对货车制动管自动环缝焊接专机控制系统

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1、货车制动管自动环缝焊接专机控制系统陈凯：中国北车济南轨道交通装备有限公司研究院，工程师，山东济南，250022黄丙庆：中国北车济南轨道交通装备有限公司研究院，工程师，山东济南，250022摘要：针对当前铁路货车生产过程中制动管体与法兰端面焊接的垂直度难以保证的问题，提出货车制动管自动环缝焊接专机控制系统。该系统采用ADT-TP340运动控制器作为主控单元，采用步进电机控制焊枪进给，伺服电机控-t,0旋转。该系统满足当前绝大部分直径15．5～6omm的制动管件的焊接要求，保证焊接质量，提高生产效率。关键词：货车；-,t1动管；ADT-TP；340；自动环缝焊接专机；控制系统

2、针对当前制动管焊接存在的问题，提出货车制动管自动环缝焊接专机控制系统(简称系统)。1系统结构系统主要由机械执行机构、电焊机、控制系统3部铁路制货动车阀制动装置由装在机车上的供风系统和自动、分装在机车车辆上的制动机和基础制动分组成。机械执行机构主要包括旋转定心部件、焊枪部装置及贯通全列车的制动管组成。制动管包括直管、s件、横移部件和立柱夹紧部件4部分。形管、u形管及有空间角度的管件。传统焊接方式多为旋转定心部件由伺服电机经行星减速机构驱动，用手工焊接，不但工作量大，而且质量难以保证。铁路货于带动焊枪部件及横移部件沿工件圆周方向运动，同时车制动管系采用不锈钢后，管系焊接采用专

3、机，一般有夹紧被焊接管件；焊枪部件由直流电机驱动送丝机，实气体保护焊、TIC焊，就焊接质量而言，TIC焊明显优于现焊丝进给；横移部件由横移与弧长2个方向步进电机气体保护焊。但目前货车生产过程中使用的专机管体与经丝杠驱动，带动焊枪在垂直平面内到达指定焊接位置法兰端面的垂直度难以保证，需要预先采用人工点焊方并摆动；立柱夹紧部件主要由异步电机驱动夹紧装置，式进行固定，生产效率低。以固定管件。．80．．(=JcH

4、NEsERA／LWAYS2012／062系统硬件设计ADT—TP3340是一台高性能的通用四轴步进／伺服触摸屏运动控制器，采用S3C44BOX单片机(ARM7)，内含3

5、2路光耦输入，4轴编码器AB}H脉冲输入，16路光耦输出，4路脉冲／方向信号输出，具有RS232通信模块和U盘功能，采用单色图形液晶显示屏，320×240点阵。硬件部分已编成函数库，采用c语言编程，开发工具采用ARM常用的ADS1．2。图2系统软件框架以ADT—TP3340为控制核心搭建系统控制电路，其3．1操作系统任务调度控制原理见图1。uC／OS—II是一个实时操作系统内核，包含任务调度、任务管理、时间管理、内存管理、任务间的通信和同步等基本功能。系统启动后首先进行系统初始化，然后创建主工作进程，在主_『=作进程中创建2个用户进程。用户进程一：用于系统状态监控、电机位

6、置指示和系统时问显示。用户进程二：用于触摸屏界面显示控制、工作过程控制，同时根据用户指令切换到系统参数配置或系统诊断测试子进程中。主控程序流程见图3。3．2工作过程控制程序用户在使用设备时，若不改变管径及法兰种类，动图1ADI—lP3340控制原理横移与弧长2个步进电机采用数字脉冲驱动；旋转电机采用伺服电机，位置控制方式；工件夹紧用10输出控制夹紧气缸；夹紧装置位置调整采用10控制2个普通异步电机实现；送丝机通过IO控制直流电机驱动。零位信号、限位信号、各种控制信号通过IO输入接入控制器。系统设计支持手动／自动2种工作模式，其中手动模式用于调整专机和配置加工参数，自动模式

7、用于实现管件自动焊接。3系统软件设计软件采用基于uC／OS—II操作系统的架构方式，主要包含系统任务调度、工作过程控制程序、系统参数配置、系统诊断测试、触摸屏界面显示控制5部分，系统软件框架见图2。图3主控程序流程CH／NESE／7．4／／YS2O’2m8嚣一81—作流程为：将待焊接管件的法兰及管体放入一涨紧气缸3．4系统诊断测试一启动一完成后松开气缸一取下工件。控制系统为用户提供了系统诊断与测试程序，在若用户改变管径及法兰种类，则首先根据管体管径这个程序中，各电机可实现单独的分步进给，10输入与选择合适的定位心轴，调整夹具位置，在控制器上选择输出可以单独测试，方便用户与

8、生产厂家进行调试与诊T件类型，然后执行上面的操作即可。系统工作过程控断。制流程见图4。3．5触摸屏界面显示控制触摸屏屏幕显示采用画点画线函数及12X12、16X开始16点阵的汉字显示，配合位图工具使用；屏幕控制由系统扫描触摸屏的状态，当检测到屏幕按下状态后，获取按下点的坐标，根据坐标进行相应的指令处理。鍪H鲨4结束语介绍铁路货车制动管全自动环缝TIG焊接专机。在对不锈钢管接头焊接分析的基础上，给出了系统的框架臣叠一结构和控制系统软、硬件解决方案。全自动环缝焊机可发送各轴回零指令以满足直径13．5～60mm制动管件的焊接要求，保