專(zhuān)利名稱(chēng)：埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，屬于焊接工藝及設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
一般用于焊接的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，主要是由傳感器，控制箱和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所組成。對(duì)于焊接自動(dòng)跟蹤的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般是由一個(gè)十字滑塊和高低，左右兩個(gè)執(zhí)行電機(jī)組成。傳感器和焊炬就固定在十字滑塊上，由執(zhí)行電機(jī)帶動(dòng)其做上下及左右方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的跟蹤。在自動(dòng)跟蹤過(guò)程中，焊炬對(duì)焊縫的跟蹤包括在水平方向及在高低方向兩個(gè)方向上的跟蹤。對(duì)于在水平方向上的跟蹤，是采用線陣CCD作為傳感器；對(duì)于在高低方向上的跟蹤是采用接近開(kāi)關(guān)作為傳感器。對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其發(fā)展變化主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展，已經(jīng)由直流伺服電機(jī)發(fā)展為步進(jìn)電機(jī)。
在自動(dòng)跟蹤的過(guò)程中，用于控制焊炬高度的傳感器(接近開(kāi)關(guān))是與焊炬及十字滑塊剛性固定在一起的。由于接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離值是確定的，因此焊炬及傳感器距離工件表面的高度也是固定的。對(duì)于埋弧焊焊接厚鋼板時(shí)，這種不變的距離就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。隨著一道道焊縫的逐漸堆高，焊縫與焊炬之間的距離就會(huì)越來(lái)越短，顯然這必將使焊接電弧的長(zhǎng)度發(fā)生變化，進(jìn)而造成焊接電壓的變化，影響焊接質(zhì)量。工件越厚，這個(gè)問(wèn)題就越嚴(yán)重。因此在埋弧焊的多層焊時(shí)，實(shí)際上應(yīng)該保持不變的是焊縫與焊炬之間的距離。顯然在厚板埋弧焊時(shí)如何解決這個(gè)問(wèn)題是非常重要的。這一問(wèn)題的解決使通常在自動(dòng)跟蹤研究中經(jīng)常提到的保持焊炬高度不變的說(shuō)法產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性變化，它直接關(guān)系到焊接質(zhì)量。
現(xiàn)有技術(shù)中最常用的控制焊炬高度的接近開(kāi)關(guān)的安裝如


圖1所示。在
圖1中，1為接近開(kāi)關(guān)，2為連接大支架，3為十字滑塊，4為焊炬，5為焊絲，6為電弧，7為焊縫，8為工件。
圖1中的焊炬4與接近開(kāi)關(guān)1都與十字滑塊3剛性連接。在自動(dòng)跟蹤的過(guò)程中，如果由于某種原因，例如圓形工件焊其外環(huán)縫時(shí)，由于工件本身存在著橢圓度，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)表面的高度必然會(huì)發(fā)生變化。此時(shí)接近開(kāi)關(guān)1就發(fā)出信號(hào)給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再驅(qū)動(dòng)位于十字滑塊3上的垂直軸上的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使接近開(kāi)關(guān)1相應(yīng)的做上下移動(dòng)，保持其與工件表面之間的距離不變，同時(shí)也使焊炬的高度保持不變。
接近開(kāi)關(guān)1控制焊炬4高度的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)震蕩的過(guò)程。接近開(kāi)關(guān)1的感應(yīng)距離值是一個(gè)確定的值。在自動(dòng)跟蹤的過(guò)程中，如果實(shí)際距離大于接近開(kāi)關(guān)1的感應(yīng)距離值，那么它就會(huì)使焊炬4和它一起向下移動(dòng)。等到一旦實(shí)際距離小于接近開(kāi)關(guān)1的感應(yīng)距離值，那么焊距4和接近開(kāi)關(guān)1又會(huì)一起向上移動(dòng)。在實(shí)際跟蹤的過(guò)程中是不會(huì)出現(xiàn)實(shí)際距離等于接近開(kāi)關(guān)1的感應(yīng)距離值的情況的。它們只有在理論上才可能相等。所以在整個(gè)跟蹤過(guò)程中焊炬4的位置不是高，就是低，總是處于震蕩之中。由于其震蕩的頻率很低，所以不會(huì)對(duì)焊接過(guò)程產(chǎn)生不利的影響。通過(guò)
圖1可以看到，焊縫在工件的坡口中形成。假設(shè)在坡口中需要焊三層焊縫，當(dāng)剛開(kāi)始焊時(shí)，電弧是在焊絲5的端部與V形坡口的最底部之間燃燒。當(dāng)焊接第三層焊縫時(shí)，在坡口里已經(jīng)堆起了兩層焊縫，由于是保持焊炬4與坡口兩側(cè)鋼板表面的高度不變，因此此時(shí)在高度方向上電弧燃燒的空間大大減小。具體說(shuō)此時(shí)電弧的弧長(zhǎng)將變短。對(duì)于電弧來(lái)說(shuō)，它的電弧電壓是與弧長(zhǎng)成正比的，因此電弧電壓將減小。電弧電壓的減小將會(huì)影響焊接質(zhì)量。根據(jù)以上的分析，顯然工件的厚度越大，這種影響也越大。如果工件的厚度較小，僅需焊一層焊縫，那么就基本沒(méi)有影響。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，主要包括十字滑塊，接近開(kāi)關(guān)以及與該十字滑塊剛性連接的焊炬和連接大支架，其特征在于在所述的連接大支架上設(shè)有一步進(jìn)電機(jī)和一滑塊機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)軸與一絲杠相連，所述的滑塊機(jī)構(gòu)包括安裝在絲杠上且?guī)в袃?nèi)螺紋的滑塊和固定在所述連接大支架上的滑塊導(dǎo)軌，所述的接近開(kāi)關(guān)安裝在所述的滑塊上。
本實(shí)用新型所述的滑塊和滑塊導(dǎo)軌之間采用燕尾槽結(jié)構(gòu)。所述的接近開(kāi)關(guān)通過(guò)連接小支架與滑塊剛性連接。所述的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)固定板與連接大支架連接在一起。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在厚板多層焊接時(shí)接近開(kāi)關(guān)與焊炬之間相對(duì)高度能夠調(diào)節(jié)，因此，采用本實(shí)用新型有效的解決了在埋弧焊自動(dòng)跟蹤過(guò)程中厚板多層焊接時(shí)，由于焊炬與接近開(kāi)關(guān)距離工件表面的高度無(wú)法調(diào)節(jié)而造成的焊接質(zhì)量差的問(wèn)題；同時(shí)該機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
圖2為本實(shí)用新型提供的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝及結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖4為圖2的B-B剖視圖。
圖5為步進(jìn)電機(jī)的控制原理框圖。
圖3是圖2中的A-A剖視圖，圖4是圖2中的B-B剖視圖。由圖3和圖4可以看到，步進(jìn)電機(jī)10固定在支板11上，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)10的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)絲杠12一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊14和連接小支架15一同做上下運(yùn)動(dòng)，則接近開(kāi)關(guān)1也一起做上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到改變焊炬4的高度的目的?；瑒?dòng)導(dǎo)軌13和滑塊14是通過(guò)燕尾槽的結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)在高低方向上相對(duì)移動(dòng)的。由于接近開(kāi)關(guān)1和焊炬4之間在高度方向上的距離的變化很小，所以滑動(dòng)導(dǎo)軌13的長(zhǎng)度也很短。連接小支架15通過(guò)螺釘與滑塊14固定在一起。
當(dāng)接近開(kāi)關(guān)1的高度不需要單獨(dú)調(diào)整時(shí)，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)10不動(dòng)作，整個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也都不動(dòng)作，因此相當(dāng)于接近開(kāi)關(guān)1、焊炬4與十字滑塊3剛性連接，由十字滑塊3上的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)焊距4對(duì)焊縫在水平及高低兩個(gè)方向上的跟蹤。
本實(shí)用新型所述的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在正常跟蹤時(shí)是不起作用的，可以認(rèn)為此時(shí)的接近開(kāi)關(guān)1和焊炬4是剛性連接。只有在焊接厚板時(shí)，當(dāng)焊完一層焊縫后，準(zhǔn)備開(kāi)始焊第二層焊縫時(shí)，為了保證焊接質(zhì)量，需要將焊炬4升高一定距離，具體說(shuō)就是將接近開(kāi)關(guān)1向下移動(dòng)一定距離。此時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)才動(dòng)作。
為了使接近開(kāi)關(guān)1的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能具體實(shí)施，還必須要有一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。圖5所示為步進(jìn)電機(jī)10的控制原理框圖。對(duì)步進(jìn)電機(jī)10的控制信息由撥碼盤(pán)輸入，當(dāng)需要接近開(kāi)關(guān)1移動(dòng)時(shí)，首先由手控盒上的按鈕給計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)信號(hào)。計(jì)算機(jī)收到此信號(hào)后，先通過(guò)I/O接口電路采集由撥碼盤(pán)輸入的控制信息。然后計(jì)算機(jī)再通過(guò)I/O接口電路給步進(jìn)電機(jī)10的驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖信號(hào)和方向信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)10的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)接近開(kāi)關(guān)1的移動(dòng)控制。
權(quán)利要求1.一種埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，主要包括十字滑塊，接近開(kāi)關(guān)以及與該十字滑塊剛性連接的焊炬和連接大支架，其特征在于在所述的連接大支架上設(shè)有一步進(jìn)電機(jī)和一滑塊機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)軸與一絲杠相連，所述的滑塊機(jī)構(gòu)包括安裝在絲杠上且?guī)в袃?nèi)螺紋的滑塊和固定在所述連接大支架上的滑塊導(dǎo)軌，所述的接近開(kāi)關(guān)與滑塊剛性連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的滑塊和滑塊導(dǎo)軌之間采用燕尾槽結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1所述的埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于接近開(kāi)關(guān)通過(guò)連接小支架與滑塊剛性連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)固定板與連接大支架連接在一起。
專(zhuān)利摘要埋弧焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中傳感器的垂直高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括十字滑塊，接近開(kāi)關(guān)以及與該十字滑塊剛性連接的焊炬和連接大支架，在連接大支架上設(shè)有一步進(jìn)電機(jī)和一滑塊機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)軸與一絲杠相連，所述的滑塊機(jī)構(gòu)包括安裝在絲杠上且?guī)в袃?nèi)螺紋的滑塊和固定在所述連接大支架上的滑塊導(dǎo)軌，所述的接近開(kāi)關(guān)安裝在所述的滑塊上。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在厚板多層焊接時(shí)接近開(kāi)關(guān)與焊炬之間相對(duì)高度的調(diào)節(jié)，因此，采用本實(shí)用新型有效的解決了在埋弧焊自動(dòng)跟蹤過(guò)程中厚板多層焊接時(shí)，由于焊炬與接近開(kāi)關(guān)距離工件表面的高度無(wú)法調(diào)節(jié)而造成的焊接質(zhì)量差的問(wèn)題；同時(shí)該機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
文檔編號(hào)B23K9/127GK2576400SQ0225717
公開(kāi)日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月29日
發(fā)明者王克爭(zhēng), 賈高峰, 陳新征 申請(qǐng)人:清華大學(xué)