專利名稱：一種智能送絲機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種送絲機(jī)，特別是涉及一種采用伺服控制技術(shù)和諧波減速器使低速運(yùn)行平穩(wěn)可靠、實(shí)現(xiàn)送絲運(yùn)行末端閉環(huán)、具有與上位機(jī)通訊和控制的功能，應(yīng)用在激光加工中的送絲機(jī)。
背景技術(shù)：
在激光熔覆加工中，可以采用送粉加工和送絲加工，送粉加工合金粉末利用率不超過50%，由于合金粉末價(jià)格昂貴使激光熔覆的成本較高。激光制造與再制造越來越成為低碳和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要手段，有效解決激光熔覆成本問題可以使激光制造和再制造大大降低成本，拓展應(yīng)用范圍。而將送粉熔覆改為送絲熔覆，則能使熔覆材料的利用率得到大幅度的提高。目前市場上銷售的送絲機(jī)都不能適合激光熔覆需要，普遍存在以下問題第一，低速運(yùn)行不穩(wěn)定，激光熔覆中就要求焊絲要低速平穩(wěn)的進(jìn)入熔池，一但速度出現(xiàn)波動，就會使得激光加工表面出現(xiàn)斑點(diǎn)，造成工件表面的損壞；第二，普通送絲機(jī)沒有送絲長度或速度反饋系統(tǒng)，送絲沒有實(shí)現(xiàn)末端閉環(huán)，焊絲出現(xiàn)打滑或卡死現(xiàn)象系統(tǒng)無法知道，這樣無法應(yīng)用到規(guī)模和批量生產(chǎn)之中。企業(yè)希望有一種能夠很好的應(yīng)用在激光加工中的，能夠很好的達(dá)到低速運(yùn)行穩(wěn)定、送絲連續(xù)、送絲速度可控、帶有預(yù)警裝置的智能送絲機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服解決目前市場上送絲機(jī)在激光加工中存在的問題，提供一種可靠的、具有適用性的應(yīng)用在激光加工中的智能送絲機(jī)。該送絲機(jī)使用伺服控制技術(shù)和諧波減速器，有效的控制了焊絲低速運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)加入彈性浮動裝置和編碼器，完善控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焊絲輸出運(yùn)動的終端閉環(huán)，實(shí)時(shí)監(jiān)控送絲速度，把因機(jī)器本身出現(xiàn)問題造成激光加工工件損壞的概率降到最低。本發(fā)明給出的技術(shù)解決方案是這種智能送絲機(jī)，包括有機(jī)架、焊絲盤、送絲裝置、 控制機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是所述的機(jī)架尾部設(shè)有焊絲盤軸，機(jī)架下面底板設(shè)有用螺釘固定的送絲裝置，在機(jī)架側(cè)面設(shè)有固定用支撐板；所述的送絲裝置包括伺服電機(jī)、諧波減速器、面板、送絲輪、調(diào)節(jié)輪、壓輪、壓桿、輪托架面板、連接桿、軸承、編碼器、壓縮彈簧、彈簧芯軸、軸套、滑動體、滑動體蓋，其中送絲裝置是在機(jī)架內(nèi)通過螺釘螺母與機(jī)架底部連接，送絲裝置中的伺服電機(jī)通過鍵與諧波減速器連接，諧波減速器軸端通過鍵和螺母固定送絲輪，諧波減速器通過螺釘固定在面板上，輪托架面板通過螺釘固定在面板上，滑動體蓋通過螺釘固定在面板上，調(diào)節(jié)輪與連接桿通過鍵連接，連接桿與滑動體通過軸承連接，編碼器與連接桿通過螺釘緊固連接，編碼器通過螺釘固定在滑動體上，彈簧芯軸與滑動體通過螺紋連接，壓縮彈簧套在彈簧芯軸上，軸套固定在滑動體蓋上，滑動體整體在滑動體蓋凹槽內(nèi)上下移動，通過彈簧芯軸與軸套限制其直線位移，通過壓縮彈簧調(diào)節(jié)保證調(diào)節(jié)輪與焊絲接觸；所述的控制機(jī)構(gòu)為在智能送絲機(jī)中裝入嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用戶可以通過送絲機(jī)本地面板設(shè)置送絲參數(shù)和查看運(yùn)行狀態(tài)記錄，通過I/O 口或串行口設(shè)定送絲速度、控制起停和查看運(yùn)行狀態(tài)記錄，可以實(shí)時(shí)將錯(cuò)誤信息上報(bào)給上位控制系統(tǒng)。本發(fā)明的工作原理是將焊絲盤固定在焊絲盤軸上完成穿絲，送絲輪在伺服電機(jī)和諧波減速器的帶動下轉(zhuǎn)動，在壓輪的作用下帶動焊絲運(yùn)動，調(diào)節(jié)輪通過滑動體在彈簧的作用下與焊絲保持時(shí)刻接觸，焊絲帶動調(diào)節(jié)輪旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)輪通過連接桿將轉(zhuǎn)矩傳遞給編碼器帶動編碼器工作，這樣編碼器就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控送絲機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和焊絲的運(yùn)行速度?；瑒芋w在焊絲和壓縮彈簧的作用下在滑動體蓋凹槽內(nèi)上下移動，通過彈簧芯軸和軸套限制滑動體在Z方向直線移動。 在全智能送絲機(jī)中加入嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用戶可以通過送絲機(jī)本地面板設(shè)置送絲參數(shù)和查看運(yùn)行狀態(tài)記錄，用戶通過I/O 口或串行口設(shè)定送絲速度、控制起停和查看運(yùn)行狀態(tài)記錄，并可以實(shí)時(shí)將錯(cuò)誤信息上報(bào)上位控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)送絲機(jī)采用伺服控制技術(shù)，使電機(jī)平穩(wěn)輸出，保證輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)低速平穩(wěn)運(yùn)行；(2)采用諧波減速器，增大減速比，保證送絲低速平穩(wěn)，最低輸出速度可達(dá)lmm/s ； 諧波減速器具有有效吸收震動，減小焊絲波動，保證輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)送絲的性能；(3)采用編碼器，形成焊絲輸出運(yùn)動的終端閉環(huán)，并可實(shí)時(shí)監(jiān)控送絲速度，對送絲運(yùn)動異常及時(shí)通知使用者，并有提醒用戶檢修和及時(shí)更換零部件的功能。(4)在智能送絲機(jī)中具有嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用戶可以通過送絲機(jī)本地面板設(shè)置送絲參數(shù)和查看運(yùn)行狀態(tài)記錄，用戶通過I/O 口或串行口設(shè)定送絲速度、控制起停和查看運(yùn)行狀態(tài)記錄，并可以實(shí)時(shí)將錯(cuò)誤信息上報(bào)上位控制系統(tǒng)。


圖1為整機(jī)效果示意圖。圖2為整機(jī)主視圖。圖3為整機(jī)俯視圖。圖4為整機(jī)左視圖。圖5為傳動部分前視圖。圖6為傳動部分后視圖。圖7為彈性裝置剖視圖。圖8為控制程序框中標(biāo)記1.機(jī)架，2.焊絲盤，3.壓桿，4.壓輪，5.送絲輪，6.面板，7.調(diào)節(jié)輪， 8.滑動體，9.輪托架面板，10.面板底座，11.滑動體蓋，12.壓縮彈簧，13.編碼器，14.伺服電機(jī)，15.諧波減速器，16.軸套，17.彈簧芯軸，18.軸承，19.連接桿。
具體實(shí)施例方式
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下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的具體技術(shù)方案做進(jìn)一步說明如圖1 圖7所示，智能送絲機(jī)包括機(jī)架、焊絲盤、送絲裝置、控制機(jī)構(gòu)，在機(jī)架1 的底部有兩個(gè)孔通過螺釘螺母將送絲裝置固定在機(jī)架底部，焊絲盤2安裝到機(jī)架1的盤軸上。在送絲裝置中，伺服電機(jī)14通過鍵與諧波減速器15連接；送絲輪5通過鍵與螺母與諧波減速器15軸端連接；諧波減速器15通過螺釘固定到面板6上；輪托架面板9通過螺釘固定到面板6上；滑動體蓋11通過螺釘固定到面板6上；調(diào)節(jié)輪7與連接桿19通過鍵連接；連接桿19與滑動體8通過兩個(gè)軸承18來固定支撐；編碼器13通過螺釘與連接桿 19緊固連接；編碼器13通過螺釘固定到滑動體8上；彈簧芯軸17與滑動體8之間通過螺紋連接；壓縮彈簧12套在彈簧芯軸17上；軸套16固定在滑動體蓋11上。圖8為本發(fā)明的控制程序框圖，CPU上電后首先檢測起動開關(guān)狀態(tài)，只有在未起動狀態(tài)方可進(jìn)行速度等參數(shù)的修改。如檢測到開關(guān)在起動狀態(tài)，則按照預(yù)設(shè)速度通過飼服電機(jī)控制器進(jìn)行速度給定，同時(shí)通過編碼器讀取實(shí)際的送絲速度并加以對比。如實(shí)際速度與給定速度不符，則通過PID運(yùn)算調(diào)整速度給定量。如調(diào)整一定時(shí)間后仍無法控制速度，則判斷送絲故障停機(jī)報(bào)警。具體步驟如下步驟(1)送絲機(jī)上電，初始化后進(jìn)行步驟(2)；步驟(2)判斷是否有起動送絲信號？如有，則起動送絲，跳往步驟(5)；步驟C3)若無起動送絲信號，停止送絲，進(jìn)入步驟；步驟(4)檢測是否有通過鍵盤修改送絲速度信動作，如有，修改新速度關(guān)存貯，跳往步驟⑵；步驟( 按照設(shè)定速度通過飼服電機(jī)給定送絲速度，通過碼盤讀取并顯示實(shí)際送絲速度；步驟(6)對比給定速度與當(dāng)前實(shí)際速度是否有大的波動？如果是，跳往步驟(10) 停機(jī)報(bào)警；如果否，則進(jìn)入步驟(7)判斷當(dāng)前實(shí)際速度是否符合給定速度；步驟(7)如果當(dāng)前實(shí)際速度符合給定速度，跳往第(2)步；如果給定速度超出當(dāng)前實(shí)際速度的誤差范圍，則進(jìn)入步驟(8)通過PID運(yùn)算調(diào)整給定量；步驟(S)PID運(yùn)算調(diào)整給定量后，給定調(diào)節(jié)最大值仍無法達(dá)到實(shí)際速度，進(jìn)入步驟
(9)判斷是否送絲打滑或超速；步驟(9)判斷是否送絲打滑或超速，如果否，跳往步驟O)；如果是，則進(jìn)入步驟
(10)；步驟(10)表示送絲錯(cuò)誤并停機(jī)報(bào)警，此時(shí)需從新上電進(jìn)行復(fù)位。工作時(shí)，焊絲由焊絲盤2底部輸出經(jīng)過調(diào)節(jié)輪7下部，穿過另外兩個(gè)調(diào)節(jié)輪之間到送絲輪5和壓輪4之間一直到進(jìn)入送絲嘴。通過壓桿3調(diào)節(jié)壓輪4保證焊絲與送絲輪5緊密接觸；伺服電機(jī)14帶動送絲輪5旋轉(zhuǎn)從而帶動焊絲輸出，調(diào)節(jié)輪7在壓縮彈簧12作用下保證焊絲時(shí)刻與調(diào)節(jié)輪7接觸，滑動體8在壓縮彈簧12和焊絲的作用下在滑動體蓋11凹槽內(nèi)上下移動，彈簧芯軸17與軸套16限制滑動體8只能在Z向移動，焊絲帶動調(diào)節(jié)輪7旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)輪7通過連接桿19將轉(zhuǎn)矩傳遞給編碼器13帶動其旋轉(zhuǎn)，這樣編碼器13就可以監(jiān)控整個(gè)送絲機(jī)運(yùn)行速度及運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種智能送絲機(jī)，包括有機(jī)架、焊絲盤、送絲裝置、控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的機(jī)架尾部設(shè)有焊絲盤軸，機(jī)架下面底板設(shè)有用螺釘固定的送絲裝置，在機(jī)架側(cè)面設(shè)有固定用支撐板；所述的送絲裝置包括伺服電機(jī)、諧波減速器、面板、送絲輪、調(diào)節(jié)輪、壓輪、壓桿、輪托架面板、連接桿、軸承、編碼器、壓縮彈簧、彈簧芯軸、軸套、滑動體、滑動體蓋，其中送絲裝置是在機(jī)架內(nèi)通過螺釘螺母與機(jī)架底部連接，送絲裝置中的伺服電機(jī)通過鍵與諧波減速器連接，諧波減速器軸端通過鍵和螺母固定送絲輪，諧波減速器通過螺釘固定在面板上，輪托架面板通過螺釘固定在面板上，滑動體蓋通過螺釘固定在面板上，調(diào)節(jié)輪與連接桿通過鍵連接，連接桿與滑動體通過軸承連接，編碼器與連接桿通過螺釘緊固連接，編碼器通過螺釘固定在滑動體上，彈簧芯軸與滑動體通過螺紋連接，壓縮彈簧套在彈簧芯軸上，軸套固定在滑動體蓋上，滑動體整體在滑動體蓋凹槽內(nèi)上下移動，通過彈簧芯軸與軸套限制其直線位移， 通過壓縮彈簧調(diào)節(jié)保證調(diào)節(jié)輪與焊絲接觸；所述的控制機(jī)構(gòu)為在智能送絲機(jī)中裝入的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能送絲機(jī)，其特征在于所述控制機(jī)構(gòu)中控制程序框圖的具體步驟如下步驟(1)送絲機(jī)上電，初始化后進(jìn)行步驟O)；步驟(2)判斷是否有起動送絲信號？如有，則起動送絲，跳往步驟(5)；步驟C3)若無起動送絲信號，停止送絲，進(jìn)入步驟；步驟(4)檢測是否有通過鍵盤修改送絲速度信動作，如有，修改新速度關(guān)存貯，跳往步驟⑵；步驟( 按照設(shè)定速度通過飼服電機(jī)給定送絲速度，通過碼盤讀取并顯示實(shí)際送絲速度；步驟(6)對比給定速度與當(dāng)前實(shí)際速度是否有大的波動？如果是，跳往步驟(10)停機(jī)報(bào)警；如果否，則進(jìn)入步驟(7)判斷當(dāng)前實(shí)際速度是否符合給定速度；步驟(7)如果當(dāng)前實(shí)際速度符合給定速度，跳往第(2)步；如果給定速度超出當(dāng)前實(shí)際速度的誤差范圍，則進(jìn)入步驟(8)通過PID運(yùn)算調(diào)整給定量；步驟(S)PID運(yùn)算調(diào)整給定量后，給定調(diào)節(jié)最大值仍無法達(dá)到實(shí)際速度，進(jìn)入步驟(9) 判斷是否送絲打滑或超速；步驟(9)判斷是否送絲打滑或超速，如果否，跳往步驟O)；如果是，則進(jìn)入步驟(10)； 步驟(10)表示送絲錯(cuò)誤并停機(jī)報(bào)警，此時(shí)需從新上電進(jìn)行復(fù)位。
全文摘要
一種智能送絲機(jī)，包括有機(jī)架、焊絲盤、送絲裝置、控制機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是機(jī)架尾部設(shè)有焊絲盤軸，機(jī)架下面底板設(shè)有用螺釘固定的送絲裝置，在機(jī)架側(cè)面設(shè)有固定用支撐板；送絲裝置包括伺服電機(jī)、諧波減速器、面板、送絲輪、調(diào)節(jié)輪、壓輪、壓桿、輪托架面板、連接桿、軸承、編碼器、壓縮彈簧、彈簧芯軸、軸套、滑動體、滑動體蓋；控制機(jī)構(gòu)為在智能送絲機(jī)中裝入嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明使用伺服控制技術(shù)和諧波減速器，有效的控制了焊絲低速運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)加入彈性浮動裝置和編碼器，完善控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焊絲輸出運(yùn)動的終端閉環(huán)，實(shí)時(shí)監(jiān)控送絲速度，把因機(jī)器本身出現(xiàn)問題造成激光加工工件損壞的概率降到最低。
文檔編號C23C24/10GK102465292SQ20101053507
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者孫玉領(lǐng), 張春杰, 葛赭 申請人:沈陽大陸激光柔性制造技術(shù)有限公司