一种双丝气电立焊协同摆动控制系统和方法与流程

1.本发明涉及双丝气电立焊系统领域，尤其是涉及一种双丝气电立焊协同摆动控制系统和方法。


背景技术：

2.在双丝气电立焊系统中焊接摆动装置占有十分重要的地位，焊接摆动装置决定着焊接坡口的大小。焊接摆动装置包括摆动控制系统、摆动拖板组成，传统的焊接摆动控制是由数字或模拟电路来实现的。以单片机为代表的控制系统以其低廉的价格占领了一部分市场。但单片机的起点低，开发周期长，系统维护困难，可扩展性低，使其基本上无法移植并与其他系统兼容。目前双丝气电立焊用单一y轴方向的摆动拖板。这种摆动方式限制了焊接坡口的范围，一但焊接坡口按工艺要求变大时，y轴方向的摆动拖板无法满足使用要求在焊接的过程中出现夹渣、未熔合缺陷影响焊接质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在用单一y轴方向的摆动拖板限制了焊接坡口的范围、影响焊接质量的缺陷而提供一种双丝气电立焊协同摆动控制系统和方法。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，包括协同摆动装置和协同控制装置，所述协同摆动装置包括x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板，所述x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板相互驱动连接，所述x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板均连接所述协同控制装置。
6.进一步地，所述x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板相互驱动连接具体为：
7.所述x轴方向摆动拖板的驱动端连接所述y轴方向摆动拖板，或者所述y轴方向摆动拖板的驱动端连接所述x轴方向摆动拖板。
8.进一步地，所述协同控制装置包括控制器、x轴步进驱动器和y轴步进驱动器，所述x轴步进驱动器连接x轴方向摆动拖板，所述y轴步进驱动器连接y轴方向摆动拖板，所述控制器分别连接所述x轴步进驱动器和y轴步进驱动器。
9.进一步地，所述协同控制装置还包括触摸屏，该触摸屏通讯连接所述控制器。
10.进一步地，所述控制器为plc控制器。
11.进一步地，所述协同控制装置还包括为整个系统供电的电源。
12.进一步地，所述x轴方向摆动拖板的驱动端还连接有前丝水冷焊枪夹持机构，该前丝水冷焊枪夹持机构夹持有前丝水冷焊枪；所述y轴方向摆动拖板的驱动端还连接有后丝水冷焊枪夹持机构，该后丝水冷焊枪夹持机构夹持有后丝水冷焊枪。
13.进一步地，所述双丝气电立焊协同摆动控制系统通过焊枪左右调节机构安装在立焊小车上，所述焊枪左右调节机构的驱动端连接x轴方向摆动拖板或y轴方向摆动拖板。
14.进一步地，所述x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板相互正交。
15.进一步地，所述x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板为上下分布式结构。
16.本发明还提供一种如上所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统的控制方法，包括以下步骤：
17.在协同控制装置中设定协同摆动参数，该协同摆动参数包括x轴摆动速度、x轴摆动摆幅、x轴摆动拖板左停留时间、x轴摆动拖板右停留时间、y轴摆动速度、y轴摆动摆幅和y轴摆动拖板前停留时间；
18.协同控制装置根据所述协同摆动参数转化为脉冲指令，该脉冲指令包括脉冲频率、脉冲数和脉冲方式，该脉冲方式为脉冲加方向，根据所述脉冲指令驱动x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板协同运动。
19.进一步地，所述协同控制装置包括触摸屏、控制器、x轴步进驱动器和y轴步进驱动器，所述x轴步进驱动器连接x轴方向摆动拖板，所述y轴步进驱动器连接y轴方向摆动拖板，所述控制器分别连接所述触摸屏、x轴步进驱动器和y轴步进驱动器；
20.所述控制方法具体包括以下步骤：
21.s1：触摸屏接收控制指令生成协同摆动参数，并传输给控制器；
22.s2：控制器实时等待和接收触摸屏发送的协同摆动参数；
23.s3：控制器判断是否已接收到所有协同摆动参数，如果接收完成，则执行步骤s5，否则执行步骤s4：
24.s4：控制器开始接收协同摆动参数时，进行计时，并判断协同摆动参数接收时间是否超过预设的时间阈值，如果不超时，则进行步骤s2，如果超时，则返回步骤s1；
25.s5：控制器根据接收的协同摆动参数，转化为脉冲指令，并传输给x轴步进驱动器和y轴步进驱动器；
26.s6：x轴步进驱动器和y轴步进驱动器接收控制器发送的协同摆动参数，分别驱动x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板协同运动。
27.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
28.(1)本发明设置了相互驱动连接的x轴方向摆动拖板和y轴方向摆动拖板，实现了x轴和y轴两个方向上的位移，相比于目前双丝气电立焊采用的单一y轴方向的摆动拖板，大大提高了焊接坡口范围，满足更多的焊接坡口要求，可实现与焊枪的联动，使焊缝美观并提高焊接质量；
29.(2)采用先进的plc，对协同摆动装置进行整体控制，克服了单片机控制电路复杂、故障率高、抗干扰能力差等诸多缺点；
30.(3)控制的运动部件具有精度高、可靠性好，响应快，安全可靠，操作简单，维修方便；
31.(4)采用了触摸屏可以显示协同摆动装置的摆幅、摆动速度、停留时间等参数，并且可以在触摸屏上设置和调整，调节方便，显示直观；
32.(5)本发明双丝气电立焊协同摆动控制系统的控制方法首先设定了协同摆动参数，该协同摆动参数包括x轴和y轴的摆动速度、摆动摆幅和停留时间，实现了更大范围的焊接驱动，满足更多的焊接坡口要求；将协同摆动参数转化为脉冲指令，通过脉冲加方向进行具体控制，能实现步进控制，提升控制精度。
附图说明
33.图1为本发明实施例中提供的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例中提供的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统的使用状态主视图；
35.图3为本发明实施例中提供的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统的使用状态左视图；
36.图4为本发明实施例中提供的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统的控制流程示意图；
37.图中，1、后丝水冷焊枪，2、前丝水冷焊枪，3、x轴方向摆动拖板，4、y轴方向摆动拖板，5、前丝水冷焊枪夹持机构，6、后丝水冷焊枪夹持机构，7、立焊小车，8、焊枪左右调节机构，9、触摸屏，10、控制器，11、x轴步进驱动器，12、y轴步进驱动器。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
44.实施例1
45.如图1所示，本实施例提供一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，包括协同摆动装置和协同控制装置，协同摆动装置包括x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4，x轴方向摆
动拖板3和y轴方向摆动拖板4相互驱动连接，x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4均连接协同控制装置。
46.x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4相互驱动连接具体为：
47.x轴方向摆动拖板3的驱动端连接y轴方向摆动拖板4，或者y轴方向摆动拖板4的驱动端连接x轴方向摆动拖板3。
48.协同控制装置用于根据设置的焊接参数，分别实现对x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4的协同运动控制。
49.x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4优选为相互正交。x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4为上下分布式结构。
50.本实施例提供的双丝气电立焊协同摆动控制系统，设置了相互驱动连接的x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4，实现了x轴和y轴两个方向上的位移，相比于目前双丝气电立焊采用的单一y轴方向的摆动拖板，大大提高了焊接坡口范围，满足更多的焊接坡口要求，可实现与焊枪的联动，使焊缝美观并提高焊接质量。
51.使用时，如图2和3所示，x轴方向摆动拖板3的驱动端还连接有前丝水冷焊枪夹持机构5，该前丝水冷焊枪夹持机构5夹持有前丝水冷焊枪2；y轴方向摆动拖板4的驱动端还连接有后丝水冷焊枪夹持机构6，该后丝水冷焊枪夹持机构6夹持有后丝水冷焊枪1。
52.作为一种优选的实施方式，协同控制装置包括控制器10、x轴步进驱动器11和y轴步进驱动器12，x轴步进驱动器11连接x轴方向摆动拖板3，y轴步进驱动器12连接y轴方向摆动拖板4，控制器10分别连接x轴步进驱动器11和y轴步进驱动器12。
53.通过步进驱动器驱动x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4运动，能实现步进控制，提升控制精度，满足后续摆幅、摆动速度、停留时间等控制需求。
54.本实施例中，控制器10为plc控制器，协同控制装置还包括为整个系统供电的电源。
55.进一步地，作为一种优选的实施方式，协同控制装置还包括触摸屏9，该触摸屏9通讯连接控制器10；设置触摸屏9，方便人工设置控制参数。
56.作为一种优选的实施方式，双丝气电立焊协同摆动控制系统通过焊枪左右调节机构8安装在立焊小车7上，焊枪左右调节机构8的驱动端连接x轴方向摆动拖板3或y轴方向摆动拖板4；焊枪左右调节机构8进一步提升了焊枪的移动空间。
57.本实施例还提供一种如上任意一种双丝气电立焊协同摆动控制系统的控制方法，包括以下步骤：
58.在协同控制装置中设定协同摆动参数，该协同摆动参数包括x轴摆动速度、x轴摆动摆幅、x轴摆动拖板左停留时间、x轴摆动拖板右停留时间、y轴摆动速度、y轴摆动摆幅和y轴摆动拖板前停留时间；
59.协同控制装置根据协同摆动参数转化为脉冲指令，该脉冲指令包括脉冲频率、脉冲数和脉冲方式，该脉冲方式为脉冲加方向，根据脉冲指令驱动x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4协同运动。
60.本双丝气电立焊协同摆动控制系统的控制方法首先设定了协同摆动参数，该协同摆动参数包括x轴和y轴的摆动速度、摆动摆幅和停留时间，实现了更大范围的焊接驱动，满足更多的焊接坡口要求；将协同摆动参数转化为脉冲指令，通过脉冲加方向进行具体控制，
能实现步进控制，提升控制精度。
61.如图4所示，控制方法具体包括以下步骤：
62.s1：触摸屏9接收控制指令生成协同摆动参数，并传输给控制器10；
63.s2：plc控制器实时等待和接收触摸屏9发送的协同摆动参数；
64.s3：plc控制器判断是否已接收到所有协同摆动参数，如果接收完成，则执行步骤s5，否则执行步骤s4：
65.s4：plc控制器开始接收协同摆动参数时，进行计时，并判断协同摆动参数接收时间是否超过预设的时间阈值，如果不超时，则进行步骤s2，如果超时，则返回步骤s1；
66.s5：plc控制器根据接收的协同摆动参数，转化为脉冲指令，并传输给x轴步进驱动器11和y轴步进驱动器12；
67.s6：x轴步进驱动器11和y轴步进驱动器12接收plc控制器发送的协同摆动参数，分别驱动x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4协同运动。
68.上述各步骤还包括以下特点：
69.步骤s1中触摸屏是通过mdbus通讯协议给plc控制端发送参数数据；
70.步骤s3中plc控制器自动判别发送的数据类型；
71.步骤s4中plc控制器判断是否超时的时间阈值为5秒；
72.步骤s5中plc控制器自动计算参数，给步进驱动器发送脉冲指令；
73.步骤s6中x、y轴步进电机超低振动噪音运行。
74.本实施例中，对上述控制方法的一个具体实施例中，设有触摸屏、plc控制器、x轴步进驱动器11和y轴步进驱动器12、x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4。通过触摸屏设置协同摆动参数发送给plc控制器，并通plc控制端对数据分析、处理运算发出脉冲指令给步进电机驱动器，步进电机驱动器控制摆动拖板执行协同摆动的动作。
75.具体包括以下控制步骤：
76.s1：触摸屏9接收控制指令生成协同摆动参数，并传输给控制器10；
77.s2：plc控制器实时等待和接收触摸屏9发送的协同摆动参数；本实施例中，plc控制器接收触摸屏发送的协同摆动参数包括：x轴摆动速度800mm/min、x轴摆动摆幅30mm、x轴摆动托板左停留0.5s、x轴摆动拖板右停留0.5s、y轴摆动速度800mm/min、y轴摆动摆幅25mm、y轴摆动拖板前停留时间0.3s，然后执行步骤s3；
78.s3：plc控制器判断是否已接收到所有协同摆动参数，如果接收完成，则执行步骤s5，否则执行步骤s4：
79.s4：plc控制器开始接收协同摆动参数时，进行计时，并判断协同摆动参数接收时间是否超过5秒，如果不超时，则进行步骤s2，如果超时，则返回步骤s1；
80.s5：plc控制器根据接收的协同摆动参数：x轴摆动速度800mm/min、x轴摆动摆幅30mm、x轴摆动托板左停留0.5s、x轴摆动拖板右停留0.5s、y轴摆动速度800mm/min、y轴摆动摆幅25mm、y轴摆动拖板前停留时间0.3s，计算出脉冲的频率、脉冲数、脉冲方式为脉冲+方向，并传输给x轴步进驱动器11和y轴步进驱动器12；
81.s6：x轴步进驱动器11和y轴步进驱动器12接收脉冲方式设置为脉冲+方向，接收plc控制器发送的协同摆动参数，分别驱动x轴方向摆动拖板3和y轴方向摆动拖板4协同运动；
82.s7：协同摆动装置执行摆动动作。
83.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，包括协同摆动装置和协同控制装置，所述协同摆动装置包括x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)，所述x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)相互驱动连接，所述x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)均连接所述协同控制装置。2.根据权利要求1所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，所述x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)相互驱动连接具体为：所述x轴方向摆动拖板(3)的驱动端连接所述y轴方向摆动拖板(4)，或者所述y轴方向摆动拖板(4)的驱动端连接所述x轴方向摆动拖板(3)。3.根据权利要求1所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，所述协同控制装置包括控制器(10)、x轴步进驱动器(11)和y轴步进驱动器(12)，所述x轴步进驱动器(11)连接x轴方向摆动拖板(3)，所述y轴步进驱动器(12)连接y轴方向摆动拖板(4)，所述控制器(10)分别连接所述x轴步进驱动器(11)和y轴步进驱动器(12)。4.根据权利要求3所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，所述协同控制装置还包括触摸屏(9)，该触摸屏(9)通讯连接所述控制器(10)。5.根据权利要求1所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，所述x轴方向摆动拖板(3)的驱动端还连接有前丝水冷焊枪夹持机构(5)，该前丝水冷焊枪夹持机构(5)夹持有前丝水冷焊枪(2)；所述y轴方向摆动拖板(4)的驱动端还连接有后丝水冷焊枪夹持机构(6)，该后丝水冷焊枪夹持机构(6)夹持有后丝水冷焊枪(1)。6.根据权利要求1所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，所述双丝气电立焊协同摆动控制系统通过焊枪左右调节机构(8)安装在立焊小车(7)上，所述焊枪左右调节机构(8)的驱动端连接x轴方向摆动拖板(3)或y轴方向摆动拖板(4)。7.根据权利要求1所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，所述x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)相互正交。8.根据权利要求1所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统，其特征在于，所述x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)为上下分布式结构。9.一种如权利要求1-8任一所述的一种双丝气电立焊协同摆动控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在协同控制装置中设定协同摆动参数，该协同摆动参数包括x轴摆动速度、x轴摆动摆幅、x轴摆动拖板左停留时间、x轴摆动拖板右停留时间、y轴摆动速度、y轴摆动摆幅和y轴摆动拖板前停留时间；协同控制装置根据所述协同摆动参数转化为脉冲指令，该脉冲指令包括脉冲频率、脉冲数和脉冲方式，该脉冲方式为脉冲加方向，根据所述脉冲指令驱动x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)协同运动。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述协同控制装置包括触摸屏(9)、控制器(10)、x轴步进驱动器(11)和y轴步进驱动器(12)，所述x轴步进驱动器(11)连接x轴方向摆动拖板(3)，所述y轴步进驱动器(12)连接y轴方向摆动拖板(4)，所述控制器(10)分别连接所述触摸屏(9)、x轴步进驱动器(11)和y轴步进驱动器(12)；所述控制方法具体包括以下步骤：s1：触摸屏(9)接收控制指令生成协同摆动参数，并传输给控制器(10)；
s2：控制器(10)实时等待和接收触摸屏(9)发送的协同摆动参数；s3：控制器(10)判断是否已接收到所有协同摆动参数，如果接收完成，则执行步骤s5，否则执行步骤s4：s4：控制器(10)开始接收协同摆动参数时，进行计时，并判断协同摆动参数接收时间是否超过预设的时间阈值，如果不超时，则进行步骤s2，如果超时，则返回步骤s1；s5：控制器(10)根据接收的协同摆动参数，转化为脉冲指令，并传输给x轴步进驱动器(11)和y轴步进驱动器(12)；s6：x轴步进驱动器(11)和y轴步进驱动器(12)接收控制器(10)发送的协同摆动参数，分别驱动x轴方向摆动拖板(3)和y轴方向摆动拖板(4)协同运动。

技术总结
本发明涉及一种双丝气电立焊协同摆动控制系统和方法，系统包括协同摆动装置和协同控制装置，协同摆动装置包括X轴方向摆动拖板和Y轴方向摆动拖板，X轴方向摆动拖板和Y轴方向摆动拖板相互驱动连接，协同控制装置包括控制器、X轴步进驱动器和Y轴步进驱动器，X轴步进驱动器连接X轴方向摆动拖板，Y轴步进驱动器连接Y轴方向摆动拖板，控制器分别连接X轴步进驱动器和Y轴步进驱动器。与现有技术相比，本发明大大提高了焊接坡口范围，满足更多的焊接坡口要求，可实现与焊枪的联动，使焊缝美观并提高了焊接质量。焊接质量。焊接质量。


技术研发人员：许森 王瑜 陈轶斌 张饮海
受保护的技术使用者：兆锋机电设备（上海）有限公司
技术研发日：2022.01.27
技术公布日：2023/8/8