焊接滾輪架

焊接滾輪架藉助焊件與主動滾輪間的摩擦力來帶動圓筒形（或圓錐形）焊件旋轉的裝置。主要用於重工業的一些列大型機器上使用。

基本介紹

• 中文名：焊接滾輪架
• 外文名：Welded roller frame
• 主要用於：重工業的一些列大型機器上
• 特點：施加壓力而不加填充材料
• 組成：從動滾輪、支架、傳動裝置

概況特點

焊接滾輪架是一種常用的焊接輔助裝置，在焊 接生產過程中被廣泛套用。主要藉助焊件與主動滾 輪間的摩擦力帶動圓筒類焊件旋轉，與焊接操作機、 焊接變位機等組合可實現對焊件的內外環縫、角焊縫和內外縱縫的自動焊接。

焊接滾輪架特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素燒損，和有害元素侵入焊縫的問題，焊接滾輪架 從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛生條件。同時由於加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優質接頭。

組成

焊接滾輪架是一種焊接輔助設備，具體是一種焊接滾輪架，常用於圓筒類工件內外環縫和內外縱縫的焊接。包括底座、主動滾輪、從動滾輪、支架、傳動裝置，動力裝置驅動等組成。傳動裝置驅動主動滾輪，利用主動滾輪與圓筒類工件之間的摩擦力帶動工件旋轉實現變位，可實現工件的內外環縫和內外縱縫的水平位置焊接，配套自動焊接設備可實現自動焊接，能大大提高焊縫質量，減輕勞動強度，提高工作效率。焊接滾輪架還可配合手工焊或作為檢測、裝配圓筒體工件的設備。

原理套用

工作原理

傳動裝置驅動主動滾輪，利用主動滾輪與圓筒類工件之間的摩擦力帶動工件旋轉實現變位，可實現工件的內外環縫和內外縱縫的水平位置焊接，配套自動焊接設備可實現自動焊接。

套用

主要用於筒形的裝配與焊接。若對主、從動滾輪的高度作適當調整，也可進行椎體、分段不等經迴轉體的裝配與焊接。對於一些非圓長形焊件，若將其裝卡在特製的環形卡箍內，也可在焊接滾輪架上進行裝焊作業。焊接滾輪架還可配合手工焊作為檢測、裝配圓筒體工件的設備。焊接滾輪架的使用能大大提高焊縫質量，減輕勞動強度，提高工作效率。

分類

焊接滾輪架有哪幾種呢？下面就為大家介紹焊接滾輪架分類：

自調式焊接滾輪架

自調式焊接滾輪架，是利用主動滾輪與焊件之間的摩擦力帶動工件旋轉的變位設備。可根據工件直徑大小自動調節輪組的擺角，並能自動調心。其主要用於管道、容器、鍋爐、油罐等圓筒形工件的裝配或焊接，當與焊接操作機、焊接電源配套時，可以實現工件的內外縱縫和內外環縫焊接。

焊接滾輪架

可調式焊接滾輪架

可調式焊接滾輪架由一台主動輪與一台從動輪組成。主動滾輪運轉由兩台電機分別驅動運轉，通過調速電機，調速控制器通過變頻調速或電磁調速實現無級變速。工件迴轉的線速度為6—60米/小時，可以滿足手工焊、自動堆焊、自動埋弧焊等各種不同焊接的需要，以及滿足工件的各種鉚裝之用。可以通過絲桿或鏍釘分檔來調接主、從動滾輪的間距，以滿足不同規格工件焊接要求。

非自調式焊接滾輪架

非自調式焊接滾輪架是靠移動支架上的滾輪座來調節滾輪的間距。

防竄焊接滾輪架

防竄焊接滾輪架在可調式滾輪架的基礎上將從動架的滾輪做成可升降式，利用光電編碼器檢測工件的竄動量，系統控制器控制從動滾輪的升降。位移檢測架放置在工件的一端，檢測輪壓在工件的端面上（端面必須經過加工），檢測輪能隨工件一起轉動，當工件軸向移動時，檢測輪會隨工件一起隨動，光電編碼器檢測到工件的竄動量和竄動方向，其信號輸入到系統控制器進行處理。控制器會根據竄動量的大小來調節從動滾輪的升降行程、升降速度和升降間隔時間，根據竄動方向控制升或降。工件的竄動量始終在-1.5mm和+1.5mm之間波動,這樣,工件的竄動被限制在一定的範圍內，能滿足焊接的需要。

製造結構

1、防竄機械執行機構

焊件在滾輪架上的軸向竄動，其焊件本身是在作螺旋運動，如能採取措施，把焊接滾輪架焊件的左旋及時地改為右旋或將右旋改為左旋，直至焊件不再作螺旋運動為止。

目前，已有三種執行機構可完成此任務：

(1)頂升式執行機構

從動滾輪架地一側滾輪可以做升降運動，使焊件軸線發生偏移，同時也使焊件自重產生地軸向分量發生變化。這種調節方式其優點是調節靈敏度較高，缺點是製造成本高，體積大。

(2)偏移式執行機構

從動滾輪架的兩側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。這種調節方式其優點是靈敏度高，但最大的缺點是對滾輪的磨損太大。

(3)平移式執行機構

從動滾輪架的兩側滾輪可以同時垂直於焊件軸心線做水平移動，從而達到調節焊件軸心線以及調節滾輪軸線夾角的目的。這種調節方式其優點是穩定性好，製造成本低，結構簡單，不占用額外的安裝空間。

2、主動輪轉速控制

要做到使焊件無級調速的平穩旋轉，一般採用兩種驅動方式：直流調速和交流變頻調速。由於直流調速存在著故障率高且成本也高的缺陷，因而選擇了交流變頻調速。隨著電子技術的發展，交流變頻調速已經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節方便可靠，組合便利，建議採用主動輪單獨驅動的設計方案，即每個主動輪單獨利用一台電動機和減速機構驅動。但是，這裡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構上要儘量選用特性一致且經過實測的使用。在驅動方式上建議使用一套驅動源，各個主動輪電動機並聯的方式。

3、焊件軸向竄動的檢測

焊件軸向竄動的檢測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，可以採取在焊件筒壁側面檢測方式和在焊件端面檢測方式。筒壁側面檢測方式可以不受焊件端面誤差的影響，但這種檢測方式由於要去除筒壁的垂直旋轉分量，再加上打滑、筒體表面粗糙、污物的影響，因此要製造出可靠的感測器來是不容易的。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於±2mm，可是焊件的受測端面不平度卻大於±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之一。

4、模糊控制

對於一個焊件，尤其對於一個大型焊件來說，要想確切地知道其檢測端面相對於其軸心線地垂直度和不平度是比較困難地。硬性規定其端面加工誤差不超過某值有時是不太現實地。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，是關鍵之所在。

對於像防竄滾輪架這類控制系統來講，在影響焊件軸向竄動的不確定因素很多的情況下，可以藉助於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，按照人的操作規則進行控制，也就是利用計算機來實現人的控制經驗。模糊數學可以用來描述過程變數和控制作用量這類模糊概念及它們之間的關係，再根據這些模糊關係及每一時刻過程變數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係，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驗是由模糊條件語句構成的模糊控制規則。因此，需要把輸入信號由精確量轉化為模糊量。模糊化首先把輸入信號的採樣值轉化到相應論域上的一個點(量程變換)，然後再把它轉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化為精確的控制量。

焊接滾輪架

不過，對於受控焊件的檢測端面誤差大於防竄精度的控制系統來說，要實現焊件的防竄目的，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大於防竄精度的要求，由感測器送來的偏移量究竟是由於焊件端面的誤差造成的，還是由於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別的，況且不同焊件的誤差尺寸和形狀都是不一樣的。

5、自適應控制

自適應控制具有修正本身特性參數以適應被控對象和擾動的動態特性變化的能力。在自適應系統中，我們採用的算法是“參數追蹤算法”。即計算機對送來的信號進行自動追蹤和預設動做閥值，這些參數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，然後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，經過一段時間的調節，就可以做到焊件在其軸向上的“零竄動”。自適應過程的時間長短視焊件端面誤差而定，對於端面誤差在5mm的焊件，大約15min後即可把竄動量限制在±2mm以內，大約經過0.5h後即可做到使焊件保持“零竄動”。

焊件軸竄

危害

焊接滾輪架主要用於筒形焊件的裝配焊接，由於焊接滾輪製造、安裝誤差以及焊件幾何形狀的不規則，焊件在滾輪架上轉動時會沿其軸向竄動，從而影響焊接質量和焊接過程的正常進行。嚴重時，會造成焊接過程的中斷，甚至發生焊件從滾輪架上掉下等事故。

原因

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，焊接滾輪架的製造安裝誤差已有行業標準規定，誤差的具體內容有滾輪的跨距、支承距、對角線長度、高度和偏角等允差，最終表現為螺旋角，因此筒體的軸向運動往往是不可避免的，由於製造、安裝等原因，滾輪和工件之間存在的螺旋角是工件產生軸向運動的內在因素。