可變徑均力矩滾輪架控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及的是一種可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其包括主控制裝置和至少一個(gè)輔助控制裝置，主控制裝置和輔助控制裝置均包括控制器、電位器、驅(qū)動(dòng)裝置和變頻控制裝置，驅(qū)動(dòng)裝置通過變頻控制裝置與控制器相連接，電位器連接控制器，通過電位器調(diào)節(jié)其輸出速度，輔助控制裝置的控制器通過信號(hào)電纜與主控制裝置的控制器相連接，輔助控制裝置的輸出速度小于或等于主控制裝置的輸出速度。本實(shí)用新型使主動(dòng)滾輪擺動(dòng)架控制并限制輔助滾輪擺動(dòng)架的主動(dòng)輪速度，使其達(dá)到轉(zhuǎn)扭矩負(fù)載分配均勻，避免了變徑工件線速度相等的現(xiàn)象，增加了滾輪架的使用壽命和工作穩(wěn)定性，此外，通過設(shè)置主輔機(jī)切換開關(guān)，可使任意一個(gè)輔助控制裝置變?yōu)橹骺刂蒲b置。
【專利說明】 可變徑均力矩滾輪架控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種大型筒體焊縫用滾輪架控制裝置，具體涉及的是一種可變徑均力矩滾輪架控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在石油、造船、建筑、采掘、公共設(shè)施、能源運(yùn)輸、鍋爐等行業(yè)廣泛使用大型焊接筒體，如:橋梁立柱、石油輸送管道、城市供排水管道、鍋爐筒體、油罐車筒體等。目前，大型焊接筒體一般通過助焊滾輪架協(xié)助焊接環(huán)縫，現(xiàn)有滾輪架一般采用的是單一主動(dòng)輪和一從動(dòng)輪帶動(dòng)的助焊滾輪架，但助焊滾輪架其在應(yīng)用與大型的長型筒體焊接環(huán)縫時(shí)，由于筒體太長，重量大，主動(dòng)輪帶動(dòng)筒體然后再帶動(dòng)從動(dòng)輪運(yùn)行方式使其難以運(yùn)行，不便于整個(gè)焊接的控制，易造成主動(dòng)輪與電機(jī)之間的損壞，影響滾輪架的壽命以及焊接效率和質(zhì)量。
[0003]而采用多臺(tái)驅(qū)動(dòng)時(shí)，但由于異步電機(jī)滑差的特性決定了在兩臺(tái)以上同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)剛性負(fù)載如長型筒體時(shí)，會(huì)發(fā)生負(fù)載分配不均勻的現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至可能在輕負(fù)載狀態(tài)下發(fā)生一臺(tái)電機(jī)拖著另一臺(tái)電機(jī)工作既一臺(tái)處于電動(dòng)狀態(tài)一臺(tái)處于發(fā)電狀態(tài)的情況，嚴(yán)重影響著整個(gè)焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定性以及滾輪架的使用壽命，尤其是大型變徑筒體工件焊接環(huán)縫時(shí)，其各個(gè)主動(dòng)輪的線速度相等，使其難以控制其整個(gè)焊接過程，并不能達(dá)到自動(dòng)控制的目的，同樣導(dǎo)致一臺(tái)電機(jī)拖著另一臺(tái)電機(jī)工作既一臺(tái)處于電動(dòng)狀態(tài)一臺(tái)處于發(fā)電狀態(tài)的情況產(chǎn)生，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，影響滾輪架使用壽命和穩(wěn)定性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)上可對變徑大型工件旋轉(zhuǎn)過程中線速度相等以及負(fù)載力矩不均勻的問題，而目的是在于提供一種省時(shí)省力，工作穩(wěn)定的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，用于輔助焊接大型筒體的環(huán)縫及縱縫，其大幅度的提高工作效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了現(xiàn)有技術(shù)上的不足。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，其包括用于控制待焊縫工件最大直徑轉(zhuǎn)速的主控制裝置和至少一個(gè)輔助控制裝置，所述主控制裝置和輔助控制裝置均包括控制器、電位器、用于驅(qū)動(dòng)待焊縫工件的驅(qū)動(dòng)裝置和用于反饋驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速信號(hào)、外部故障信號(hào)以及控制驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速及速度力矩的變頻控制裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置通過變頻控制裝置與控制器相連接，所述電位器連接所述的控制器，通過電位器調(diào)節(jié)其輸出速度，所述輔助控制裝置的控制器通過信號(hào)電纜與主控制裝置的控制器相連接，通過主控制裝置的控制器控制輔助控制裝置的輸出速度，通過限制輔助控制裝置的控制器的速度信號(hào)的速度輸出，使輔助控制裝置的輸出速度小于或等于主控制裝置的輸出速度，從而有效避免了負(fù)載分配不均勻的現(xiàn)象，同時(shí)避免了變徑工件線速度相等的問題。
[0007]進(jìn)一步的，所述變頻控制裝置包括速度控制模塊、外部故障報(bào)警模塊、用于檢測驅(qū)動(dòng)裝置力矩的力矩檢測模塊以及力矩控制模塊，所述速度控制模塊、外部故障報(bào)警模塊、力矩檢測模塊以及力矩控制模塊均與控制器相連接，所述速度控制模塊和力矩控制模塊均與驅(qū)動(dòng)裝置相連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述主控制裝置和輔助控制裝置均還包括正轉(zhuǎn)速開關(guān)和負(fù)轉(zhuǎn)速開關(guān)，所述正轉(zhuǎn)速開關(guān)和負(fù)轉(zhuǎn)速開關(guān)均與控制器相連接。
[0009]進(jìn)一步的，所述主控制裝置和輔助控制裝置均還包括用于作為主控制裝置和輔助控裝置切換的主輔機(jī)切換開關(guān)，所述主輔機(jī)切換開關(guān)與控制相連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述速度控制模塊和力矩控制模塊還均連接有一模擬量擴(kuò)展模塊，所述控制器通過模擬量擴(kuò)展模塊與速度控制模塊和力矩控制模塊相連接，用于速度和力矩的給定。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述變頻控制裝置采用的是變頻器，所述變頻器還連接有模擬量輸出模塊，力矩檢測通過變頻器取得。
[0012]進(jìn)一步的，所述主控制裝置和輔助控制裝置還包括速度采集模塊，所述速度采集模塊與速度控制模塊相連接。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述速度采集模塊采用的是編碼器。
[0014]作為優(yōu)選方案，所述控制器采用的是PLC，所述的驅(qū)動(dòng)裝置采用的異步電機(jī)，便于使用。
[0015]本實(shí)用新型通過設(shè)置位于待焊縫工件最大直徑位置處的主控制裝置和至少一個(gè)輔助控制裝置，使主動(dòng)滾輪擺動(dòng)架控制并限制輔助滾輪擺動(dòng)架的主動(dòng)輪速度，使其達(dá)到轉(zhuǎn)扭矩負(fù)載分配均勻，避免了變徑工件線速度相等的現(xiàn)象，增加了滾輪架的使用壽命和工作穩(wěn)定性，此外，通過設(shè)置主輔機(jī)切換開關(guān)，可使任意一個(gè)輔助控制裝置變?yōu)橹骺刂蒲b置，在使用時(shí)，位于待焊縫工件最大直徑位置設(shè)置為主控制裝置，便于使用控制其它輔助控制裝置的輸出線速度小于主控制裝置的輸出線速度，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自動(dòng)化程度高，其大幅度的提高工作效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可適應(yīng)于大型筒體或變半徑筒體的助焊滾輪架的控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本實(shí)用新型；
[0017]圖1為本實(shí)用新型的工作原理模塊圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的電氣原理圖；
[0019]圖3為實(shí)用新型的接線圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的一實(shí)施例示意圖；
[0021]圖5為本實(shí)用新型的一實(shí)施例的接線電氣圖。
[0022]【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0024]參見圖1至圖5，本實(shí)用新型的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其用于對大型筒體或變半徑筒體工件的環(huán)縫焊接，其包括用于控制待焊縫工件最大直徑轉(zhuǎn)速的主控制裝置和至少一個(gè)輔助控制裝置，本實(shí)施例的主控制裝置與輔助控制裝上均安裝有用于作為主控制裝置和輔助控裝置切換的主輔機(jī)切換開關(guān)，即根據(jù)實(shí)際需要每臺(tái)滾輪架的控制裝置均可轉(zhuǎn)換為主控制裝置或輔助控制裝置，本實(shí)施例以控制待焊縫工件最大直徑轉(zhuǎn)速的控制裝置作為主控制裝置，其余作為輔助控制裝置，便于實(shí)際工作中需要。且作為輔助控制裝置的給予滾輪架的輸出速度小于或等于主控制裝置的輸出速度，從而解決了變半徑待焊縫工件輔助控制裝置之間控制的滾輪架輸出線速度相等的問題，同樣也解決了轉(zhuǎn)扭矩負(fù)載分配不均勻的問題。
[0025]所述主控制裝置和輔助控制裝置均包括控制器、電位器、速度采集模塊、用于驅(qū)動(dòng)待焊縫工件的驅(qū)動(dòng)裝置和用于反饋驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速信號(hào)、外部故障信號(hào)以及控制驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速及速度力矩的變頻控制裝置。速度采集模塊連接變頻控制裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置通過變頻控制裝置與控制器相連接，電位器連接所述的控制器，通過電位器調(diào)節(jié)其輸出速度。輔助控制裝置的控制器通過信號(hào)電纜與主控制裝置的控制器相連接，通過主控制裝置的控制器控制輔助控制裝置的輸出速度，通過限制輔助控制裝置的控制器的速度信號(hào)的速度輸出，使輔助控制裝置輸出速度小于或等于主控制裝置的速度輸出大小。
[0026]本實(shí)施例的變頻控制裝置采用的是變頻器，其包括速度控制模塊、外部故障報(bào)警模塊、用于檢測驅(qū)動(dòng)裝置力矩的力矩檢測模塊以及力矩控制模塊，所述速度控制模塊、外部故障報(bào)警模塊、力矩檢測模塊以及力矩控制模塊均與控制器相連接。本實(shí)施例的速度采集模塊采用的是編碼器，該編碼器和力矩控制模塊均與驅(qū)動(dòng)裝置相連接，且連接變頻器，其中，該編碼器與變頻器內(nèi)的速度控制模塊相連接。在主控制裝置和輔助控制裝置均還包括正轉(zhuǎn)速開關(guān)和負(fù)轉(zhuǎn)速開關(guān)，所述主輔機(jī)切換開關(guān)、正轉(zhuǎn)速開關(guān)和負(fù)轉(zhuǎn)速開關(guān)均與控制器相連接，便于給予正反轉(zhuǎn)信號(hào)給變頻器。
[0027]上述驅(qū)動(dòng)裝置采用的是異步電機(jī)，變頻器通過減速器控制異步電機(jī)的運(yùn)行?？刂破鞑捎玫腜LC控制器，即CPU 224CN(6ES7 214-1AD23-0XB8)，控制器輸出正反轉(zhuǎn)信號(hào)、速度力矩信號(hào)或外部故障信號(hào)提供給變頻器，變頻器根據(jù)自身所帶的力矩控制模塊和速度控制模塊判斷后，將出正反轉(zhuǎn)信號(hào)、速度力矩信號(hào)輸出給異步電機(jī)，而變頻器的力矩檢測模塊以及外部故障報(bào)警模塊將測試到本機(jī)轉(zhuǎn)速力矩信號(hào)以及外邊故障信號(hào)反饋給控制器，從而構(gòu)成閉環(huán)矢量控制。
[0028]在變頻器內(nèi)的速度控制模塊和力矩控制模塊還均連接有一模擬量擴(kuò)展模塊和模擬量輸出模塊，該模擬量擴(kuò)展模塊采用的西門子型號(hào)為EM232 CN(6ES7 232-0HB22-0XA8)的芯片，模擬量輸出模塊為EM231 CN(6ES7 231-0HC22-0XA8)，所述控制器通過模擬量擴(kuò)展模塊與速度控制模塊和力矩控制模塊相連接，通過模擬量輸出模塊連接異步電機(jī)，用于速度和力矩的給定。
[0029]參見圖2，圖中，兩臺(tái)均采用閉環(huán)矢量控制，A臺(tái)做主速度控制，主要作用是進(jìn)行速度精度控制，B臺(tái)做轉(zhuǎn)矩控制(從)，主要作用是分擔(dān)負(fù)載。從A臺(tái)的兩個(gè)模擬量FM、AM端子分別輸出頻率指令和轉(zhuǎn)矩指令，頻率指令(FM)用0-10V的信號(hào)，轉(zhuǎn)矩指令(AM)用-1OV?IOV的信號(hào)。B臺(tái)的Al (頻率指令)接受A臺(tái)的FM輸出信號(hào)作為速度限制，A3 (轉(zhuǎn)矩指令)接受A臺(tái)的AM輸出信號(hào)作為轉(zhuǎn)矩指令。
[0030]當(dāng)開始工作的時(shí)候，A驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)實(shí)際的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩指令，將此轉(zhuǎn)矩指令輸入給做轉(zhuǎn)矩控制的B臺(tái)，B臺(tái)也會(huì)輸出一個(gè)同樣大小的轉(zhuǎn)矩，這樣兩臺(tái)變頻器輸出的轉(zhuǎn)矩一樣，就不會(huì)存在負(fù)載分配不均勻的現(xiàn)象。另外A臺(tái)的頻率指令輸入給B臺(tái)作為速度限制，如此B臺(tái)的速度被限制在和A臺(tái)當(dāng)前相同的運(yùn)行速度。
[0031]參見圖3和圖4，一號(hào)滾輪架1，二號(hào)滾輪架2，三號(hào)滾輪架3通過電纜線連接，按工件4擺放圖所示，三號(hào)滾輪架3所支撐的位置直徑最大，在相同旋轉(zhuǎn)角速度下，三號(hào)滾輪架3的線速度最大。因此應(yīng)使用三號(hào)滾輪架3作為主機(jī)，一號(hào)、二號(hào)作滾輪架為輔機(jī)(輔機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受到主機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的限制)。主輔機(jī)的切換按照搶答原則設(shè)計(jì)，當(dāng)所有聯(lián)機(jī)的滾輪架中任意一臺(tái)首先切換到主機(jī)后，其他的輔機(jī)狀態(tài)不能再被改變，直到主機(jī)退出主機(jī)狀態(tài)。所有滾輪架一旦連接聯(lián)機(jī)電纜，自動(dòng)切換到輔機(jī)狀態(tài)，本機(jī)操作禁止。
[0032]作為主機(jī)的滾輪架的主控制裝置可接受本機(jī)操作指令，變頻器被切換到矢量閉環(huán)調(diào)速模式，同時(shí)經(jīng)PLC處理輸出模擬量轉(zhuǎn)矩信號(hào)和速度信號(hào)。輔機(jī)的變頻器被切換到力矩控制模式，按主機(jī)力矩信號(hào)自動(dòng)調(diào)整速度達(dá)到所需輸出力矩，同時(shí)受主機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制。
[0033]所有聯(lián)機(jī)的滾輪架任意一臺(tái)超負(fù)荷報(bào)警及故障報(bào)警，都會(huì)通過主機(jī)停止運(yùn)行并輸出報(bào)警信號(hào)。
[0034]本實(shí)用新型通過設(shè)置位于待焊縫工件最大直徑位置處的主控制裝置和至少一個(gè)輔助控制裝置，使主動(dòng)滾輪擺動(dòng)架控制并限制輔助滾輪擺動(dòng)架的主動(dòng)輪速度，使其達(dá)到轉(zhuǎn)扭矩負(fù)載分配均勻，避免了變徑工件線速度相等的現(xiàn)象，增加了滾輪架的使用壽命和工作穩(wěn)定性，此外，通過設(shè)置主輔機(jī)切換開關(guān)，可使任意一個(gè)輔助控制裝置變?yōu)橹骺刂蒲b置，在使用時(shí)，位于待焊縫工件最大直徑位置設(shè)置為主控制裝置，便于使用控制其它輔助控制裝置的輸出線速度小于主控制裝置的輸出線速度，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自動(dòng)化程度高，其大幅度的提高工作效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可適應(yīng)于大型筒體或變半徑筒體的助焊滾輪架的控制。
[0035]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，其包括用于控制待焊縫工件最大直徑轉(zhuǎn)速的主控制裝置和至少一個(gè)輔助控制裝置，所述主控制裝置和輔助控制裝置均包括控制器、電位器、用于驅(qū)動(dòng)待焊縫工件的驅(qū)動(dòng)裝置和用于反饋驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速信號(hào)、外部故障信號(hào)以及控制驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速及速度力矩的變頻控制裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置通過變頻控制裝置與控制器相連接，所述電位器連接所述的控制器，通過電位器調(diào)節(jié)其輸出速度，所述輔助控制裝置的控制器通過信號(hào)電纜與主控制裝置的控制器相連接，所述輔助控制裝置的輸出速度小于或等于主控制裝置的輸出速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述變頻控制裝置包括速度控制模塊、外部故障報(bào)警模塊、用于檢測驅(qū)動(dòng)裝置力矩的力矩檢測模塊以及力矩控制模塊，所述速度控制模塊、外部故障報(bào)警模塊、力矩檢測模塊以及力矩控制模塊均與控制器相連接，所述速度控制模塊和力矩控制模塊均與驅(qū)動(dòng)裝置相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述主控制裝置和輔助控制裝置均還包括正轉(zhuǎn)速開關(guān)和負(fù)轉(zhuǎn)速開關(guān)，所述正轉(zhuǎn)速開關(guān)和負(fù)轉(zhuǎn)速開關(guān)均與控制器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述主控制裝置和輔助控制裝置均還包括用于作為主控制裝置和輔助控裝置切換的主輔機(jī)切換開關(guān)，所述主輔機(jī)切換開關(guān)與控制相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述速度控制模塊和力矩控制模塊還均連接有一模擬量擴(kuò)展模塊，所述控制器通過模擬量擴(kuò)展模塊與速度控制模塊和力矩控制模塊相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述變頻控制裝置采用的是變頻器，所述變頻器還連接有模擬量輸出模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述主控制裝置和輔助控制裝置還包括速度采集模塊，所述速度采集模塊與速度控制模塊相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述速度采集模塊采用的是編碼器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變徑均力矩滾輪架控制裝置，其特征在于，所述控制器采用的是PLC，所述的驅(qū)動(dòng)裝置采用的異步電機(jī)。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK203376657SQ201320367459
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】杜文安 申請人:張家港市偉業(yè)機(jī)械制造有限公司