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Abstract

一种智能送丝机，包括有机架、焊丝盘、送丝装置、控制机构，其特点是：机架尾部设有焊丝盘轴，机架下面底板设有用螺钉固定的送丝装置，在机架侧面设有固定用支撑板；送丝装置包括伺服电机、谐波减速器、面板、送丝轮、调节轮、压轮、压杆、轮托架面板、连接杆、轴承、编码器、压缩弹簧、弹簧芯轴、轴套、滑动体、滑动体盖；控制机构为在智能送丝机中装入嵌入式计算机系统。本发明使用伺服控制技术和谐波减速器，有效的控制了焊丝低速运行的稳定性，同时加入弹性浮动装置和编码器，完善控制系统，实现焊丝输出运动的终端闭环，实时监控送丝速度，把因机器本身出现问题造成激光加工工件损坏的概率降到最低。

Description

一种智能送丝机
技术领域
本发明涉及一种送丝机，特别是涉及一种采用伺服控制技术和谐波减速器使低速运行平稳可靠、实现送丝运行末端闭环、具有与上位机通讯和控制的功能，应用在激光加工中的送丝机。
背景技术
在激光熔覆加工中，可以采用送粉加工和送丝加工，送粉加工合金粉末利用率不超过50％，由于合金粉末价格昂贵使激光熔覆的成本较高。激光制造与再制造越来越成为低碳和循环经济的重要手段，有效解决激光熔覆成本问题可以使激光制造和再制造大大降低成本，拓展应用范围。而将送粉熔覆改为送丝熔覆，则能使熔覆材料的利用率得到大幅度的提高。
目前市场上销售的送丝机都不能适合激光熔覆需要，普遍存在以下问题：第一，低速运行不稳定，激光熔覆中就要求焊丝要低速平稳的进入熔池，一但速度出现波动，就会使得激光加工表面出现斑点，造成工件表面的损坏；第二，普通送丝机没有送丝长度或速度反馈系统，送丝没有实现末端闭环，焊丝出现打滑或卡死现象系统无法知道，这样无法应用到规模和批量生产之中。
企业希望有一种能够很好的应用在激光加工中的，能够很好的达到低速运行稳定、送丝连续、送丝速度可控、带有预警装置的智能送丝机。
发明内容
本发明的目的在于克服解决目前市场上送丝机在激光加工中存在的问题，提供一种可靠的、具有适用性的应用在激光加工中的智能送丝机。该送丝机使用伺服控制技术和谐波减速器，有效的控制了焊丝低速运行的稳定性，同时加入弹性浮动装置和编码器，完善控制系统，实现焊丝输出运动的终端闭环，实时监控送丝速度，把因机器本身出现问题造成激光加工工件损坏的概率降到最低。
本发明给出的技术解决方案是：这种智能送丝机，包括有机架、焊丝盘、送丝装置、控制机构，其特点是：
所述的机架尾部设有焊丝盘轴，机架下面底板设有用螺钉固定的送丝装置，在机架侧面设有固定用支撑板；
所述的送丝装置包括伺服电机、谐波减速器、面板、送丝轮、调节轮、压轮、压杆、轮托架面板、连接杆、轴承、编码器、压缩弹簧、弹簧芯轴、轴套、滑动体、滑动体盖，其中送丝装置是在机架内通过螺钉螺母与机架底部连接，送丝装置中的伺服电机通过键与谐波减速器连接，谐波减速器轴端通过键和螺母固定送丝轮，谐波减速器通过螺钉固定在面板上，轮托架面板通过螺钉固定在面板上，滑动体盖通过螺钉固定在面板上，调节轮与连接杆通过键连接，连接杆与滑动体通过轴承连接，编码器与连接杆通过螺钉紧固连接，编码器通过螺钉固定在滑动体上，弹簧芯轴与滑动体通过螺纹连接，压缩弹簧套在弹簧芯轴上，轴套固定在滑动体盖上，滑动体整体在滑动体盖凹槽内上下移动，通过弹簧芯轴与轴套限制其直线位移，通过压缩弹簧调节保证调节轮与焊丝接触；
所述的控制机构为在智能送丝机中装入嵌入式计算机系统，用户可以通过送丝机本地面板设置送丝参数和查看运行状态记录，通过I/O口或串行口设定送丝速度、控制起停和查看运行状态记录，可以实时将错误信息上报给上位控制系统。
本发明的工作原理是：
将焊丝盘固定在焊丝盘轴上完成穿丝，送丝轮在伺服电机和谐波减速器的带动下转动，在压轮的作用下带动焊丝运动，调节轮通过滑动体在弹簧的作用下与焊丝保持时刻接触，焊丝带动调节轮旋转，调节轮通过连接杆将转矩传递给编码器带动编码器工作，这样编码器就可以实时监控送丝机的运行状态和焊丝的运行速度。滑动体在焊丝和压缩弹簧的作用下在滑动体盖凹槽内上下移动，通过弹簧芯轴和轴套限制滑动体在Z方向直线移动。在全智能送丝机中加入嵌入式计算机系统，用户可以通过送丝机本地面板设置送丝参数和查看运行状态记录，用户通过I/O口或串行口设定送丝速度、控制起停和查看运行状态记录，并可以实时将错误信息上报上位控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)送丝机采用伺服控制技术，使电机平稳输出，保证输出转矩，实现低速平稳运行；
(2)采用谐波减速器，增大减速比，保证送丝低速平稳，最低输出速度可达1mm/s；谐波减速器具有有效吸收震动，减小焊丝波动，保证输出转矩，实现平稳送丝的性能；
(3)采用编码器，形成焊丝输出运动的终端闭环，并可实时监控送丝速度，对送丝运动异常及时通知使用者，并有提醒用户检修和及时更换零部件的功能。
(4)在智能送丝机中具有嵌入式计算机系统，用户可以通过送丝机本地面板设置送丝参数和查看运行状态记录，用户通过I/O口或串行口设定送丝速度、控制起停和查看运行状态记录，并可以实时将错误信息上报上位控制系统。
附图说明
图1为整机效果示意图。
图2为整机主视图。
图3为整机俯视图。
图4为整机左视图。
图5为传动部分前视图。
图6为传动部分后视图。
图7为弹性装置剖视图。
图8为控制程序框图
图中标记：1.机架，2.焊丝盘，3.压杆，4.压轮，5.送丝轮，6.面板，7.调节轮，8.滑动体，9.轮托架面板，10.面板底座，11.滑动体盖，12.压缩弹簧，13.编码器，14.伺服电机，15.谐波减速器，16.轴套，17.弹簧芯轴，18.轴承，19.连接杆。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的具体技术方案做进一步说明：
如图1～图7所示，智能送丝机包括机架、焊丝盘、送丝装置、控制机构，在机架1的底部有两个孔通过螺钉螺母将送丝装置固定在机架底部，焊丝盘2安装到机架1的盘轴上。
在送丝装置中，伺服电机14通过键与谐波减速器15连接；送丝轮5通过键与螺母与谐波减速器15轴端连接；谐波减速器15通过螺钉固定到面板6上；轮托架面板9通过螺钉固定到面板6上；滑动体盖11通过螺钉固定到面板6上；调节轮7与连接杆19通过键连接；连接杆19与滑动体8通过两个轴承18来固定支撑；编码器13通过螺钉与连接杆19紧固连接；编码器13通过螺钉固定到滑动体8上；弹簧芯轴17与滑动体8之间通过螺纹连接；压缩弹簧12套在弹簧芯轴17上；轴套16固定在滑动体盖11上。
图8为本发明的控制程序框图，CPU上电后首先检测起动开关状态，只有在未起动状态方可进行速度等参数的修改。如检测到开关在起动状态，则按照预设速度通过饲服电机控制器进行速度给定，同时通过编码器读取实际的送丝速度并加以对比。如实际速度与给定速度不符，则通过PID运算调整速度给定量。如调整一定时间后仍无法控制速度，则判断送丝故障停机报警。具体步骤如下：
步骤(1)送丝机上电，初始化后进行步骤(2)；
步骤(2)判断是否有起动送丝信号？如有，则起动送丝，跳往步骤(5)；
步骤(3)若无起动送丝信号，停止送丝，进入步骤(4)；
步骤(4)检测是否有通过键盘修改送丝速度信动作，如有，修改新速度关存贮，跳往步骤(2)；
步骤(5)按照设定速度通过饲服电机给定送丝速度，通过码盘读取并显示实际送丝速度；
步骤(6)对比给定速度与当前实际速度是否有大的波动？如果是，跳往步骤(10)停机报警；如果否，则进入步骤(7)判断当前实际速度是否符合给定速度；
步骤(7)如果当前实际速度符合给定速度，跳往第(2)步；如果给定速度超出当前实际速度的误差范围，则进入步骤(8)通过PID运算调整给定量；
步骤(8)PID运算调整给定量后，给定调节最大值仍无法达到实际速度，进入步骤(9)判断是否送丝打滑或超速；
步骤(9)判断是否送丝打滑或超速，如果否，跳往步骤(2)；如果是，则进入步骤(10)；
步骤(10)表示送丝错误并停机报警，此时需从新上电进行复位。
工作时，焊丝由焊丝盘2底部输出经过调节轮7下部，穿过另外两个调节轮之间到送丝轮5和压轮4之间一直到进入送丝嘴。通过压杆3调节压轮4保证焊丝与送丝轮5紧密接触；伺服电机14带动送丝轮5旋转从而带动焊丝输出，调节轮7在压缩弹簧12作用下保证焊丝时刻与调节轮7接触，滑动体8在压缩弹簧12和焊丝的作用下在滑动体盖11凹槽内上下移动，弹簧芯轴17与轴套16限制滑动体8只能在Z向移动，焊丝带动调节轮7旋转，调节轮7通过连接杆19将转矩传递给编码器13带动其旋转，这样编码器13就可以监控整个送丝机运行速度及运行状态。

Claims (2)

1.一种智能送丝机，包括有机架、焊丝盘、送丝装置、控制机构，其特征在于：
所述的机架尾部设有焊丝盘轴，机架下面底板设有用螺钉固定的送丝装置，在机架侧面设有固定用支撑板；
所述的送丝装置包括伺服电机、谐波减速器、面板、送丝轮、调节轮、压轮、压杆、轮托架面板、连接杆、轴承、编码器、压缩弹簧、弹簧芯轴、轴套、滑动体、滑动体盖，其中送丝装置是在机架内通过螺钉螺母与机架底部连接，送丝装置中的伺服电机通过键与谐波减速器连接，谐波减速器轴端通过键和螺母固定送丝轮，谐波减速器通过螺钉固定在面板上，轮托架面板通过螺钉固定在面板上，滑动体盖通过螺钉固定在面板上，调节轮与连接杆通过键连接，连接杆与滑动体通过轴承连接，编码器与连接杆通过螺钉紧固连接，编码器通过螺钉固定在滑动体上，弹簧芯轴与滑动体通过螺纹连接，压缩弹簧套在弹簧芯轴上，轴套固定在滑动体盖上，滑动体整体在滑动体盖凹槽内上下移动，通过弹簧芯轴与轴套限制其直线位移，通过压缩弹簧调节保证调节轮与焊丝接触；
所述的控制机构为在智能送丝机中装入的嵌入式计算机系统。
2.根据权利要求1所述的智能送丝机，其特征在于所述控制机构中控制程序框图的具体步骤如下：
步骤(1)送丝机上电，初始化后进行步骤(2)；
步骤(2)判断是否有起动送丝信号？如有，则起动送丝，跳往步骤(5)；
步骤(3)若无起动送丝信号，停止送丝，进入步骤(4)；
步骤(4)检测是否有通过键盘修改送丝速度信动作，如有，修改新速度关存贮，跳往步骤(2)；
步骤(5)按照设定速度通过饲服电机给定送丝速度，通过码盘读取并显示实际送丝速度；
步骤(6)对比给定速度与当前实际速度是否有大的波动？如果是，跳往步骤(10)停机报警；如果否，则进入步骤(7)判断当前实际速度是否符合给定速度；
步骤(7)如果当前实际速度符合给定速度，跳往第(2)步；如果给定速度超出当前实际速度的误差范围，则进入步骤(8)通过PID运算调整给定量；
步骤(8)PID运算调整给定量后，给定调节最大值仍无法达到实际速度，进入步骤(9)判断是否送丝打滑或超速；
步骤(9)判断是否送丝打滑或超速，如果否，跳往步骤(2)；如果是，则进入步骤(10)；
步骤(10)表示送丝错误并停机报警，此时需从新上电进行复位。
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