1、移传感器的输出信号，检测出工件的轴向窜动方向，窜动速度和窜动量的大小，为了始终保持工件达到最小平衡窜动量，控制箱内的控制器经过计算历史比较逻辑判断，转换把结果输出给步进电机驱动器，步进电机驱动器驱动步进电机转动，步进电机带动蜗杆蜗轮丝杠旋转，从而使调节装置升降以克服工件轴向窜动力，并使工件向相反的方向窜动，最终达到工件的动态平衡。丝杠的两端加上限位开关，来限制升降装置的最大升降高度，其允许的最大范围由设计而定。位移传感器装在伸缩杆上，伸缩杆另头由装在从动轮上的螺钉槽上螺钉的松紧控制。筒体左右两端分别装有位移传感器和左右微动式限位开关，其安装方法相同。左右微动式限位开关是为了防止筒体突然窜动量很大而导致无法焊接的问题。控制系统电气原理图筒体轴向窜动的理论分析.焊接过程中常出现的些问题当筒体的形状是规则的圆柱体，但滚轮架的主动轮和从动轮的安装不在同水平线。

2、同时提出了采用螺旋升降装置和步进电机传动，用控制器以脉冲控制的方式使步进电机精准的控制升降台的上升和下降的位移。此防窜焊接控制系统有效地解决了窄间隙埋弧焊内壁堆焊的问题，智能化控制焊接过程中出现的轴向窜动，此设计实现了精密化大型化数字化智能化等优点。不仅提高了生产效率而且确保批量生产过程中焊接质量的稳定性，节省因窜动进行人工调节的时间，减少劳动力，提高焊接的精度和质量，降低成本。关键词窜动理论分析窜动检测调节执行机构硬件部分设计软件部分设计绪论.国内外焊接滚轮架发展现状近年来，随着我国改革开放进程的深化，随着中外合作合作生产和引进技术生产的机械产品日益增多，促进了我国焊接结构用量的迅速增加。尤其是为满足我国石油化工交通能源等工业的迅猛发展，大厚壁大型化高容量耐磨蚀耐动载的锅炉石油化工压力容器的用量更是日益增加，其接头的焊接质量要求也越来越高，并且在实。

3、特点从动滚轮架装置是由底座滚轮滚轮座防窜滚轮装置等组成，其底座固定防窜滚轮装置由从动滚轮装置和升降机构组成，升降机构包括蜗轮丝杆升降机构升降限位开关等。采用步进电机驱动升降机的升降，根据位移传感器检测到的工件轴向窜动信号，自动纠正工件的轴向窜动。主要用于管道容器锅炉油罐等重型圆筒形工件的装配与焊接。若对从动滚轮的高度做适当的调整后还可进行锥体分段不等径回转体的装配与焊接。.系统的工作原理本设计防窜焊接滚轮架为四轮组合的可自动调心型，驱动轮采用交流电机驱动，利用变频器改变电动机的电压频率来调整电机转速使滚轮线速度在之间可无级调速，以满足不同焊件的工艺要求。系统运行后，先手动方式调整从动轮的高度，使工件的轴线与滚轮尽量在同水平面上并平行，以节省自动调整时间。然后启动驱动轮，进入自动调整状态。电气控制系统是由作为控制器，如图所示，由位移传感器检测，通过读取。

4、常出现的些问题.轴向窜动的主要原因,滚轮架简体轴向窜动机理.焊件不发生轴向窜动的充分条件.筒体轴向窜动的检测调节及执行机构设计.轴向窜动检测.调节方式的选择.调节执行机构的调节原理.升降装置的选型.系统控制部分.系统硬件部分设计控制器步进电机的计算与选型步进电机驱动器的选用联轴器的选择位移传感器选型限位开关选型控制面板的设计.系统软件部分设计防窜控制模式选择主程序控制图梯形图程序.总结参考文献文献综述摘要焊接滚轮架是在焊接生产中与焊接工序相配种辅助装置。在大厚壁大型化高容量耐磨蚀的锅炉石油化工压力容器的焊接过程中，由于筒体的几何形状的不规则偏离理想回转体和焊接滚轮架的制造安装误差等原因，筒体在滚轮架上转动时，会不可避免的发生轴向窜动，从而影响环缝的焊接质量。本课题从理论上深入分析了筒体在焊接过程中产生轴向窜动的主要原因，分析了筒体轴向位移的调节机理，。

5、能够制造抽比较成熟的产品，生产中主要是依靠引进国外的设备，如兰州石油化工机械厂哈尔滨锅炉厂齐齐哈尔第重型机械厂等，都是从国外引进的防轴向窜动的焊接滚轮架。这样，方面要花费大量的外汇，另方面也远远不能满足国内日益增长的焊接生产需要。.课题的研究内容及意义本课题主要研究的内容是深入分析出现窜动的原因以及窜动机理设计防窜滚轮架控制系统包括控制部分软硬件梯形图电气原理焊接滚轮架的轴向窜动问题直是各大企业及各使用者所关心的重要问题，本课题能从理论上有效的解决焊接滚轮架在焊接过程中出现轴向窜动的问题，提高焊缝的精度和质量同时也提高我自己在这方面的知识。防窜焊接滚轮架系统的结构设计及工作原理.系统的结构设计防窜滚轮架系统主要由驱动滚轮架，从动滚轮架，调节装置，电气控制系统步进电机等组成。主动滚轮架的滚轮旋转采用交流变频电机驱动变频调速，具有调速范围宽，转动平滑性好。

6、时，滚轮对简体也会产生轴向外力的作用使筒体出现向安装的滚轮较低的方向窜动。如图.所示。故其产生的轴向外力可以是简体重力的轴向分量式中为支承角，为摩擦系数。当简体的形状是规则的圆柱体，但滚轮架的个主动轮和从动轮的轴线在水平面内不平行呈喇叭形状，个滚轮也会对简体产生轴向外力使筒体出现轴向窜动。故由图.分析得水平向右的轴向力当简体的形状是规则的圆柱体，个滚轮的安装都在同水平面上，而另外的个滚轮却不在同平面内，滚轮架运行时，滚轮对简体产生轴向外力使筒体出现轴向窜动。故由图.分析得水平向左的轴向力图.图.图轴向窜动的主要原因综上所述，影响焊件做轴向窜动的主要原因是滚轮各轴线与焊件轴线的平行度。焊接滚轮架的制造安装误差已有行业标准规定，误差的具体内容有滚轮的跨距支承距对角线长度高度和偏角等允差，最终表现为螺旋角，因此筒体的轴向运动往往是不可避免的。由于制造安装等。

7、生产中要求有较高的生产效率。防窜焊接滚轮架就是在上述焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化，自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产效率提高的种辅助装置和设备。焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊件旋转的变位机械。在筒形工件内外环缝的焊接中，组合式焊接滚轮架逐渐取代长轴式固定式等焊接滚轮架，获得了广泛的应用，但如何合理的控制其焊接时的轴向窜动及主动轮的转速仍值得分析。组台式焊接滚轮架主要由主动轮座从动轮座支架三部分组成。支架相当于机座，轮座坐在其上对工件起支承作用，其中主动轮座还起驱动作用。这三部分自成独立单元，人们可利用其数量的协调变化组合成能驱动各种长度各种直径不同重量筒形工件的焊接滚轮架。但是，作为标准组台，是由两个支架和四个轮座组成的，其中至少有个轮座是主动轮座。我国在年颁布的焊接滚轮架的行业标准中规定主动滚轮的。

8、使两者的运动加以协调。弹性滑动的原因是由于物体在受力时要产生局部形变型．假设简体与滚轮的中心线相互平行，不存在螺旋角，若简体受到轴向力，则简体产生的轴向弹性滑动为，其中为弹性滑动率，为压力，为摩擦系数，为简体的旋转速度．简体和滚轮之间的协调关系为简体的轴向速度恒定时，四个滚轮对简体的轴向力代数和应等于零，由于式中对四个滚轮皆相同，所以有将式代入式得简体的轴向速度式中是滚轮架的固有特性，称简体螺旋运动的螺旋率，由式得.焊件不发生轴向窜动的充分条件下图为标准组合的焊接滚轮架示意图，当焊件滚轮都是理想圆柱体且各滚轮尺寸致，转动轴线,在同水平面内并平行焊件轴线时，则主动轮驱动焊件，作用在焊件上的力和从动轮作用到焊件上的力均为圆周力，焊件绕自身轴线旋转，不会产生轴向窜动。当这条件受到破坏，则焊件自重以及主动轮从动轮与焊件的接触处便会产生轴向分力，但该力仅是焊件。

9、周速度应在范围内无级可调，速度波动量按不同的焊接工艺要求，要低于，滚轮转速应稳定均匀，不允许有爬行现象。按规定制造的筒体类工件在防轴向窜动滚轮架上进行焊接时，在整个焊接过程中允许工件的轴向窜动量为。国外于世纪年代中期推出的防止焊件轴向窜动焊接滚轮架，能将焊件的窜动量控制在以内。我国近年来也有个别工厂生产过防窜动滚轮架，但在实用性和可靠性方面，与国外产品相比还存在着差距。国外在年代初期研制开发了种防止工件轴向窜动的焊接滚轮架。如瑞典伊萨意大利安莎多和英国公司等都推出了这种产品。国外所研制的防轴向窜动焊接滚轮架与国内常规的焊接滚轮架相比，增加了套高可靠度的轴向位移自动调节系统。在焊接过程中能同步调节筒体的姿态，使焊接过程可靠实施，大大提高了生产效率，同时可得到高质量的焊接接头。相比国外，我国防轴窜焊接滚轮架的研制还处于初始阶段，据调查，至今国内尚无正式厂。

10、和简体的相对关系可由，来描述．如果角不为零，滚轮和简体的接触点定在滚轮的端面上．由于滚轮约束在滚轮座上，只有围绕轴线旋转。如果简体和滚轮接触点处产生纯滚动，那么接触点处简体和滚轮的线速度应该相等，其方向为滚轮过切点的切线方向，该切线在简体的切平面内，由于简体没有约束，简体的运动速度可分解为旋转速度和轴向速度，由于，是在切平面内的投影，根据几何三垂线定理知，又因，所以与的夹角为。设所讨论的为第个滚轮，则有可见螺旋角是简体轴向窜动的内在因素．很显然四个滚轮与简体的关系不定完全致。设四个滚轮与简体的螺旋角分别为，则简体相对于四个滚轮的轴向速度分别为，但是由于简体可看作是刚体，其相对四个滚轮的轴向速度应相等．对于个滚轮，它的和简体的轴向速度不相同，则滚轮和简体之间定会产生轴向摩擦力分量．如果摩擦力大于最大摩擦力则产生相对滑动，如果小于最大摩擦力，则通过弹性滑。

11、向窜动的必要条件，因个滚轮对焊件虽有轴向力的作用，焊件本身也会产生自重的轴向分量，但力向有正反，当其合力满足,焊件仍会有轴向窜动。因此，使焊件不发生轴向窜动的充分条件是焊接滚轮架和筒体图.主动滚轮从动滚轮筒体筒体轴向窜动的检测调节及执行机构设计.轴向窜动检测我们的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，这种检测方法简单易行，只要让传感器利用弹簧力顶住筒体端面，跟随焊件的轴向窜动即可。但这种检测方式不可避免地受到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。

12、因，滚轮和工件之间存在的螺旋角是工件产生轴向运动的内在因素。因此，在制造和使用焊接滚轮架时，首先要尽量做到主从滚轮架都位于同中心线上。各滚轮的轴线都在个水平面内且相互平行。滚轮间距相等。,滚轮架简体轴向窜动机理滚轮架至少有四个滚轮支承个筒体．从理论上讲，四个滚轮与筒体的接触线都应在同平面且为平行线．但实际情况是，由于制造和安装精度等原因，四个滚轮的高度不可能完全相等，筒体端两滚轮的距离与筒体另端两滚轮间的距离也不可能完全相等，每个滚轮的轴线不可能都与筒体的中心线平行，以上任何个因素都会使滚轮的轴线与筒体的中心线不平行而成为异面直线．当它们接触时，只能是点接触．如图.所示滚轮与工件的几何关系图.设接触点为，过点作简体的切平面，交线则为简体的母线，直线为滚轮上过点的母线夹角为，在切平面上投影为，与的夹角为，该角定义为螺旋角，与的夹角为，称为轴偏角，这样滚。

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