器型傳感器。筒體頂端通過(guò)滾動(dòng)觸頭，彈性復(fù)原機(jī)構(gòu)，齒條齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)電位器電刷動(dòng)作，設(shè)計(jì)合適的齒輪直徑可使?jié)M量程位移對(duì)應(yīng)電位器電刷滿行程。傳感器與電阻構(gòu)成電橋電路檢測(cè)位移，電橋輸出信號(hào)線性對(duì)應(yīng)軸竄位移，當(dāng)位移為0時(shí)輸出為0v。將傳感器固定在一伸縮桿上，檢測(cè)時(shí)調(diào)整伸縮桿長(zhǎng)度至位移傳感器滾動(dòng)觸頭剛好接觸被測(cè)面位置。 限位開關(guān)選型選用LXW6-11CG型微動(dòng)開關(guān)式行程開關(guān)，此行程開關(guān)由推桿，彈簧，壓縮彈簧，動(dòng)斷觸點(diǎn)和動(dòng)合觸電組成，當(dāng)工件推動(dòng)推桿時(shí)，推桿推動(dòng)壓縮彈簧，彈簧由連接的動(dòng)合觸點(diǎn)移向動(dòng)斷觸點(diǎn)，由此控制開關(guān)的閉合與斷開。此微動(dòng)開關(guān)適合于交流50HZ、額定電壓

45、至380V及以下的控制電路中，作行程控制或限位保護(hù)用。具有一常開、一常閉觸頭，安裝方便，密封性好。工作條件：環(huán)境溫度-5-40攝氏度；相對(duì)濕度40°C時(shí)不超過(guò)50%，25°C時(shí)不超過(guò)90%；海拔不超過(guò)2000m。 控制面板的設(shè)計(jì) 控制面板圖各按鈕和指示燈的功能見I/O點(diǎn)數(shù)分配表。5.2 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 防竄控制模式選擇本設(shè)計(jì)采用了“ 模糊控制” 模式。對(duì)任何焊件來(lái)說(shuō)，要想確切地知道其檢測(cè)端面相對(duì)于其軸心線的直度和不平度是比較困難的。在這種情況下，如果要做到如數(shù)控機(jī)床那樣想通過(guò)精確的公式計(jì)算來(lái)給定防竄調(diào)整脈沖量是不現(xiàn)實(shí)的。那么如何做到對(duì)不同的焊件都能達(dá)到防竄目的，甚至是零竄動(dòng)，就成了關(guān)鍵之所在。針對(duì)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用，防竄滾輪架這類控制系統(tǒng)，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理念，通過(guò)#$% 編程控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)防竄目的。模糊控制就是利用計(jì)算機(jī)模擬人的思維方式，按照人的操作規(guī)則進(jìn)行控制，也就是利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)仿照人的思維進(jìn)行模糊控制，而人的大腦中的控制經(jīng)驗(yàn)是由模糊條件語(yǔ)句構(gòu)成的模糊控制規(guī)則。而計(jì)算機(jī)是否可以真如人的大腦一樣呢？回答是肯定的。因?yàn)槟壳皯?yīng)用在這一領(lǐng)域的#$% 畢竟不是智能的，況且