无级调节偏心的旋转电弧传感器的设计与仿真

一
第一种机构的原理如图 １ 所示 ， 结构较为简单 、 紧凑 ， 但 由于导 电杆高速旋转 ， 导 电杆 的导电要通 过 动接触 来实 现 ， 损耗 较 大 ， 使 用 寿命 降低 ， 同时 电 弧旋 转半 径无 法灵 活调 节１ ４ ］ 。 第 二种 机构 （ 原 理见 图 ２ ） 由于有齿轮传动 ， 结构较大 ， 影响 了焊炬的可达 性； 而且传动件会引起严重噪声 ， 其传动件的安装 精度 易 受 烟尘 污 染 而 导致 转 动 时 系 统 处 于受 力 不 均 衡状 态 ｌ ５ ｌ 。 最近 ， 南 昌大学 机器人 研究 所 根据 圆锥
小 了机 械振 动 。
器的结构 ， 在此设计 出一种无级电调节旋转偏心的 电弧传感器结构 ， 模型剖视 图如图 ４ 所示 。 该传感器 包括壳体 ４ 和导电杆 １ ， 壳体内部装有偏心调节平 台， 该偏心调节平台上装有偏心调节 电机 ７ 和滚珠 丝杠 ５ ， 在偏心调节平台内装有由微型电机 ２ ２ 通过 齿轮驱动的旋转平台； 导电杆上端与壳体 的顶部形
电动机
光码盘 偏心机构
调芯轴承
焊 丝
图 ３ 电 弧传 感 器 空 心 电机 方 案
成 铰链 ， 该 导 电杆穿 过一 偏心 转子 与调 心球 轴承 ｌ ９
图１ 电弧 传 感 器 圆锥 摆 动 方 案
２ 无 级 电调 节偏 心 的旋 转 电弧传 感 器 结 构
针对 以往 旋转 电弧 的优 缺点 ， 进一 步优 化 传感
图 ２ 电弧传感器 圆锥摆动方案
电极
摆动方案优化 了旋转电弧传感器的结构１ ６ ］ ， 使传感 器 的最大直径 保持在 ５ ０ ｍｍ以 内 ， 扩 大了应用 范 围。 潘 际銮 院 士所 设 计 的 空心 电机 方 案 机 构原 理 如 图 ３所 示 ， 较 以上 两种 方 案 减 小 了振 动 和 噪 声 ， 体 积 也有所减小【 ７ ＿ ８ Ｊ ， 但是调节旋转偏心的方式仍然采用 机械式 ， 不方便且不准确。
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’ ７ ７ 。
形成铰链连接 ； 导电杆下端与连接有一导电嘴的水 汽保护连接头 １ ０固联 ， 焊丝穿过导 电杆旋转 ， 并可 与 导 电嘴 １ ２成导 电紧密 动配 合 。 相 比前面几种旋转 电弧方案 ， 该方案具有如下 特点 ： （ １ ） 偏心调节采用 电机驱动 ， 解决 了传统机械 式调 节无 法 准确 控制 偏 心量 的 缺点 ， 实 现 了无级 偏 心调节 ， 能精确调节旋转电弧传感器的旋转半径 ， 并 且 可 以根 据不 同的焊接 规范 实 时调 节旋转 半径 。 （ ２ ） 该旋转电弧传感器的定位脉冲采用接近传 感器获得 ， 与 以往的光 电传感器相 比， 抗干扰能力 大大增 强 。 （ ３ ） 该结构偏 心量 固定 为 ０ ． ２ ５ ｍ ｍ， 而 以往 的 偏心量为 ｌ ２ ． ５ ｍ ｍ， 偏心量缩小了 ４ ～ １ ０ 倍， 从而减
焊接设备
李湘 文等 ： 无级调节偏 心的旋转 电弧传感器 的设计 与仿真
第 １ 期
种是依靠导 电杆端面上焊丝导出孔的偏心距来 实 现 电弧旋 转运 动 ， 导 出孔 的偏 心距 就 是 电弧旋 转 半径 ； 一 种是 采用 圆锥 摆 动 直流 电动 机驱 动 和一 级 齿轮减速传动； 还有一种是潘际銮院士和廖宝剑设 计 的轻 巧空 心轴 电动 机驱 动旋 转 扫描 焊 炬 ， 该 机 构 可靠 实 用 。