[发明专利]一种直流磁控焊枪位置无级调节的方法

说明书

一种直流磁控焊枪位置无极调节的方法，它主要是解决现有的机械摆动器不稳定、磨损大、成本高，以及磁控摆动电弧传感器的稳定性不好，电弧行为不易控制的技术问题。其技术方案要点是，利用直流电控制感应磁场的大小和方向，来控制焊枪受到的磁力的大小和方向，进而控制焊枪的摆幅、摆角和摆动频率，建立直流电与焊枪位置变化的函数关系，实现在区域内焊枪位置的无极调节。

技术领域

本发明涉及一种利用直流电对焊枪位置进行无极调节的方法，属于焊接技术领域。

背景技术

摆动电弧焊接技术发展迅速，焊接电弧摆动能搅拌熔池，改善成型，在堆焊方面应用很广，同时利用焊接电弧摆动时弧长变化引起的焊接电流变化，慢慢形成了摆动电弧焊缝跟踪技术。在增加了电弧的热输入，提高控制电弧的稳定性上，在堆焊的基础上又发展出了电弧增材制造技术，如果能稳定控制电弧的位置，就能调节电弧对母材的热输入量，改善熔丝沉积的工艺，将会促进电弧增材制造技术的发展。

摆动焊接目前主要有两种方式，一是机器摆动，主要是利用电机控制焊枪进行摆动；二是直接控制电弧摆动，如利用磁场控制电弧摆动，发展起来的磁控电弧传感器。机械式摆动器结构复杂，容易磨损，成本高，使用寿命低，应用在焊缝跟踪时，稳定性和实时性差。而磁控电弧摆动传感器目前在研究阶段，稳定性不好，信息采集方面不精准，对装置材料的要求高。

无论是焊接领域还是电弧增材制造技术方面，都需要一种能稳定控制焊枪(或者是电弧)位置变化的技术，本发明结合机械摆动与磁控摆动电弧的优点，提出了一种利用直流电对焊枪位置进行无极调节，间接实现电弧定点、定向的智能控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流电对焊枪的空间位置进行无极调节的方法，设计了一种焊枪位置无极调节装置，通过控制直流导线圈上直流电的大小和方向来调节焊枪的位置，装置结构简单，原理简明，应用广泛，可在摆动电弧焊缝跟踪，堆焊工艺，电弧增材制造发挥重要作用。

发明的目的是通过以下技术方案实现的：主要在焊枪位置无极调节装置中实现，根据需求预设焊枪位置调节模式，将预设信息输入到直流电控制系统，自动控制输出直流电的大小、方向和通电时间，将直流电通往铁块上的直流导线圈，产生直流感应磁场，在铁块与焊枪上的永磁体之间产生磁力，根据力的合成法则，构建焊枪位置与直流电之间的函数关系，利用磁力的作用对焊枪位置实现无极调节。

所述的焊枪位置无极调节装置包括直流电控制系统，支架，支架盘，支架爪，焊枪，两对(n设为2)互成90度角的永磁体，与永磁体相对应的两对绕有直流导线圈的铁块，直流导线圈与直流电源连接，铁块固定在支架爪上，焊枪悬吊在支架盘上可自由摆动，永磁体固定在焊枪上。

所述的直流电控制系统能提供波形幅度小且稳定的直流电，并有四条线路分别与两对铁块上的直流导线圈相连接，在特定工作时能在设定时间内自动控制每一条线路上直流电的大小和方向。

所述的直流磁控焊枪位置无极调节的原理是：如图2、图3所示：在平面内建立焊枪与电磁铁的直角坐标系(N设为2)，通电后，焊枪上的永磁体与电磁铁之间产生磁力，焊枪受到磁力的合力在平面内发生摆动，进而使焊枪的空间位置发生改变。下面将对具体的不同情形下直流电控制焊枪位置无极调节的原理进行详细阐述。

见图4：假设只需要在X轴方向控制焊枪的摆动，则只需要在X轴方向上的1’号、3’号通特定的直流电即可，因此示意图省去Y轴方向上的电磁铁，同时设焊枪上的永磁体对着电磁铁的一面都是N极(S极的原理一样)。在1’号、3’号电磁铁上分别通特定的直流电，使1’号电磁铁对着1号永磁体的那一面成为N极，3’号电磁铁对着3号永磁体的那一面成为S极，根据磁极“异性相吸，同性相斥”的原理和麦克斯韦方程组，在3号电磁铁与3’号永磁体之间产生方向向左的吸引力F₁：

在1号与1’号之间产生方向向左的排斥力F₂：