1、弧传感器般用于自动化程度高的场合，即装置于弧焊机器人的手臂上。弧焊机器人的手臂承受的重量有限，运动时的速度也较快，这就要求高速旋转扫描电弧传感器在保证强度刚度振动等要求的前提下重量越轻越好。当电弧传感器质量较大时惯性也较大，即使弧焊机器人的手臂能够支承，也会对其运动的准确性带来额外负担。另方面，电弧传感器的体积，尤其是靠近导电嘴部分的径向尺寸，直接影响焊炬的可达性。减振。高速旋转扫描电弧传感器在工作时的振动很大，原因在于高速旋转扫描电弧传感器偏心机构的重心偏离了旋转中心。振动和较大的负荷会影响弧焊机器人焊接时的焊缝质量和焊缝跟踪精度。因此，有必要在高速旋转扫描电弧传感器的设计中充分考虑这因素，诸如使偏心量旋转频率能更方便准确地进行调节，从而逐步解决这问题。结构简单化。从前文所介绍的各种旋传感器摆动扫描式电弧传感器是目前应用最广的种焊接电弧传感器，这种电弧传感器需要套摆动装置，在焊缝的横向方。

2、球轴承的轴向定位轴肩还作为防转机构的部分。由于选用的轴承为普通金属部件，而导电杆与外壳之间又需要绝缘，需要在轴承外圈使用绝缘材料。在众多绝缘材料中，尼龙具有良好的绝缘耐热性能与机械性能，因此，在本设计中，直接采用尼龙制造两调心轴承的轴承套。上调心球轴承的轴承套外径可以与外壳直接配合下调心球轴承的轴承套与偏心机构固定。由于两轴承工作温度较高，并且在结构上又不适合采用润滑油润滑，故采用具有定耐热性能的钠基润滑脂。相比较而言，下调心球轴承的工作条件更为恶劣，因此，在下调心球轴承靠近导电嘴的端安装个防尘盖，这设计借鉴了南昌大学设计的种带挡尘盖的旋转扫描焊炬的实用新型专利。焊接时，焊接点的高温与相对温度较低的传感器内部产生较大温差，形成上升气流，往往会夹带焊接过程中产生的微小铁珠与灰尘。防尘盖则可以有效防止微小铁珠与灰尘随着上升气流进入调心球轴承，从而大大延长轴承寿命。另方面，防尘盖宜采用冲压件，其。

3、器，并获得了国家专利，如图所示。这种高速旋转扫描电弧传感器采用了空心轴设计，以空心马达作为原动机，导电杆斜穿过马达空心轴。在空心轴上端，通过同轴安装的调心轴承支撑导电杆，该位置处导电杆偏心量为零，调心轴承可安装在电机轴上或机壳上。在空心轴的下端，外偏心套安装在轴上，内偏心套安装于外偏心套内孔中，调心轴承安装于内偏心套内孔中，导电杆安装于轴承内孔中。该处导电杆偏心量由内外偏心套各自偏心量及内偏心套相对外偏心套转过的角度而决定。当电机转动时，下调心轴承将拨动导电杆作为圆锥母线绕电机轴线作公转，或称为圆锥摆动。图近几年，南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室在此基础上对这种高速旋转扫描电弧传感器在小型化和减振等方面进行了深入细致的研究，并作了进步的改进，制作了样机，样机安装在弧焊机器人上成功地进行了实时焊缝跟踪，图为安装在机器人上的空心轴旋转电弧传感器。图.旋转电弧传感器的发展方向小型化。电。

4、，但导电杆部件的力学性能要求不高，故可以采用。导电杆内需要通过焊丝，并使其精确到达焊接点，因此将导电杆部件的内径设计为由大到小的阶梯孔，并在交接处采用圆锥过渡。此外，在本设计中，导电杆部件需要与两个调心球轴承配合。因此，将导电杆部件设计成由上导电杆下导电杆导电嘴组成，如图所示。图导电杆及相关零部件装配上调心球轴承上轴承套防转挡块上导电杆下调心球轴承下轴承套防尘盖下导电杆导电嘴轴承的选用与安装考虑导电杆受力较小，但存在振动。由于本设计中，轴系为非传统轴系，选用调心球轴承也是为了实现圆锥摆动，并非按照机械设计手册中，滚动轴承特性表所述，用于承受载荷作用下弯曲较大的传动轴。因此，轴承的寿命校核无法采用传统的校核公式。根据已有的类似机构的设计，选用中载系列调心球轴承，。两个调心球轴承均与上导电杆配合，并用轴肩定位，由于两轴承之间的导电杆部分需要穿过空心轴，故采取如图所示的轴肩设计方案。同时，上调心。

5、冷却水腔保护气腔。图旋转电弧传感器各功能部分轴向分配上盖部分主要安装作为导电杆圆锥摆顶点的调心球轴承以及防转机构，其内径尺寸取决于轴承外径主腔体内主要安装空心轴电机与检测装置，其内径尺寸取决于空心轴电机外径以及检测装置外径偏心机构腔体内主要安装偏心机构，其内径尺寸取决于偏心机构的尺寸以及额定偏心量的大小冷却水腔用于导电杆的冷却，并需要保证保护气体顺利通过此腔体到达保护气腔保护气腔及其保护气罩则主要用于保证保护气体能够均匀通达电弧部分。丝并不转动，致使导电嘴与焊丝之间存在高速相对运动，大大增加了导电嘴的磨损。此外，导电嘴与导电杆的冷却也难以保证。图野村博的导电杆转动方案在我国，从八十年代末期开始，以清华大学潘际銮院士为首的课题组，在旋转电弧传感器方面做了大量的研究工作，并取得了有价值的科研成果。年，清华大学博士生廖宝剑在博士生费跃农的研究成果的基础上，研制成功了种空心轴电机驱动的旋转扫描传感。

6、向来回摆动而实现焊缝跟踪。用在弧焊机器人上的摆动电弧传感器不需要摆动装置，通过机器人手臂带动焊枪作横向摆动即可。但受机器人结构因素的影响，机器人的摆动频率般在以下，如图。在高速焊接和焊缝弧度大的情况下，其跟踪效果会受到影响。发明了种电磁高速摆动电弧传感器，这种电弧传感器的两侧分别有永磁铁和激励线圈，当激励线圈通过定频率的直流电流时，导电杆便会产生定频率的摆动，从而实现焊缝的跟踪。这种高速摆动的电弧传感器的摆动频率般可在之间可调，摆幅可调，最大焊接速度秒。其特点是体积小，重量在以下，如图。图双丝并列电弧传感器这种电弧传感器利用两个彼此独立的并列电弧对工件进行施焊，其左右两焊丝的焊接电流电压差值提供两个电弧之间的中心线是否偏离焊缝的信息，据此可实现焊缝跟踪。根据两个电弧参数和参考值比较的差值也可以实现导电嘴与工件表面间距离的调整。这种传感方式是利用电弧静态特性参数的变化作为传感信号，同时要用两。

7、表面粗糙度较低，能够反射部分热辐射。束为运动副与运动副重复约束的部件沿自身轴线方向移动的自由度，以及运动副与运动副重复约束的部件沿自身径向移动的自由度。局部自由度为部件绕自身轴线转动的自由度。此机构方案中，运动副采用圆柱副，当偏心量调节时，其倾斜量会发生变化，若增设倾斜量的调节锁紧装置则会增加机构复杂程度与体积。因此将机构中的圆柱副改为如图所示的球面副。图修改后的机构运动示意图计算机构自由度其中，虚约束为两球面副和重复约束的部件沿自身轴线方向移动的自由度局部自由度为部件绕自身轴线转动的自由度。在实际机械结构中，球面副与球面副可以采用调心球轴承方便地实现。防转机构导电杆绕其自身轴线转动的局部自由度，称为导电杆的自转，会造成导电杆与焊丝之间的摩擦，大大减少导电杆的使用寿命，必须以个防转机构加以限制。由于导电杆需要偏心公转，防转挡块与导电杆之间不能够紧密接触，必须留有定间隙，但这样也造成了导电杆。

8、差的极性。般应用于长直焊缝的单层焊及角焊。此方法结构简单，操作方便，缺点是对不同形式的坡口需要不同形式的探头探头磨损大，易变性不适于高速焊接。电磁传感器。适用于对接搭接和角焊，其体积较大，使用灵活性差，且对磁场干扰和工作装配条件比较敏感。般应用于对精度要求不甚严格的场合。光学传感器。光学传感器近年来有了很大发展，其装置的种类和原理的门类很多，根据其检测原理对象光源种类等因素，大致可以分为单点光电式光切割图像处理方式光电扫描式焊缝直观图像处理方式跟踪传感器。光学传感器精度高再现性好，不仅可以用于焊缝跟踪，而且可以用于检测坡口形状宽度和截面，为焊接参数的自适应控制提供依据。因此，光学传感器是焊缝跟踪系统中比较理想的传感器形式。电弧传感器概述虽然附加式传感器具有诸多优点，但是这类传感器都在焊炬上固定个附加的机械电磁或光学装置，用于检测焊缝的相对位置，其共同的问题就是传感器与电弧是分离的，有复杂的。

9、的自转无法完全约束的问题。本设计的解决办法如图所示，在导电杆高速公转时，导电杆自身由于挡块的限制而无法回转，而只能在小角度内作不确定的摆动，这就要求防转挡块能够承受导电杆的碰撞，并且最好是能够减振的。同时，防转挡块是与机架固定的，需要与导电杆绝缘。因此需要选用种冲击韧性高耐热绝缘的非金属材料作为防转挡块的材料，在本设计中，初步选定为聚四氟乙烯树脂。考虑到应尽量减小摆动量减小间隙，将防转挡块安装在紧靠点的位置。图防转机构挡块导电杆.总体结构设计旋转电弧传感器除了要实现电弧的旋转以外，与普通焊炬样，还需要实现冷却通入保护气体等功能。而其外形尺寸又受到严格限制。首先，外形般为圆柱形。这主要是为了适应在弧焊机器人手臂上的安装。其次，外径必须足够小，以达到定的焊接可达性。各功能部分的轴向分配基于上述考虑，本设计将各主要功能部件进行了划分，并沿轴向分配，如图所示，自左向右分别为上盖部分主腔体偏心机构腔。

10、点双丝并列方式从工艺成形和控制电路两方面都较为容易实现，但要求导电嘴通过双丝，并相互绝缘，使导电嘴尺寸较大，限制了焊炬的可达性要求双丝的送丝速度必须完全致，也使得送丝机构变得极为复杂和难以控制。摆动扫描方式避免了这两个缺点，但摆动与成形存在相互关系，使得焊炬使用的通用性降低各种摆动扫描方式的研究表明，摆动频率不宜过高，般在以下，使得摆动动作很小，往往无法满足扫描要求。，采用跟踪的方法比采用精确的夹具经济得多。所以焊缝自动跟踪是焊接自动化的关键之。焊接传感器根据传感方式的不同可以分为附加式传感器和电弧传感器两大类。附加式传感器概述附加式传感器是目前焊缝跟踪传感器的常用形式，即在焊炬上固定个附加的机械电磁或光学装置，用于检测焊缝的相对位置。其原理特点分述如下接触式传感器。典型的接触式传感器依靠在焊缝坡口中滑动或滚动的触指将焊炬与焊缝之间的位置偏差反映到检测器内，并利用检测器内装的微动开关判断偏。

11、附加装置，应用起来不方便，效果也不够理想。而电弧传感器利用电弧本身作为传感器，根据焊接电弧的基本特性提取焊接过程中的电流或电压变化量作为传感器信号。因此，与附加式传感器相比，电弧传感器有其独特的优势。与其他传感器相比，电弧传感器具有以下优点检测点就是焊接点，不存在传感器先行的问题，是完全实时的传感器。焊接机头周围不需要装备其他特别的装置，焊枪的可达性好。由于电弧本身作为传感器，所以不受焊丝弯曲和磁偏吹等引起电弧偏移的影响。不仅可以跟踪传感，保证焊接参数的稳定，而且还可以改善焊缝的成形效果。旋转,电弧,传感器,机械,结构设计,毕业设计,全套,图纸目录引言.选课的依据和意义.当代焊缝跟踪传感器附加式传感器概述电弧传感器概述.电弧传感器工作原理电弧传感器的基本原理旋转电弧传感器的原理.课题任务课题设计主要内容.电弧旋转方案的选定空心轴电机运动机构设计防转机构.总体结构设计各功能部分的轴向分配径向。

12、个参数相同的独立回路电源并列进行坡口焊接，焊枪结构较复杂，实现上有定的困难，所以实用上受到限制。旋转扫描电弧传感器这种电弧传感器以旋转电弧的方式代替了摆动电弧，其旋转频率高达。二十世纪八十年代，日本公司发明了种旋转式电弧传感器，并应用到窄间隙焊缝中，其原理如图所示导电杆作为圆锥的母线，绕圆锥轴线旋转公转，而并不绕导电杆自身轴线旋转自转，并且在锥顶处运动的幅度很小，这种结构调节扫描直径的方法是调节园锥顶角，传感器需用级齿轮减速传动，结构较大，影响了焊炬的可达性。这种技术在公司的船舶锅炉及结构生产中得以应用，且取得了显著的成效。图图韩国的制作了种高速旋转电弧传感器，如图所示，这种传感器依靠导电嘴的偏心来实现电弧的旋转运动，导电嘴的偏心度就是电弧的旋转半径。虽然它的转动机构比较简单紧凑，但其在高速旋转时，焊丝在导电嘴中必须以同样的转速旋转，这就加剧了导电嘴的损耗。双丝并列方式与摆动扫描方式的优缺。

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