電弧傳感器技術(shù)的應(yīng)用狀況

1 電弧傳感器的分類

1.1擺動掃描式電弧傳感器

擺動掃描式電弧傳感器是目前應(yīng)用*廣的一種焊接電弧傳感器，這種電弧傳感器需要一套擺動裝置，在焊縫的橫向方向來回?cái)[動而實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤。用在弧焊機(jī)器人上的擺動電弧傳感器不需要擺動裝置，通過機(jī)器人手臂帶動焊槍作橫向擺動即可。但受機(jī)器人結(jié)構(gòu)因素的影響，機(jī)器人的擺動頻率一般在10Hz以下，如圖1a所示。在高速焊接和焊縫弧度大的情況下，其跟蹤效果會受到影響。

M KODAMA發(fā)明了一種電磁高速擺動電弧傳感器，這種電弧傳感器的兩側(cè)分別有永磁鐵和激勵(lì)線圈，當(dāng)激勵(lì)線圈通過一定頻率的直流電流時(shí)，導(dǎo)電桿便會產(chǎn)生一定頻率的擺動，從而實(shí)現(xiàn)焊縫的跟蹤。這種高速擺動的電弧傳感器的擺動頻率一般可在0～40Hz之間可調(diào)，擺幅0～4mm可調(diào)，*大焊接速度400mm/秒。其特點(diǎn)是體積小，重量在1Kg以下，其結(jié)構(gòu)如圖1b所示。 

傳感器的檢測點(diǎn)離開電弧有一定的距離，在焊接大弧度的焊縫時(shí)會影響跟蹤效果。而電弧傳感器利用焊接過程中的電弧電流波形或電弧電壓波形的變化來獲得電弧中心是否偏離焊縫作為傳感信息，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，跟蹤效果好。

焊縫跟蹤是保證焊接質(zhì)量和焊接自動化的前提，而傳感器是實(shí)現(xiàn)這一前提的基礎(chǔ)。焊接傳感器根據(jù)傳感方式的不同可以分為附加式傳感器和電弧傳感器兩大類。傳統(tǒng)的焊縫跟蹤傳感器多數(shù)是附加式的，例如，接觸式傳感器、電磁傳感器和各種光學(xué)傳感器，這類傳感器共同的問題就是傳感器與電弧是分離的，傳感器的檢測點(diǎn)離開電弧有一定的距離，在焊接大弧度的焊縫時(shí)會影響跟蹤效果。而電弧傳感器利用焊接過程中的電弧電流波形或電弧電壓波形的變化來獲得電弧中心是否偏離焊縫作為傳感信息，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，跟蹤效果好。電弧傳感器的*大優(yōu)勢在于它的抗弧光、高溫及強(qiáng)磁場能力很強(qiáng), 同時(shí)它與焊接電弧總是統(tǒng)一的整體,結(jié)構(gòu)簡單緊湊，成本也較低，目前, 電弧傳感器作為一種焊接傳感手段倍受各國重視, 國外許多焊接設(shè)備研究和制造機(jī)構(gòu)都在努力開發(fā)這一領(lǐng)域。工業(yè)發(fā)達(dá)國家的研究起步較早, 已研制出多種電弧掃描形式(如雙絲并列、擺動和旋轉(zhuǎn)) 的電弧傳感器, 適合于埋弧焊、TIG和MIG／MAG 等不同焊接方法, 有些已用于焊接生產(chǎn)。許多國家所生產(chǎn)的弧焊機(jī)器人上均配有擺動式電弧傳感跟蹤裝置。