一种自动调整电弧弧长的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自动调整电弧弧长的装置，传动轴承与传感器支架均固连在焊接机头上，百分表安装在传感器支架上；固定支架绕传动轴承转动；百分表的表杆连接固定支架，固定支架一端与接触滚轮的转轴铰接，接触滚轮沿焊接工件表面滚动，焊接工件的表面发生高低变化时，接触滚轮带动固定支架转动，触发百分表工作；传感器观测百分表的指针变化，当百分表指针变化幅度超过设定范围时，控制系统发出指令，通过电机带动焊接机头调节高低位置，进而调整焊接弧长。本发明专利技术结构简单，价格低廉，不易受到外界干扰，能够自动完成弧长调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于先进制造
的先进成型与工艺，涉及一种电弧弧长控制技术，尤其涉及弧长调整方法。
技术介绍
在焊接过程中，弧长是影响焊缝质量的重要因素。为保证焊接产品质量，必须采用弧长控制来维持弧长的稳定。常用的弧长跟踪方法可分为直接跟踪法和间接跟踪法。直接跟踪法中最常用的是靠模跟踪，如平面或规则圆弧面焊接时，采用靠模跟踪可以在一定精度范围内保证弧长不变。间接跟踪法根据表征弧长信号的不同又可分为多种，例如电弧电压传感、电弧电流传感、弧光传感等。1.电弧电压传感弧长控制由于TIG焊电弧长度与电弧电压之间存在较好的正比关系，所以从50年前，人们就利用电弧电压来控制电弧长度，至今这种方法仍然应用较为广泛。国内外统称为AVC法(AutomaticVoltageControl)。该方法是根据一定焊接规范条件下的弧压变化来间接表征弧长的变化，通过检测并控制弧压的稳定性来间接保证弧长的稳定性。电弧电压信号的提取通常采用一根导线接工件，另一根接到焊枪上尽量靠近电弧的一点。一般弧长变化对应0.5-0.7V/mm，弧长可在0.5-1.0mm范围内进行调整。在大多数情况下，只要保持弧压的稳定就可以较好地控制弧长。但实际生产中发现，在一些特殊情况下，如小电流焊接或引弧及收弧期间，常规的AVC系统会发生“失稳”，甚至“失败”，达不到预设的结果。同时电弧电压传感弧长控制方法的精度、抗干扰性(稳定性)和灵敏度都不够理想。其主要原因是：电弧电压构成部分并不都与弧长有关。钨极与工件之间的电弧电压由阴极压降、弧柱压降、阳极压降三部分组成。其中，只有弧柱压降和电弧长度有关。也就是说，电弧电压的绝对值中只有10-30％部分随弧长变化；同时，电弧电压信号的测量与提取位置带来的误差。纯正的电压信号应该从两电极最靠近电弧的两点之间提取，但实际上是不可能的。而且焊接过程中恶劣的电磁环境可能强烈干扰电弧电压信号的提取。电弧电流传感控制的应用于电弧电压传感弧长控制的原理近似，主要用于熔化极电弧焊的弧长调节与控制场合。2.弧光传感弧长控制利用弧光传感来进行弧长的自动控制，通过弧光的整体光强来反映弧长的变化，可以避免取电信号所带来的缺点。同时采用弧光传感器，可以对整个电源和硬件设备不作改动，而且提高了弧长的控制精度。早在20多年前，人们就已经知道弧光强度与电弧长度之间存在一定的关系。弧光传感器将弧光总强度转换成电压信号，经过采样与放大处理，送到控制报警器进行比较、分析、判断，向焊枪调节机构输出调节方向和调节量的指令，焊枪运动机构执行调节。电弧长度发生变化时，弧光强度也发生变化。弧光传感器再将检测到的变化后的弧光信号送去进行采样与放大处理，这样形成一个闭环控制系统。弧光传感器是控制系统的关键部件。进行弧长控制的弧光传感器必须始终工作在线性区间。目前已经研究出了一种自动灵敏度控制系统，既解决了光电三极管接受强光的减弱问题，又解决了接受光强的自动调节问题。在弧光强度的动态变化范围，使弧光传感器总处于线性工作段，保证弧光传感的灵敏度。而且由于弧光辐射面较大，光强也较高，对弧光传感器的安放位置要求并不严格。实验结论是传感器端头与电弧之间的距离在100-300mm之间，传感器轴线与工件之间的夹角在15-45度之间都可以。但是由于弧光传感器不能离电弧太远，但焊接烟尘及高温辐射都可能干扰传感器的检测效果，影响了弧光传感器的实际应用效果。3.激光传感弧长控制激光传感弧长控制主要由激光传感器、步进电机以及焊枪装夹机构组成。焊枪装夹机构由滚珠丝杠机构驱动，并且使用光杠进行导向，保证焊枪运动的平稳性。传感器采用激光测距传感器，其测量范围为±40mm。设备使用时，需要对焊枪和传感器之间的相对位置进行一次标定，并设定弧长的标准长度。在开起弧长调节功能的情况下，由传感器接收来自工件表面反射的激光束，从而实现对焊枪端点到工件表面距离的测量，由工控机接收来自传感器的距离信号，经过适当的运算和判断来决定对焊枪的高度是否进行调整及调节量的大小。但是由于受价格昂贵等多种因素的影响，激光传感弧长控制技术还难以普及推广。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种自动调整电弧弧长的装置，能够解决弧长自动调整问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：包括百分表、接触滚轮、传感器支架、传动轴承、固定支架和控制系统。所述的传动轴承与传感器支架均固连在焊接机头上，百分表安装在传感器支架上；所述的固定支架与传动轴承连接，能够绕传动轴承转动；百分表的表杆连接固定支架，固定支架一端与接触滚轮的转轴铰接，接触滚轮沿焊接工件表面滚动，焊接工件的表面发生高低变化时，接触滚轮带动固定支架转动，触发百分表工作；传感器观测百分表的指针变化，当百分表指针变化幅度超过设定范围时，控制系统发出指令，通过电机带动焊接机头调节高低位置，进而调整焊接弧长。所述百分表的表盘上布置遮光膜，采用光耦作为传感器，两个光耦分别观测遮光膜遮蔽范围的两侧，指针超出遮光膜的遮蔽范围时，光耦发出开关信号给控制系统。所述的控制系统单独接地，不与焊接电源共用一个地线。本专利技术的有益效果是：结构简单，价格低廉，不易受到外界干扰，能够自动完成弧长调整。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的工作流程示意图；图中，1－工件，2－接触滚轮组件，3－百分表，4－传感器支架，5－传动轴承，6－固定支架。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本弧长自动调整机构机械部分由百分表、接触滚轮组件、传感器支架、传动轴承、固定支架等组成。具体组成见图1。其中，所述的传动轴承与传感器支架均固连在焊接机头上，百分表安装在传感器支架上；所述的固定支架与传动轴承连接，能够绕传动轴承转动；百分表的表杆连接固定支架，固定支架一端与接触滚轮的转轴铰接，接触滚轮沿焊接工件表面滚动，焊接工件的表面发生高低变化时，接触滚轮带动固定支架转动，触发百分表工作；传感器观测百分表的指针变化，当百分表指针变化幅度超过设定范围时，控制系统发出指令，通过电机带动焊接机头调节高低位置，进而调整焊接弧长。弧长自动调整机构具体的工作步骤为：1)通过接触轮与焊接工件表面接触，将工件表面的高低变化采用百分表进行检测；2)如果百分表指针变化幅度超出预设的变化范围，则将焊枪高度变化的微弱信号提取出来，并机械放大后传送给控制计算机；3)由计算机发出使能、方向指令，给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调整电弧弧长的装置，包括百分表、接触滚轮、传感器支架、传动轴承、固定支架和控制系统，其特征在于：所述的传动轴承与传感器支架均固连在焊接机头上，百分表安装在传感器支架上；所述的固定支架与传动轴承连接，能够绕传动轴承转动；百分表的表杆连接固定支架，固定支架一端与接触滚轮的转轴铰接，接触滚轮沿焊接工件表面滚动，焊接工件的表面发生高低变化时，接触滚轮带动固定支架转动，触发百分表工作；传感器观测百分表的指针变化，当百分表指针变化幅度超过设定范围时，控制系统发出指令，通过电机带动焊接机头调节高低位置，进而调整焊接弧长。

【技术特征摘要】
1.一种自动调整电弧弧长的装置，包括百分表、接触滚轮、传感器支架、传动轴承、
固定支架和控制系统，其特征在于：所述的传动轴承与传感器支架均固连在焊接机
头上，百分表安装在传感器支架上；所述的固定支架与传动轴承连接，能够绕传动
轴承转动；百分表的表杆连接固定支架，固定支架一端与接触滚轮的转轴铰接，接
触滚轮沿焊接工件表面滚动，焊接工件的表面发生高低变化时，接触滚轮带动固定
支架转动，触发百分表工作；传感器观测百分表的指针变化，当百分表指针...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵征，黎明，赵亮，
申请(专利权)人：中国航天科工集团第六研究院二一○所，
类型：发明
国别省市：陕西;61