1、交流伺服系統(tǒng)在真空等離子焊機中的應用        本文主要介紹了交流伺服系統(tǒng)用于真空等離子焊接設備以實現(xiàn)其定槍全自動、連續(xù)焊接的精確定位控制原理及設計，系統(tǒng)的軟、硬件選型方案。 前言 在超導材料生產(chǎn)的工藝流程中，電極焊接時非常重要的一環(huán)，一方面要滿足不能被氧化、充分保證材料的純度，另外一方面也要提高工作效率并降低工人的勞動強度。過去很長的一段的時間內(nèi)，我國超導材料的生產(chǎn)過程中均采用在大氣環(huán)境的氬弧焊接，但效果始終不是很理想，還經(jīng)常造成鎢極夾雜。為了很好地解決這一問題，我公司設計并制造完成了一種綜合利用等離子焊槍和

2、氬弧焊槍的焊接設備。設備主體上配有兩把固定式等離子弧焊槍，一把手持式等離子弧焊槍、一把手持式氬弧焊槍、四套電極專用卡具，可靈活方便的進行各種方式的焊接。專門適用于焊接鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鋯、鉿等難熔及活潑金屬電極及構件,還可作為鑄件缺陷補焊、以及熔化中間合金小鑄錠供制備合金電極使用，還可制備小鑄錠供理化分析使用，其用途廣泛，操作靈活,使用方便，是真空自耗電弧爐、EB爐的必備輔助設備。 主要用來用在生產(chǎn)工藝過程中經(jīng)過抽真空后充氬氣進行保護的條件下實現(xiàn)工件的縱向焊縫和環(huán)焊縫的焊接，并保證其焊接質(zhì)量的良好以及焊接過程的連續(xù)性。 一、設備主要的技術指標如下： （1）環(huán)縫焊接速度、縱縫焊接速度均要求在一

3、定范圍內(nèi)可調(diào); （2）固定式等離子焊槍功率：35KW/支； （3）起弧方式選擇高頻起弧，從而有效避免鎢或銅的夾雜； （4）最大空載電壓65V，負載持續(xù)率100%； （5）焊接電流為2001000A,可連續(xù)調(diào)節(jié) （6）空爐極限真空度 1*10-1pa （7）環(huán)縫焊接速度：100-200 mm/min （8）旋轉(zhuǎn)最大速度：3轉(zhuǎn)/min （9）縱縫焊接速度：100-300mm/min 二、系統(tǒng)介紹 2.1 計算運動關系公式 分別實現(xiàn)縱焊縫和環(huán)焊縫的焊接其中縱焊縫焊接時的運動如下圖示： 圖1:縱焊縫焊接時的運動曲線根據(jù)材料的外形尺寸（所焊接工件為近似六棱體）及焊接速度，經(jīng)過計算得出環(huán)縫焊接時，焊槍的運

4、動關系如下公式： h= 117/cos（-27.15）, 0,54.3 ,131.5, 0,54.3 其中,h代表焊槍頭的位移參數(shù), 為焊槍完成焊縫對中后，與該環(huán)縫切線方向的夾角，其取值范圍是經(jīng)過工藝摸索得出范圍中的經(jīng)驗參數(shù)。經(jīng)過工藝試驗，能夠滿足工件焊接質(zhì)量要求。工件旋轉(zhuǎn)一圈,上述運動關系重復4個周期. 在工作過程中,焊槍頭至工件表面的距離與設定距離的誤差不大于1mm; 2.2工作過程描述： 圖2:焊接的工藝過程2.3控制系統(tǒng)提供的參數(shù)指標: 焊槍轉(zhuǎn)臺檢測信號中電壓信號和電流信號均為4-20mA的標準電流信號; 位置反饋信號為27-44V的直流信號； 電機通過滾珠絲杠傳動焊槍頭的直線運動，螺

5、距P=7mm； 三、伺服驅(qū)動系統(tǒng)設計 下面主要介紹以FP及交流伺服電機為核心的控制系統(tǒng)的設計原理（以定槍1的控制為例）。 1、系統(tǒng)原理框圖： 圖3:定槍控制系統(tǒng)原理框圖由于焊槍定位精度要求高，其閉環(huán)控制系統(tǒng)需要將實時檢測信息及時反饋到控制端，因此中間環(huán)節(jié)及外界干擾影響比較小，精度相對要高很多，而它附帶的數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)滿足要求，而且內(nèi)設位置環(huán)可和多種上位控制機相配接。伺服電機和控制方式的選擇是關鍵。 2、伺服驅(qū)動器1用于接收來自PID控制模塊的響應輸出信號，并接收來自PLC中模擬信號，進行比較，驅(qū)動電機按照實際中的位移傳感器及電壓變送器的反饋信號變化，進行焊槍位置的調(diào)整，其具體接線原理如下： 圖4 交流伺服驅(qū)動器的接線原理圖