摘 要:焊丝层绕机是焊丝生产的关键设备之一,其控制的好坏直接影响到焊丝的质量。目前的层绕机多采用零度角排线,可靠性低。采用角度控制的排线系统实现了自动层绕与平稳换向。角度传感器和数字交流伺服电机的组合实现了恒角度与变角度的排线控制。实践表明提高了机器的层绕质量和生产效率,角度检测的分辨率为°。

关键词:PLC; 伺服电机; 角度传感器; 焊丝排线系统

0 引言

目前国内同类设备多是垂直层绕(焊丝与收线轴垂直),设备易受干扰,停车频繁,焊丝的张力不均。基于滞后角控制的自动排线系统可提高排线的精度和性能。通过可编程控制器PLC进行角度闭环控制,使焊丝以固定的滞后角度 β在工字轮上进行高速层绕。PLC检测到角度值并与设定值比较,偏差使PLC发出脉冲信号给伺服电机驱动直线单元运动,使偏差趋于零,以达到焊丝以固定滞后角层绕。利用人机界面完成设备数据的输入和实时监测。设计实现了在换向区外正常速度跟踪,换向开关动作后快速追赶至同步速度跟踪,焊丝到达工字轮边缘后再次形成新的滞后跟踪的自动排线系统的控制,满足了排线系统自动平稳排线的要求[1>-[2>。

1 层绕的工艺原理

自动排线器的结构如图1所示。排线器采用滞后角排线,伺服电机通过滚轴丝杠及滑轨推动排线器以一定的角度排线。在收线工字轮的内径区域,当从一侧向另一侧排线时,整个区域分成一般跟踪和换向跟踪两个区域。在一般跟踪区域采用固定滞后角跟踪模式,在换向区内采用变角度跟踪模式。由于焊丝在层绕至工字轮边缘时,会自动向相反方向层绕,在这个过程中,不允许焊丝有超前角度层绕,否则焊丝间会出现缝隙,下一层将出现瑕疵,层绕将被迫中断。因此换向区内的角度检测与控制至关重要。

图1 焊丝层绕机自动排线器

图2 换向区内角度的变化过程

通过换向开关动作自动形成直线单元移动方向标志,左换向开关置位右行标志,复位左行标志;右换向开关置位左行标志,复位右行标志。收线与倒线开关的上升沿将对直线单元的左右行走标志取反。以收线右换向为例,当右换向开关动作瞬间,直线单元以6倍基速快速推进至β≤0;当主电机继续旋转,直线单元以基速继续跟踪,当焊丝缠绕接近至工字轮的最右边一圈线时,直线单元停止,同时复位直线单元右行标志,置位左行标志。收线左换向同理于收线右换向。收线左行时,角度α维持≤中心角+滞后角;右行时,角度α维持≥中心角-滞后角。换向区内角度的变化过程如图2所示。

2 控制系统结构以及工作原理

2.1控制系统结构

图3 排线器控制系统