防竄動焊接滾輪架的制造我國在1990年頒布的焊接滾輪架的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ/T33003-1990）中規(guī)定：主動滾輪的圓周速度應(yīng)在660m/h范圍內(nèi)無級可調(diào)，速度波動量按不同的焊接工藝要求，要低于510，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滾輪架上進行焊接時，在整個焊接過程中允許工件的軸向竄動量為3mm。國外于20世紀(jì)80年代中期推出的防止焊件軸向竄動焊接滾輪架，能將焊件的竄動量控制在2mm以內(nèi)。我國近年來也有個別工廠生產(chǎn)過防竄動滾輪架，但在實用性和可靠性方面，與國外產(chǎn)品相比還存在著差距。下面談?wù)剣鴥?nèi)在此產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)上的進展，經(jīng)過實際檢測，其綜合指標(biāo)已優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。1.焊件產(chǎn)生軸向竄動的主要原因如果滾輪和焊件都是理想的圓柱體，且各滾輪尺寸一致，并且其轉(zhuǎn)動軸線都在同一水平面內(nèi)并與焊件軸線平行時，放在滾輪架上的焊件是不會產(chǎn)生軸向竄動的，這是理想情況。但實際上是不可能做到的，尤其是焊件就不可能做到理想中的圓柱體。曾有人說過：只要將主、從滾輪架在水平和軸向上的位置找好，固定下來，下次再用時就不會竄動了。但經(jīng)過我們多次試驗，這種方法時行不通的。即便是同一個焊件，此時調(diào)整后已不再竄動，但換個方向旋轉(zhuǎn)或?qū)⒃摵讣跗鹨苿游恢煤笤俜诺綕L輪架上，該焊件又會竄動了，更不用說換另外一個焊件了。國內(nèi)一些工廠采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，這種辦法對設(shè)備和焊件都有損害，實屬無奈。國外制作的防竄滾輪架，雖能滿足要求，可惜價格較昂貴。理論和實踐都證明：影響焊件做軸向竄動的主要原因是滾輪各軸線與焊件軸線的平行度。因此，在制造和使用焊接滾輪架時，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水平面內(nèi)且相互平行。滾輪間距相等。2.防竄機械執(zhí)行機構(gòu)實際上，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，把焊件的左旋及時地改為右旋或?qū)⒂倚臑樽笮?，直至焊件不再作螺旋運動為止。目前，已有三種執(zhí)行機構(gòu)可完成此任務(wù)：（1）頂升式執(zhí)行機構(gòu)從動滾輪架地一側(cè)滾輪可以做升降運動，使焊件軸線發(fā)生偏移，同時也使焊件自重產(chǎn)生地軸向分量發(fā)生變化。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點是調(diào)節(jié)靈敏度較高，缺點是制造成本高，體積大。（2）偏移式執(zhí)行機構(gòu)從動滾輪架的兩側(cè)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(diào)節(jié)方式其優(yōu)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(zhí)行機構(gòu)從動滾輪架的兩側(cè)滾輪可以同時垂直于焊件軸心線做水平移動，從而達到調(diào)節(jié)焊件軸心線以及調(diào)節(jié)滾輪軸線夾角的目的。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點是穩(wěn)定性好，制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單，不占用額外的安裝空間。3.主動輪轉(zhuǎn)速控制要做到使焊件無級調(diào)速的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，一般采用兩種驅(qū)動方式：直流調(diào)速和交流變頻調(diào)速。由于直流調(diào)速存在著故障率高且成本也高的缺陷，因而我們選擇了交流變頻調(diào)速。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速已經(jīng)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(diào)節(jié)方便可靠，組合便利，我們建議采用主動輪單獨驅(qū)動的設(shè)計方案，即每個主動輪單獨利用一臺電動機和減速機構(gòu)驅(qū)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(jié)構(gòu)上要盡量選用特性一致且經(jīng)過實測的使用。在驅(qū)動方式上建議使用一套驅(qū)動源，各個主動輪電動機并聯(lián)的方式。4.糾偏系統(tǒng)通過上面的討論我們知道，采用平移式執(zhí)行機構(gòu)最為簡便、可靠，成本也最低，因而我們建議采用這種設(shè)計。5.焊件軸向竄動的檢測我們的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(cè)面檢測方式和在焊件端面檢測方式。筒壁側(cè)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(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(biāo)之一。6.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(guī)定其端面加工誤差不超過某值有時是不太現(xiàn)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(guān)鍵之所在。對于像防竄滾輪架這類控制系統(tǒng)來講，在影響焊件軸向竄動的不確定因素很多的情況下，我們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(guī)則進行控制，也就是利用計算機來實現(xiàn)人的控制經(jīng)驗。模糊數(shù)學(xué)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(guān)系，再根據(jù)這些模糊關(guān)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(guān)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(jīng)驗是由模糊條件語句構(gòu)成的模糊控制規(guī)則。因此，需要把輸入信號由精確量轉(zhuǎn)化為模糊量。模糊化首先把輸入信號的采樣值轉(zhuǎn)化到相應(yīng)論域上的一個點（量程變換），然后再把它轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為精確的控制量。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(tǒng)來說，要實現(xiàn)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(jīng)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(qū)別的，況且不同焊件的誤差尺寸和形狀都是不一樣的。為此，在這里我們引入了自適應(yīng)控制方法。7.自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制具有修正本身特性參數(shù)以適應(yīng)被控對象和擾動的動態(tài)特性變化的能力。在自適應(yīng)系統(tǒng)中，我們采用的算法是“參數(shù)追蹤算法”。即計算機對送來的信號進行自動追蹤和預(yù)設(shè)動做閥值，這些參數(shù)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(jīng)過一段時間的調(diào)節(jié)，我們就可以做到焊件在其軸向上的“零竄動”。自適應(yīng)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(nèi)，大約經(jīng)過0.5h后即可做到使焊件保持“零竄動”。8.控制理論的實現(xiàn)再好的控制理論如果無法再實際控制系統(tǒng)中實現(xiàn)，也僅是一種在學(xué)術(shù)上的探討而已；如果要將它制造成工業(yè)產(chǎn)品，還有許多困難要克