要点45 埋弧焊机焊头的选用要点
1.平面焊缝坡口跟踪系统
如果埋弧焊机的焊嘴移动，是根据随机检测焊缝坡口（中心线）位置，并及时驱动使焊嘴作横向移动的位置伺服电动机，从而使焊嘴始终跟随焊缝坡口（中心线）位置变化的系统，就称为平面位置随动控制系统，简称为焊缝跟踪。一般小车式埋弧焊机（图2-79）中所采用的焊缝跟踪系统都属于平面焊缝跟踪系统。
实现焊嘴平面焊缝的跟踪，图2-80给出了简要的说明。对实际开坡口的焊缝焊接时，要求焊枪在y轴方向以恒定的速度v平移，该速度也就是焊接速度。
埋弧焊机焊头上检测焊缝坡口（中心线）位置的装置称为坡口探头。实用的平面焊缝跟踪用坡口探头主要有机械检测式（图2-81）和机械-光电检测式（图2-82）两种，都可以选用。而图2-83所示的埋弧焊机焊头，采用的坡口探头也为机械-光电检测式，该焊头用于悬臂式机架。
图2-79 焊接小车一般实现平面焊缝跟踪
图2-80 平面焊缝位置跟踪示意及几何含义
图2-81 有机械检测式坡口探头焊接小车
图2-82 有机械-光电检测式坡口探头的机头
图2-83 另一种有机械-光电检测式坡口探头的埋弧焊机头（ESAB）
2.窄间隙焊缝坡口跟踪系统
窄间隙埋弧焊接过程中，导电嘴在焊缝的宽度方向，需一直处于居中位置，即导电嘴需在x方向上进行位置伺服，通常称之为焊缝跟踪。严格地说，导电嘴焊缝跟踪应是焊接坡口跟踪。例如，图2-84中所示窄间隙埋弧焊的导电嘴的焊接坡口跟踪实际情况是：在焊接过程中，要有一套检测系统，一直检测导电嘴的中心线距焊件坡口两侧的距离偏差变量±Δx，只要有位置偏差变量±Δx产生，就要将这一变化送至导电嘴的位置伺服执行机构，这一执行机构就是使焊头在x轴方向水平移动的水平滑板；水平滑板是根据位置偏差变量±Δx，产生反向位移（即+向偏差变量产生-向位移、-向偏差变量产生+向位移）从而使导电嘴一直保持于居中位置。
图2-84 窄间隙埋弧焊导电嘴x-z位置伺服含义
同理，导电嘴需在z方向上，即导电嘴端头距焊缝坡口的距离（偏差变量±Δz）也要进行位置伺服，以使导电嘴端头距已焊焊缝的表面（或坡口）的距离保持不变。
这里，以窄间隙埋弧焊导电嘴的一种实际机械-光电式±Δx/±Δz的检测系统（图2-85）来简要说明其检测±Δx/±Δz的基本原理。
图2-85 窄间隙埋弧焊导电嘴检测装置
图2-86中：深度导向小轮①与坡口底缘（或焊道）直接接触，并可绕小轴②随着坡口底缘高度变化而上、下浮动，从而在支点③处使顶杆上、下运动。
在顶杆上还同时安装有坡口壁侧向导向销④（“触角”）。侧向导向销在左右两边均有，这样，当导向销接触坡口两侧壁时，都会被壁顶回，从而使安装发光二极管的托架围绕导杆轴产生顶杆偏转。
而在光敏三极管安装基座⑤上，在垂直方向和水平方向分别安装有四只光敏三极管，它们都可以接受到由发光二极管发出的光通量。
横向的L和R光敏三极管则检测机头纵向中心线相对于坡口侧壁的左右偏移量±Δx（图2-87）。
垂直方向U和D光敏三极管分别检测机头相对于坡口底部给定深度的升起和下降的位移量±Δz（图2-88）。
焊前调整时，可通过传感器上的调节螺钉，使发光二极管中心点恰好与四只三极管的中心重合，这就是坡口跟踪的起点。
图2-86 坡口的检测（传感器）系统构成
跟踪执行机构是两台直流电动机分别驱动的横向滑板和纵向滑板（图2-89），因整个焊头与水平滑板是刚性连接的，所以最终使焊嘴（导电嘴）产生±Δx/±Δz跟踪位移。
图2-87 坡口侧壁不平直，引起顶杆中心线
出现水平偏差±Δx
图2-88 焊道底部不平，引起小轮轴心出现高度方向偏差±Δz
图2-89 跟踪执行机构示意与纵向滑板、横向滑板结构图
在窄间隙埋弧焊机焊缝的坡口跟踪系统中，有两种实用坡口检测装置，图2-90所示为机械-光电式坡口检测装置、图2-91所示为激光坡口检测装置、图2-92所示也是机械-光电式坡口检测装置，目前以机械-光电式坡口检测装置应用的较为普遍和成熟。