基于DSP运动控制卡的货车制动梁自动焊接机

　　在电动机控制领域中,为提高灵活性和能效,降低成本,增加可靠性,逐渐从模糊控制转到了数字化控制。并开始要求用软件实现电动机控制模型,不断涌现出无传感器控制、变频马达控制、磁场定向控制等。从而要求具有强大计算能力的处理器来实现控制算法、要求高速高精度的PWM控制波形、快速准确的反馈参数(如温度、电压、速度、电流等) 。这些复杂的控制算法必须在高性能的处理器中才能实现并保证系统的实时性。

　　DSP芯片就是为了快速地实现数字信号处理运算而专门设计的。以DSP为主控芯片的运动控制卡则利用了DSP对数字信号的高速处理功能,能够实时完成极其复杂的轨迹运算。这类运动控制卡集成度高,可靠性、实时性等都比较好;输出脉冲频率可以达到几兆赫兹,能够满足数字伺服电动机的控制,可以用作步进卡和伺服卡。制动梁自动焊接机就采用了DSP运动控制卡作为数控系统的核心。弓形制动梁是列车基础制动装置中的主要部件。它的作用是把由制动缸产生的空气推力通过闸瓦托传给各块闸瓦,使其转变为压紧车轮的机械力,阻止车轮转动,从而产生制动作用。弓形制动梁示意图如图1所示。

　　由图可看出,制动梁为左右对称结构。每个制动梁上装有两个闸瓦托,闸瓦托通过一个端轴连结在制动梁上,闸瓦托与制动梁的端轴之间有两条长为80mm的焊缝。该焊缝距离短、要求高,人工焊修不仅劳动强度大、效率低,而且容易产生气孔、夹渣、咬边等缺陷。

　　另外,制动梁的全长必须控制在1 767～1 776 mm范围内。而不同制动梁的两闸瓦托中心距又是不同的,因此要保证制动梁的全长,应选用不同的端轴长度。当人工焊接时,要先测量两闸瓦托的中心距,再根据制动梁的全长算出选用的端轴长度,费时费力,容易出错,且尺寸也很难控制。制动梁自动焊接机能较好地完成上述焊缝的焊接工作。制动梁自动焊接机主要由下列部分组成(见图2) :

　　(1)自动焊接工作台两套:由X、Y2移动轴(步进电动机+丝杠螺母驱动、直线导轨导向)和A 转动轴(步进电动机+蜗轮蜗杆)组成; Y1轴焊接工作台移动装置(步进电动机+丝杠螺母驱动、直线导轨导向) 1套。

　　(2) CO2气体保护焊头、电源和送丝机2套。

　　(3)端轴夹具、瓦托夹具、径向夹具各两套,轴向夹具1套。其中端轴夹具为人工装夹定心,两边夹具中心同轴;瓦托夹具、轴向夹具、径向夹具则由SMC气缸及气动元件组成。

　　(4)测量装置(长度测量光栅) 、控制系统、床身机架各1套。其中光栅尺的滑尺固定在轴向夹具上,随轴向夹具一起移动,定尺固定在机架上。由于制动梁形状的不规则,为完成其定位需要多套夹具共同完成,其中端轴夹具为人工装夹定心。为保证定位准确可靠,两边夹具必须中心同轴,因此要求端轴夹具的装配精度较高。