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旋轉電弧傳感器機械結構設計

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更新時間：2016-02-24
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旋轉電弧傳感器機械結構設計.rar
目錄

1 引言（01）
1.1 選課的依據和意義（01）
1.2 當代焊縫跟蹤傳感器（01）
1.2.1 附加式傳感器概述（01）
1.2.2 電弧傳感器概述（02）
1.3 電弧傳感器工作原理（03）
1.3.1 電弧傳感器的基本原理（03）
1.3.2旋轉電弧傳感器的原理（06）
1.4 課題任務（10）
2 課題設計主要內容（11）
2.1電弧旋轉方案的選定（11）
2.1.1 空心軸電機（11）
2.1.2 運動機構設計（12）
2.1.3 防轉機構（13）
2.2總體結構設計（14）
2.2.1 各功能部分的軸向分配（14）
2.2.2 徑向空間的分配（15）
2.3導電桿部件的設計（16）
2.3.1 導電桿部件的總體設計（16）
2.3.2 軸承的選用與安裝（16）
2.4檢測裝置的選定與安裝（17）
2.4.1 電弧掃描位置與轉速的檢測方法（17）
2.4.2 分體式安裝的旋轉編碼器（18）
2.5偏心機構的設計（19）
2.5.1 偏心方案的確定（19）
2.5.2 偏心機構的平衡（22）
2.6外殼的設計（23）
2.6.1 外殼總體設計（23）
2.6.2 通水方式（24）
2.6.3 通氣方式（25）
2.7絕緣與密封設計（26）
2.7.1 絕緣設計（26）
2.7.2 密封設計（27）
2.8其它零部件的設計（28）
2.8.1 集線蓋與接地裝置（28）
2.8.2 安裝設計（30）
2.8.3 修配方案設計（30）
2.9設計參數（31）
3 結論（32）
3.1課題設計過程總結（32）
3.2課題設計的缺陷與后續工作（32）
參考文獻（34）
致謝（36）
附錄（37）

旋轉電弧傳感器機械結構設計

學生姓名：黃屹立班級：0781053
指導老師：高延峰

摘要：由于傳統手工焊接對操作人員的技術要求高，并且在操作過程中往往對操作人員的身體產生不可避免的危害。因此，需要自動化控制的焊接過程。為達到自動化的目的，設計旋轉電弧傳感器。
本次設計采用圓柱形外殼體為主要結構，采用空心軸電機為動力源，首先對運動機構和防轉機構進行討論。進而對導電桿，檢測裝置，偏心機構這些部件進行了計算和設計。最后對通水方式，通電方式，絕緣與密封方式進行闡述。最終達到設計該機構的目的。

關鍵詞：焊接旋轉電弧傳感器導電桿偏心機構

1 引言
1.1 選課的依據和意義
現代焊接誕生至今僅百余年，但已顯示出生命力，焊接在近代工業的發展中發揮了不可替代的重要作用。焊接不僅是一種重要的基礎工藝，而且已發展成為一種新興的綜合工業技術。它廣泛應用于造船、壓力容器制造，石油化工等鋼結構制造領域。從某種意義上講，工業先進的國家莫不以焊接技術先進作為其現代化的顯著標志之一。焊接技術在國民經濟中日益重要的作用，也是當代焊接技術發展的—個重要特點。然而，傳統手工焊接對操作人員的技術要求高，并且在操作過程中往往對操作人員的身體產生不可避免的危害。因此，自動化控制焊接過程應運而生。
人們設計開發了各種焊接傳感器以滿足日益提高的焊接質量要求。在長期的生產實踐中，旋轉電弧傳感器脫穎而出。然而，旋轉電弧傳感器仍然存在減振、小型化等問題期待解決。此外，諸如偏心方式、冷卻方式、密封、絕緣等設計問題也亟待更為完善的方案。
在本課題中，旋轉電弧傳感器的小型化設計需求，要求設計人員必須在有限的機構空間內實現各功能部件的合理分配。
1.2 當代焊縫跟蹤傳感器
焊接是一個結合了光、電、熱、力的綜合加工過程，在焊接過程中產生的熱量會使焊接工件產生較大的熱變形，從而產生焊接位置偏差。為了克服這種偏差的影響，目前有2 種方法，其一是采用夾具定位，普通的夾具無法滿足要求，為了確保精度，必須采用更為精確的夾具。方法之二是采用傳感器進行焊縫跟蹤，通過比較發現，采用跟蹤的方法比采用精確的夾具經濟得多。所以焊縫自動跟蹤是焊接自動化的關鍵之一。
焊接傳感器根據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。

1.2.1 附加式傳感器概述
附加式傳感器是目前焊縫跟蹤傳感器的常用形式，即在焊炬上固定一個附加的機械、電磁或光學裝置，用于檢測焊縫的相對位置。其原理、特點分述如下：
1）接觸式傳感器。典型的接觸式傳感器依靠在焊縫坡口中滑動或滾動的觸指將焊炬與焊縫之間的位置偏差反映到檢測器內，并利用檢測器內裝的微動開關判斷偏差的極性。一般應用于長、直焊縫的單層焊及角焊。此方法結構簡單，操作方便，缺點是：對不同形式的坡口需要不同形式的探頭；探頭磨損大，易變性；不適于高速焊接。
2）電磁傳感器。適用于對接、搭接和角焊，其體積較大，使用靈活性差，且對磁場干擾和工作裝配條件比較敏感。一般應用于對精度要求不甚嚴格的場合。
3）光學傳感器。光學傳感器近年來有了很大發展，其裝置的種類和原理的門類很多，根據其檢測原理、對象、光源種類等因素，大致可以分為：單點光電式、光切割圖像處理方式、光電掃描式、焊縫直觀圖像處理方式（CCD跟蹤傳感器）。光學傳感器精度高、再現性好，不僅可以用于焊縫跟蹤，而且可以用于檢測坡口形狀、寬度和截面，為焊接參數的自適應控制提供依據。因此，光學傳感器是焊縫跟蹤系統中比較理想的傳感器形式。

1.2.2 電弧傳感器概述
雖然附加式傳感器具有諸多優點，但是這類傳感器都在焊炬上固定一個附加的機械、電磁或光學裝置，用于檢測焊縫的相對位置，其共同的問題就是傳感器與電弧是分離的，有復雜的附加裝置，應用起來不方便，效果也不夠理想。而電弧傳感器利用電弧本身作為傳感器，根據焊接電弧的基本特性提取焊接過程中的電流或電壓變化量作為傳感器信號。因此，與附加式傳感器相比，電弧傳感器有其獨特的優勢。
與其他傳感器相比，電弧傳感器具有以下優點:
(1)檢測點就是焊接點，不存在傳感器先行的問題，是完全實時的傳感器。
(2)焊接機頭周圍不需要裝備其他特別的裝置，焊槍的可達性好。
(3)由于電弧本身作為傳感器，所以不受焊絲彎曲和磁偏吹等引起電弧偏移的影響。
(4)不僅可以跟蹤傳感，保證焊接參數的穩定，而且還可以改善焊縫的成形效果。
(5)抗光、電磁、熱的干擾，使用壽命長。

指導老師簽名
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