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，转动平滑性好等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，通过读取位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。丝杠焊接,轮架,检测,控制系统,设计,毕业设计,全套,图纸目录摘要.绪论.国内外焊接滚轮架发展现状.课题的研究内容及意义.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.系统的工作原理.筒体轴向窜动的理论分析.焊接过程中常出现的些问题.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，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，并且在实际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。，将该端子与端配合使用产生输入信号控制输出端子，第组各输出组的彼此电气隔离控制输出端子，第组控制输出端子，第组控制输出端子，第组点数的分配及接线在对防窜控制系统的各个硬件组成部分进行了详细分析后，对主机的点数进行分配，见下表名称地址说明输入信号传感器右检测工件向右边窜动传感器左检测工件向左边窜动启动按钮启动防窜控制系统停止按钮停止防窜控制系统手动按钮手动调节自动按钮自动调节上升工件上升控制下降工件下降控制电机停止电机停止控制顶起上限位上限位行程开关顶起下限位下限位行程开关窜动限位左边窜动限位开关窜动限位右边窜动限位开关输出信号脉冲输出输出脉冲信号控制方向输出输出方向信号控制左窜左窜运行显示灯右窜右窜运行显示灯风扇系统温度控制运行系统运行指示灯蜂鸣器极限位置时报警根据分配表，画出主机的硬件接线图如下控制系统硬件接线图步进电机的计算与选型计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量已知滚珠丝杠的公称直径，总长，导程，材料密度，移动部件总重力，蜗杆蜗轮传动比为，丝杆每的重量为.。计算得各个零部件的转动惯量如下滚珠丝杠的转动惯量，拖板折算到丝杠上的转动惯量，小齿轮的转动惯量，大齿轮的转动惯量。初选步进电动机的型号为,为两相混合式，有常州宝马集团公司生产，两相四拍驱动时的步距角为.，从表查得该型号的电动机转子的转动惯量。则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为.•计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩分快速空载和承受最大负载两种情况进行计算。快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩，其中包括三部分部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩还有部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩。因为滚珠丝杠副传动效率很高，其中相对于和很小，可以忽略不计。则有考虑传动链的总效率，计算空载起动时折算到电动机转轴上最大加速转矩其中式中空载最快移动速度，指定为步进电动机步距角，预选电动机为.脉冲当量，取.脉冲。设步进电机由静止加速至所需时间，传动链总效率。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。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，可是焊件的受测端面不平度却大于，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。对滚轮架本身来说，在端面误差很大的情况下，检测装置检测到的数据即使能保证防窜在允许波动的范围以内，但如果使用焊接设备机头部分没有自动跟踪装置的话，最终焊接出来的焊缝是形的，这种结果我们只能判定为不合格，所以我们要尽最大可能消除端面误差。为此提出了检测工件中心位置的方案。要解决这问题并不困难，在检测焊件中心位置不变的前提下，只要在检测的过程中能避免如上所说的端面加工误差造成的影响就可以了。因此我们可以采用简单加工固定法，即使用个小的平板。至于平板面积只需要根据焊件实际情况来定，设法固定在焊件的中心位置即可。当然条件是要使平板和焊件的轴线基本垂直。总的来说，使检测装置检测的是个基本垂直于焊件轴线的平面，而不是在加工的圆周上就基本可以了。.调节方式两端加上限位开关，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上时，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。由于制造安装等原因，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。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圆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。