[发明专利]利用钨极氩弧焊接电弧摆动进行双方向自动跟踪的方法和装置

说明书

一.技术领域：本发明涉及一种焊接自动跟踪方法和焊接电弧摆动器，特别是涉及一种利用钨极氩弧焊接电弧摆动进行双方向自动跟踪的方法和装置。

二.背景技术：在自动焊接过程中，当焊枪移动或工件移动时，由于实际被焊接工件的表面和焊缝不是理想的平面轨迹，而是高低不平。为了保证焊接工艺参数的稳定，即保证焊接电弧长度不变，保证焊枪到工件的距离不变，才能保证焊接后的焊缝内在品质和外观成型一致，因此，自动焊接过程中必须控制焊接电弧的长度不变。目前，公知的焊枪自动跟踪器采用的技术是：自动焊机控制系统中的计算机采集电弧的电压数值，将其与计算机程序内的设定值进行比较。当采集的电弧电压值大于设定值时，表明电弧长度过长，这时计算机将自动调节焊枪升降机构，使焊枪下降，电弧长度缩短为正常值范围后，焊枪下降停止，自动调整结束；当采集的电弧电压值小于计算机程序内的设定值时，表明电弧长度过短，这时计算机将自动调节焊枪升降机构，使焊枪上升，电弧长度增长为正常值范围后，焊枪上升停止，自动调整结束。

另外，在自动焊接有坡口的焊缝过程中，当焊枪或工件移动或转动时，由于实际被焊接工件的坡口焊缝不是理想的直线轨迹，或者焊接圆筒的环形坡口时，实际被焊接工件的坡口焊缝不是理想的环形运动轨迹，而是由于加工误差或圆筒转动时的轴向窜动等原因，坡口焊缝在焊接过程中不断地发生左右偏移，此时则需要采取横向跟踪手段来校正焊枪位置，使焊枪始终在焊缝坡口形状的对称中心。

目前，公知的在自动焊接设备中使用的横向跟踪技术有接触式和非接触式两大类，接触式为机械光电式；非接触式分为光电式和激光式等。

1)、机械光电式。采用机械的触杆前端放入焊接电弧熔池前一段未焊焊缝的V型坡口里，机械触杆后部与电子元器件联接，比如光偶、微动开关等，当工件或焊枪运动时，焊缝横向的变动量通过机械触杆上的杠杆支点，使机械触杆另一端变动，接通或断开光偶或微动开关，使其电信号传输到计算机进行处理，然后驱动焊枪横向运动机构，左移或者右移，实现自动跟踪功能。其特点是机械结构轻巧，电气电路简单、耐用，在工程中是一种常用的方法，但是由于跟踪点不在焊缝的电弧熔池处，则焊枪不能对要求高的工件或者形状复杂的工件进行准确地跟踪。

2)、光电式。利用微型摄像头放在焊枪附近，并把焦距对准电弧熔池前的焊缝V型坡口处，当工件或焊枪运动时，通过电视屏幕进行监控，手动控制焊枪横向运动机构进行左移或者右移，实现焊缝横向跟踪功能。其缺点是跟踪的自动化程度不高，人为因素影响跟踪的精度。

3)、激光式。激光测量技术应用于自动焊接的横向跟踪是当前的新兴技术，其原理是采用矩阵式二维激光测量距离传感器，安装在焊枪附近，扫描焊接电弧前一定距离的焊缝V型坡口横截面形状，当工件或焊枪运动时，把实时扫描出的焊缝V型坡口横截面形状与计算机程序中的理想焊缝V型坡口横截面形状数据进行比较，如果发生偏移量超过设定值时，焊接控制系统驱动横向运动机构使焊枪左移或者右移，进行横向跟踪。该技术的特点是非接触式，反馈的信号是二维的焊缝坡口形状，通过计算机比较程序，能够较准确地进行跟踪调整。缺点是焊机控制系统复杂，设备耐用度不高，并且激光传感器测量点不在焊接电弧中心处，存在着跟踪精度不高的缺点。

目前，公知的钨极氩弧焊电弧摆动装置均为机械式摆动器，即利用电机驱动机械机构，使钨极氩弧焊枪进行机械摆动或使钨极进行机械摆动，通过调节电机转速和机械执行机构的摆动幅度来控制焊枪或钨极的摆动频率和摆动幅度，从而达到控制电弧的摆动频率和幅度。其缺点是设备结构复杂，电弧的摆动频率和幅度调节不方便，特别是不能在焊接过程中实时精确地控制和调节电弧摆动的频率、幅度和任意停留在电弧摆幅的两边或中间的时间。

三.发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种简单易行、精度准确且能随时跟踪焊接方向的利用钨极氩弧焊接电弧摆动进行双方向自动跟踪的方法，同时提供一种设计新颖、利用电磁原理实现电弧摆动且能实时调节电弧摆动幅度、摆动频率及电弧在摆动过程中停留时间的钨极氩弧焊电弧摆动装置。

本发明的技术方案是：一种利用钨极氩弧焊接电弧摆动进行双方向自动跟踪的方法，包括以下步骤：

a、在钨极氩弧焊焊枪上安装一个外壳，所述外壳内套装固定有线圈骨架，该线圈骨架上缠绕有线圈，所述线圈骨架的轴心孔内安装有磁靴，将所述磁靴的端部靠近焊枪的钨极针；