一种离心风机蜗壳自动焊接工作站研制.pdf

返回 相似 举报
一种离心风机蜗壳自动焊接工作站研制.pdf_第1页
第1页 / 共6页
一种离心风机蜗壳自动焊接工作站研制.pdf_第2页
第2页 / 共6页
一种离心风机蜗壳自动焊接工作站研制.pdf_第3页
第3页 / 共6页
一种离心风机蜗壳自动焊接工作站研制.pdf_第4页
第4页 / 共6页
一种离心风机蜗壳自动焊接工作站研制.pdf_第5页
第5页 / 共6页
点击查看更多>>
资源描述:
线运动,调整焊枪位置或在焊接直线时用于直线插补, 图2风机自动焊接工作站机械结构图 3)跟踪器横臂,用于安装、固定焊缝跟踪器, 并在焊接时提供X轴方向跟踪贴合力;由齿轮齿条传 动副、直流减速电机组成,减速电机驱动轴与齿轮之 间通过电磁离合器连接,实现扭矩控制,并通过齿条 获得合适推进力,使焊卿踪器探头随时接触蜗越 缘,实现蜗壳轮廓跟踪;根据离心风机蜗壳常用尺寸, 跟踪器横臂行程设计为900 mmH; 跟踪器横臂连接处的X X轴方向装有齿轮齿条传动副, X轴方向跟踪动力来自减速电机驱动力、离心风机蜗 壳旋转时对上探头的反向推力,保证焊枪与焊缝在X 轴方向贴合;在焊缝跟踪器Z轴方向装有带弹簧导轨, Z轴方向跟踪动力来自弹簧弹力和下探头上的磁铁吸 力,使跟踪器做Z轴方向自适应跟踪,焊缝跟踪器结 构图如图3所示。 4)焊 2020年第41卷第3期自动化与信息工程33 焊枪安装在焊殲艮踪器支架上,调节焊殲艮踪器 使焊鎰艮踪器上、下探头分别接触蜗壳边綁 底板,如图4所示。在焊接离心风机蜗壳时,蜗壳随 转盘变位机转动,焊缝瞬器带着焊櫛艮随离心风机 蜗壳焊缝在X轴、Z轴方向上移动;焊丝端部始终位 于焊缝几何交线处并指向焊缝中心。 图4焊缝跟踪器安装示意图 2.2免工装设计 通过转盘变位机和焊鄭瞬器,可实现离心风机 蜗壳轮廓自动跟踪。在实际测试中,焊接工作站的自 动跟踪功能不仅适用于离心风机蜗壳阿基米德螺线 的轮廓,也适用于与阿基米德螺线相切的风机出风口 直线的轮廓,可实现一次性焊接成形。这样即使离心 风机蜗壳阿基米德螺线极坐标原点不在转盘变位机 圆心上,也能很好地跟踪焊缝,省去设计制作特殊工 装夹具。 为使离心风机蜗壳自动焊接工作站自动化程度 更高,操作更简便,在焊缝跟踪器上安装焊接起点、 终点行程开关,如图5所示。焊接起点行程开关用于 寻找焊接起点,由工人摆放离心风删壳并调整好焊 缝跟器上下探头与焊丝位置。启动转盘变位机反转, 当起点行程开关动作时停止,此位置为风机轮廓线焊 接起点。焊接终点行程开关在风机轮廓线焊接结束时, 由风机出口连接处挡板触动,向可编程逻辑控制器 PLC发出焊接停止指令。 图5跟踪器行程开关 3工作站控制系统设计 3.1工作站控制系统原理 离心风机蜗壳自动焊接工作站由F X3U-32MT PLC作为主控单元,采用集中控制模式,通过RS485 总线与各控制单元连接,实现手动控制、模拟焊接和 自动焊接等工作模式軋离心风机蜗壳自动焊接工作 站控制系统框图如图6所示。 图6离心风机蜗壳自动焊接工作站控制系统框图 34 杨绍忠陈培茂一种离心风机蜗壳自动焊接工作站研制 离心风机蜗壳自动焊接工作站焊接工作流程人 工将预处理好的离心风机蜗壳放上转盘变位机一调 整跟踪器位置使焊枪对准焊缝一反转转盘变位机使 焊枪对准焊缝起点十不起弧状态下执行模拟焊接一 确认焊接轨迹准确,并返回原点一正式焊接一焊接结 束,并取出成品。 离心风机蜗壳自动焊接工作站焊接工艺控制流 程问焊枪对准焊缝起点T按下启动按钮T启动跟踪 功能T保护气体接通T焊接电源引弧-自动送丝、转 盘变位机启动并进行自动焊接-终点行程开关动作 -送丝、转盘变位机停止-焊接电源收弧-时气体 断开T停止跟踪功能T焊接完成,并取出成品。 通过人机交互系统可对焊接电流、焊接电压、送 丝速度、焊接速度、起弧前提前送气时间、收弧后延 时停气时间等焊接工艺参数进行胆 3.2工作站控制系统关键技术 在焊接蜗壳阿基米德螺线时,焊枪相对不动,靠 转盘变位机带动蜗壳旋转实现焊接。由于蜗壳不是圆 形,螺线的半径随角度旋转而增大,根据V 可 知当角速度 转速不变时,螺线半径越大,焊 枪处的线速度”就越大。若转盘变位机转速保持不变, 则焊缝处线速度逐渐增加,影响焊接质量。根据焊接 工艺要求,焊接速度要相对稳定,可通过控制蜗壳旋 转速度来实现焊接点线速度不变。 3.2.1基于阿基米德螺线方程的转速计算方法 阿基米德螺线示意图如图7际,从阿基米德螺 线[7】的A点旋转到B点,旋转弧度为3,3,假设A点半 径为a,a,螺旋线每增加单位角度时r增加的数值为b,b, 则B点半径的极坐标方程式同为 r a bdr a bd 1 当0 0时,a a a 0为起点到极坐标原点的距 离,相当于蜗壳最小鈕,而极坐标原点就是转盘变 位机圆心问。 根据运动学公式,弧长届 s 〃,公式两边对 时间f求导,得 ds d0d0 ”、 2 At AtAt At 式中,竺“为当前线速度,即焊接速度;空为 dt dtdt dt 当前角速度,且“为当前转盘转速,则有v 2s。当v设定为常数即焊接速度不变时,有 结合式1,可得焊接转速”与回转角度0关系为 式中,“为转盘转速;v为焊接速度;a为蜗壳起点半 径;0为相对起点回转的弧度;b,b, 为常数。 由式4可计算蜗壳焊接过程中任意一点转盘转 速,转换成驱动转盘变位机的伺服电机脉冲数、脉冲 频率,从而控制蜗壳焊接速度,保持焊接速度相对稳 定孔 3.2.2基于传感器获取离心风机蜗壳半径的转速计 算方法 上述基于阿基米德螺线方程的转速计算方法,在 实际应用中针对批量产品焊接应用具有便利性,但对 于需要经常修改参数a, ba, b和0的小批量产品不太便 2020年第41卷第3期自动化与信息工程35 利,故提出基于轴专辭获取离心风机蜗壳鈕的 转速计算方法。 位置传感器安装示意图如图8所示,在焊缝跟踪 器横臂的齿轮齿条传动副处安装一个轴专感器,并 通过齿轮、齿条连接,反馈焊殲艮踪器横臂齿剝申缩 的长度,获得焊枪㈣7]。如图2际,令转盘变位 机圆心到焊缝跟踪器横臂支点的直线距离为Z;位置 传感器反馈焊醱艮踪器横臂支点到焊枪的距离为Zi, 根据焊枪紧贴离心风臧壳外轮廓,可计算出当前触 点的离心风机蜗壳半径『为 尸厶一厶 5 由v ar,v ar,可得 v ar 2itnv ar 2itn 厶一厶 6 图8位置传感器安装示意图 在焊接速度卩_定情况下,可得到转盘变位机转 速刃与厶1关系为 V V n 7---- kn 7---- k---------- 7 2兀,-厶L_LL_L、 此时v, L,L,丘为固定值。 此方法宜选择有位置记录的传感器,无需每次开 机都返回原点操作同。本文采用多圈式电阻传感器, 通过A/D转换向PLC提供位置数据。 4工作站实践效果 离心风机蜗壳自动焊接工作站在北京某锅炉厂 风机分厂实际应用,达到预期效果,主要表现在 1 提高产品质量,以往采用人工焊接离心风机 蜗壳会出现焊道弯曲、中断不连续、咬边等现象,焊 接完成后还需进行修补、打磨;但采用离心风机蜗壳 自动焊接工作站,可达到焊道波形、宽度、高度均匀 的效果,无需后期打磨,产品质量稳定可靠; 2 提高生产效率、降低劳动强度,离心风机蜗 壳自动焊接工作站可一次性完成离心风机蜗壳所有 角焊缝的自动焊接,提高了生产效率;以813离心 风机蜗壳为例,由于蜗壳尺寸较大,单人操作困难, 使用本工作站后,单个普通工人单班产量即达13件, 综合效率提高近2倍; 3 扩大产能,北京某锅炉厂风机分厂年产值约 7000万元,采用本工作站仅4个月即完成全年离心风 机蜗壳产量。目前全国近30家风机企业采用本工作 站进行蜗壳焊接。 参考文献参考文献 [1] 宋长健.离心风机蜗壳自动焊接机控制系统[J].天津职业院 校联合学报2006⑵34-36. [2] 刘涛,李银萍.基于等误差阿基米德螺线法的涡旋型线的拟 合算法研究[J].组合机床与自动化加工技术2019617-19. [3] 胡国飞,朱建春,张高超,等.变电站接地扁钢自动焊接机的焊 接系统设计[J].机电工程技术2019,485120-121233. [4] 谭智,宋福林何文学.饭金零件孔特征的提取及其PLC控制 模型[J].机械工程师,2019 982-84. [5] Dea nna Sessio ns, Alexa nder Co o k, Ka zuko F uchi, et a l. Origa mi-inspired frequency select ive surfece wit h fixed frequency respo nse under fo lding [J]. Senso rs,2019,1921 480 sma rt wa t er met er; da t a a cquisit io n 作者简介 麦伟明,男,1961年生,工程师,主要研究方向长度力学计量技术。E-ma il 13703041146139.co m 上接第36页 Development of Automatic Welding Workstation for Volute of Centrifugal Fans Ya ng Sha o zho ng1 Chen Peima o2 l.Na nha i I nfo rma t io n Techno lo gy Scho o l, F o sha n 528000, China 2.Le Liu Vo ca t io na l-Technica l Scho o l, F o sha n 528000, China Abstract The design a nd implement a t io n o f a n a ut o ma t ic welding wo rkst a t io n fo r cent rifuga l fa ns a im a t t he pro blems o f high dy na mic st rengt h a nd unst a ble qua lit y in t ra dit io na l ma nua l welding o f fa n vo lut e co nt o ur. This pa per int ro duces a n a ut o ma t ic welding wo rkst a t io n fo r vo lut e co nt o ur o f cent rifuga l fa n. The st ruct ure a nd wo rking principle o f sea m t ra cker a re int ro duced in det a il, co nt ro l sy st em principle o f wo rkst a t io n a nd key t echno lo gy o f welding pro cess. The wo rkst a t io n is a pplied in a fa ct o ry t o impro ve pro duct qua lit y , pro duct io n efficiency a nd expa nd pro duct io n ca pa cit y . Key words vo lut e o f cent rifuga l fens; Archimedes spira l; a ut o ma t ic welding; a ut o ma t ic t ra ck t ra cking; PLC co nt ro l 作者简介 杨绍忠,男,1983年生,本科,机电高级讲师,主要研究方向PLC自动控制系统应用、工业机器人系统集成应用。 E-ma il YSZ1717 陈培茂,男,1978年生,本科,电子讲师,主要研究方向工业自动化控制系统、工业机器人系统集成应用。 E-ma il cpm21163.co m 40
展开阅读全文

资源标签

最新标签

长按识别或保存二维码,关注学链未来公众号

copyright@ 2019-2020“矿业文库”网

矿业文库合伙人QQ群 30735420