針對龍門(mén)焊機對控制系統提出的嚴格工藝要求，本文利用這一轉差互補原理，巧妙的解決了軌道電機同步驅動(dòng)的技術(shù)難題。
龍門(mén)焊機是焊接大型鋼構件的關(guān)鍵設備。為適應焊接不同規格的鋼板，保證高質(zhì)量的焊接工藝，提高焊接效率，對電氣傳動(dòng)控制系統既要求有快速的動(dòng)態(tài)響應又要求具備高精度的穩態(tài)定位性能。對于傳統的大型龍門(mén)焊接系統，門(mén)架主傳動(dòng)一般采用兩個(gè)獨立的速度閉環(huán)控制系統對兩側軌道電機同步驅動(dòng)，控制相對復雜，難以完全保證良好的同步；此外，采用復雜的機械傳動(dòng)方式驅動(dòng)焊槍進(jìn)給與定位，由于機械耦合的連接方式導致其結構復雜，對裝配精度要求高，改變焊接工藝需調整機械零件參數，還存在機械磨損和噪音大等缺點(diǎn)，嚴重制約了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高。
針對龍門(mén)焊機對控制系統提出的嚴格工藝要求，本文采用2軸數控系統構成高精度的焊槍位置控制；利用籠型異步電動(dòng)機的轉差特性，采用一臺變頻調速器，以恒定磁通的v/f開(kāi)環(huán)控制模式同時(shí)驅動(dòng)兩臺軌道電機運動(dòng)。在v/f開(kāi)環(huán)控制模式下，當兩臺電機承擔的負載不同時(shí)轉差亦不相同，負載重的電機轉速較低、負載輕的電機轉速較高；本文利用這一轉差互補原理，巧妙的解決了軌道電機同步驅動(dòng)的技術(shù)難題。
焊接工藝及系統構成
·焊接工藝
為保持門(mén)架受力平衡和運行平穩，門(mén)架左右立柱分別安裝一臺導軌驅動(dòng)式交流交流異步電機，要求兩臺電機運行速度必須嚴格保持同步，同時(shí)達到d=100的調速范圍或滿(mǎn)足0.1m/min的穩定焊接速度、10m/min的返程速度；其次，為滿(mǎn)足快速、穩定、準確的焊接工藝要求，采用伺服電機、plc、觸摸屏與數字通信技術(shù)相結合，構成高精度的焊接位置數控系統（cnc），使焊槍能夠準確定位在龍門(mén)架運動(dòng)范圍的任何一點(diǎn)，要求伺服進(jìn)給系統的定位精度為0.1mm，***大進(jìn)給速度為25m/min。
·焊接系統的構成
龍門(mén)焊機系統結構如圖1所示, 焊機總體結構分為電氣傳動(dòng)及控制系統、門(mén)架機械機構和焊接系統三個(gè)部分。其中電氣傳動(dòng)包括焊槍2維定位進(jìn)給系統和軌道主傳動(dòng)控制，控制系統由人機界面、plc、伺服電機和交流變頻調速系統構成；門(mén)架機械機構包括龍門(mén)架、x－y軸高精度滾珠絲杠與活套機構；焊接系統采用lincon埋弧焊電源及焊槍。
圖1 系統結構圖
本文重點(diǎn)介紹電氣傳動(dòng)控制系統，針對焊接工藝技術(shù)要求，根據籠型異步電動(dòng)機在磁通恒定的v/f模式下開(kāi)環(huán)運行時(shí)的轉差特性，采取一拖二的方式，利用一臺電壓源型變頻器開(kāi)環(huán)控制兩臺軌道異步電機（m1、m2），實(shí)現兩臺軌道電機的嚴格同步運行；焊槍2維定位進(jìn)給系統采用兩臺高精度交流伺服電機(sm1、sm2) ，通過(guò)修正伺服放大器內部參數，來(lái)實(shí)現焊槍在龍門(mén)架運動(dòng)范圍內精確定位控制，去除以往復雜的機械耦合連接結構，使新型控制系統結構簡(jiǎn)單、運行穩定可靠。
系統分析與參數計算
兩臺軌道異步電機通過(guò)同一臺變頻器進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，去除了以往的復雜閉環(huán)控制結構，根據籠型異步電動(dòng)機在v/f模式下開(kāi)環(huán)運行時(shí)的轉差特性，當兩臺軌道電機工作在同一頻率下，系統在負載不同時(shí)可利用轉差率的變化自動(dòng)調節轉速，使得負載重的電機轉速由低變高、負載輕的電機轉速由高變低，直到實(shí)現兩臺軌道電機的嚴格同步運行為止。通過(guò)變頻器參數設定，可使軌道電機運行速度從0.1～10m/min連續可調、調速范圍為d=100，外接標準能耗制動(dòng)電阻后、50hz對應的加減速時(shí)間為0.5s，可以滿(mǎn)足軌道主傳動(dòng)的快速性要求。變頻器接收來(lái)自plc的控制信號，對軌道電機的正反轉（穩速焊接與高速返回）進(jìn)行控制，并輸出故障信號給plc控制器，完善保護功能，以使用戶(hù)及時(shí)進(jìn)行故障處理。
焊槍2軸定位進(jìn)給系統采用兩臺高精度交流伺服電機驅動(dòng)，在位置控制模式下，利用簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制結構，通過(guò)調整伺服放大器內部參數α來(lái)控制電機的轉速。伺服放大器對編碼器的可識別精度高達131072(p/rev)，設伺服電機減速比為i，則電機旋轉速度n與驅動(dòng)脈沖頻率f的關(guān)系式為：
（1）
運行速度v與電機每轉一圈焊頭移動(dòng)量d的關(guān)系式為：
（2）
由公式（1）和（2）可得：
（3）
根據系統技術(shù)要求，當伺服電機減速比i為20:1，電機每轉一圈的移動(dòng)量d=200mm，輸入脈沖頻率f設定為10khz時(shí)，取β＝100，則
α＝131v （4）
由式(4)可知，當根據生產(chǎn)工藝技術(shù)要求，需要變更焊槍橫向或縱向進(jìn)給速度v時(shí)，只要通過(guò)(4)式來(lái)修正伺服放大器內部參數α即可，而無(wú)需更換系統的機械耦合裝置，以此實(shí)現控制系統的柔性調整，并使系統控制精度顯著(zhù)提高。利用圓弧差補原理，根據用戶(hù)輸入的工程數據，經(jīng)過(guò)plc內部高速運算處理，得出下一步進(jìn)給方向與新偏差，精確實(shí)現復雜二維平面幾何圖形的焊接。
系統設計
·系統硬件設計
新型系統的電氣傳動(dòng)控制系統基于cnc系統的數字控制技術(shù)，以可編程控制器(plc)為控制核心，交流伺服電機(acsm)和變頻電機為執行元件。以高速數字旋轉脈沖編碼器(pg)作為生產(chǎn)線(xiàn)速度檢測單元，f940got觸摸屏作為人機界面，通過(guò)fx1n-485-db通訊擴展模塊實(shí)現系統的信息交流。焊接電氣傳動(dòng)控制系統組成如圖2所示。
圖2 電氣傳動(dòng)控制系統框圖
plc以其處理速度快、邏輯控制能力強、現場(chǎng)適應性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為替代傳統繼電接觸器控制線(xiàn)路的升級換代產(chǎn)品，在工業(yè)現場(chǎng)控制中被廣泛使用。本文采用fx1n-60mt型plc作為核心控制器，直流輸入36點(diǎn)，晶體管輸出24點(diǎn)，與人機界面通過(guò)通信的方式建立連接，輸入系統的運行參數，通過(guò)內部邏輯運算，輸出邏輯控制量，對運行電機的控制器進(jìn)行數字控制。其除了具有一般邏輯和計算功能外，還具有高速脈沖串(***高100khz)輸出口(y0、y1)、ramp電機變頻軟起動(dòng)／軟制動(dòng)及高速實(shí)時(shí)中斷響應等特殊處理功能[1]，可非常方便地對伺服電機進(jìn)行位置控制或速度控制。
軌道電機采用兩臺同一型號1.5kw變頻調速電機，根據一拖二的容量要求，所采用的變頻器容量必須大于兩臺變頻電機的容量之和，因此在這里使用容量為4.0kw的交流變頻調速器。
焊槍2維定位進(jìn)給控制軸由兩臺高精度交流伺服電機驅動(dòng)，本文采用faldic－w系列的交流伺服電機，額定轉速3000r/min,額定功率400w，該電機自帶17位即131072(p/rev)的高分辨率編碼器。伺服電機通過(guò)變速比為1:20的減速齒輪驅動(dòng)焊槍2維定位進(jìn)給控制軸，在輥輪直徑d2為200mm情況下，系統具有的電氣穩態(tài)控制精度d為：
由(5)式可見(jiàn)新系統的控制精度遠遠高于一般系統的定位精度要求：0.1mm；盡管新的運行伺服電機額定轉速降低為3000r/min，額定扭矩為12.0(nm)，但由于控制精度的顯著(zhù)提高和機械機構的簡(jiǎn)化，使得生產(chǎn)線(xiàn)的加工運行速度較以往提高數倍。
系統中采用f940got液晶觸摸屏作為監控生產(chǎn)工況的人機界面，利用與觸摸屏配套的組態(tài)軟件，可通過(guò)pc機對其控制界面、圖像參數或曲線(xiàn)進(jìn)行離線(xiàn)編輯，并通過(guò)com口下載到內存。生產(chǎn)線(xiàn)運行過(guò)程中，按照事先編制并固化在其內存中的指令程序，實(shí)時(shí)監控四個(gè)運行電機的轉速，并獲取生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)時(shí)數據，同時(shí)還可以方便地設定系統運行所需要的參數，實(shí)現人機現場(chǎng)對話(huà)操作。
·系統軟件設計
在本系統中，合理、簡(jiǎn)潔的用戶(hù)控制程序是實(shí)現軟件取代硬件、電氣軟聯(lián)結取代機械硬聯(lián)結、柔性參數調整取代剛性參數調整的重要因素。根據前述焊接電氣傳動(dòng)控制系統的控制原理及生產(chǎn)工藝要求，利用plc的梯形圖程序設計方法，觸摸屏與plc的通信協(xié)議和觸摸屏組態(tài)軟件包，可以設計出功能強大、靈活方便、操作簡(jiǎn)單的控制系統軟件[2]。完整的系統軟件包括：plc控制程序、伺服系統—plc通訊程序、觸摸屏組態(tài)軟件三部分。因篇幅所限，僅給出plc控制程序流程圖，如圖3所示。
圖3 系統流程圖
結語(yǔ)
本系統采用開(kāi)環(huán)控制方式來(lái)控制軌道電機，利用轉差互補原理解決了兩臺電機的同步運行，顯著(zhù)簡(jiǎn)化了主傳動(dòng)控制系統；采用高精度2軸伺服系統改造傳統的機械傳動(dòng)模式，實(shí)現了焊接工藝和參數的柔性調整，提高了焊接定位控制精度；利用plc、人－機界面與電機驅動(dòng)器的通信，提高了系統的自動(dòng)化程度，具有良好的應用前景。新系統可達到的技術(shù)指標如下：
·龍門(mén)架運行速度從0.10～10 m/min連續可調；
·伺服電機***高運行速度vm＝25m/min；
·焊槍穩態(tài)控制精度可達到10μm；
·通過(guò)rs485工藝參數調整滿(mǎn)足焊接2維平面的任意幾何圖形；
·多種故障檢測并報警輸出，對所有電機綜合保護。
本系統已被應用于多家大型企業(yè)，經(jīng)長(cháng)期實(shí)際運行證明設計合理，運行穩定可靠。該控制系統不僅適用于3維空間的鋼構件精密焊接，還可推廣應用于大型鋼板的高精確切割工藝。
YZS振動(dòng)電機是在轉子軸兩端各安裝一組可調偏心塊，利用軸及偏心塊高速旋轉產(chǎn)生的離心力得到激振力。YZS振動(dòng)電機的激振力高、能耗小、噪音低、壽命長(cháng)。YZS振動(dòng)電機是直線(xiàn)振動(dòng)篩、振動(dòng)給料機、振動(dòng)給料斗、振動(dòng)輸送機等各種振動(dòng)機械***理想的激振源，YZS振動(dòng)電機也是冶金、礦山、煤炭、建材、磨料、陶瓷、化工、糧食等工業(yè)部門(mén)的理想設備，并可用于各種料倉、料斗、溜槽的倉壁振動(dòng)，以防止物料滯留，促使物料快速運動(dòng)。有著(zhù)極其廣泛的應用范圍。
YZS系列振動(dòng)電機主要特點(diǎn)：
1.使用壽命長(cháng)，只需定期維護軸承。
2.因利用平穩的回轉產(chǎn)生振動(dòng)，噪聲低。
3.激振力與出力配合適當，機體質(zhì)量輕、體積小。
4.可多機組合成各種振動(dòng)形式，以完成各種作業(yè)要求。
5.全封閉結構，可在任何無(wú)防爆要求的粉塵條件下工作?！?
6.只需調節兩端外側的偏心塊,使之與內側偏心塊形成一定的夾角，就可無(wú)級調整激振力。
7.電機的設計可隨需要做適當的調整，以適用于特殊的環(huán)境：660V或60HZ特殊電壓及電源頻率，氣溫極高或極低的工作場(chǎng)所、防塵防水要求較高的場(chǎng)所、地處海拔較高的場(chǎng)所等。
YZS振動(dòng)電機是機座聯(lián)體電機，密封性能高于普通振動(dòng)電機
YZS振動(dòng)電機是動(dòng)力源與振動(dòng)源結合為一體的激振源，振動(dòng)電機是在轉子軸兩端各安裝一組可調偏心塊，利用軸及偏心塊高速旋轉產(chǎn)生的離心力得到激振力。振動(dòng)電機的激振力利用率高、能耗小、噪音低、壽命長(cháng)。振動(dòng)電機的激振力可以無(wú)級調節，使用方便。振動(dòng)電機可以應用于一般振動(dòng)機械，如：振動(dòng)破碎機、振動(dòng)篩分機、振動(dòng)打包機、振動(dòng)落砂機、振動(dòng)造型機、振動(dòng)打樁機、振動(dòng)提升機、振動(dòng)充填機、料倉的振動(dòng)破拱防閉塞裝置等等。廣泛的應用在水電建設、火力發(fā)電、建筑、建材、化工、采礦、煤炭、冶金、輕工等工業(yè)部門(mén)。
YZS振動(dòng)電機除了可以應用與一般振動(dòng)機械外，還可以組合多種振動(dòng)形式。如：平旋型，渦旋型，搖動(dòng)振動(dòng)型，組合直線(xiàn)型，組合長(cháng)橢圓型，復合雙頻型，復合雙幅型等。由這些振動(dòng)形式可以產(chǎn)生出一些過(guò)去所沒(méi)有的新型振動(dòng)機械。
YZS系列振動(dòng)電機是新型號振動(dòng)電機, 特點(diǎn)是體積小巧, 外形美觀(guān), 性?xún)r(jià)比高等。與其它振動(dòng)電機不同的是它的外殼和機座是一體鑄造完成，改進(jìn)了工藝，減少了成本，提高了防塵性能。
新鄉市三鑫電機制造有限公司主營(yíng)：振動(dòng)電機 yzs振動(dòng)電機 YZO振動(dòng)電機 YZU振動(dòng)電機 JZO振動(dòng)電機 XVMA振動(dòng)電機VB振動(dòng)電機 ZFB倉壁振動(dòng)器 YCT調速電機
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