專利名稱：空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特指一種空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊是一種新型窄間隙焊接方法，它以機(jī)械方法使焊炬導(dǎo)電桿繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，來帶動從偏心導(dǎo)電嘴穿出焊絲端部的電弧作旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動，從而得到均勻穩(wěn)定的兩側(cè)壁熔深。旋轉(zhuǎn)電弧工藝還可以用于非窄間隙電弧焊場合，以得到優(yōu)良的焊縫成形。焊炬是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電弧焊接工藝的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。
已有的高速旋轉(zhuǎn)電弧焊接設(shè)備中的窄間隙焊炬，特開昭58-176073號公報，日本國專利是通過一對齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電桿運(yùn)動的。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是①采用普通電機(jī)驅(qū)動，通過齒輪傳動實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電桿運(yùn)動，傳動件消耗功率，需用較大功率電機(jī)，使得焊炬機(jī)構(gòu)尺寸和重量較大，而且噪聲大，制造精度要求高。②依靠兩根獨(dú)立彈簧作用使饋電板與旋轉(zhuǎn)電刷接觸實(shí)現(xiàn)焊接饋電，壓緊著力范圍小，且對兩彈簧參數(shù)一致性及壓緊著力點(diǎn)對稱性要求高，易造成壓緊力沿圓周方向分布不均，縮短關(guān)鍵部件電刷的使用壽命。③僅采用伸入間隙型氣體保護(hù)噴嘴，使得對多層焊后幾道焊縫(特別是蓋面焊縫)的保護(hù)效果變差。
已有的旋轉(zhuǎn)掃描焊炬，發(fā)明專利申請?zhí)?3118177.5，其采用空心軸電機(jī)驅(qū)動、電刷饋電方式。這種結(jié)構(gòu)的掃描焊炬缺點(diǎn)是①導(dǎo)電嘴斜向布置，不能伸入到窄間隙坡口中，因而不能用于窄間隙焊接。②焊接時的大電流直接流過電機(jī)軸，使得必須選用銅質(zhì)材料制作電機(jī)軸，而為了保證電機(jī)軸有足夠的剛性和導(dǎo)電面積，就需要使用較大直徑的電機(jī)軸，從而增大了焊炬體積。③電刷與導(dǎo)電桿徑向滑動配合實(shí)現(xiàn)焊接饋電的方式，需用多塊電刷同時導(dǎo)電，使得電刷機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，同時也不方便對電刷的維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、重量輕、實(shí)用性強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是其包括聯(lián)接頭、空心軸電機(jī)部分、電刷饋電機(jī)構(gòu)、噴嘴機(jī)構(gòu)及由光柵與光耦組成的測速機(jī)構(gòu)。其特征在于所述電刷饋電機(jī)構(gòu)包括電刷罩、壓緊彈簧、電刷、導(dǎo)電桿、軸承座、軸承、軸向上開有偏心孔的導(dǎo)電嘴、連接件、連接電纜；焊接電纜通過聯(lián)接頭與焊炬相接，送絲滾輪送出的焊絲從聯(lián)接頭中心孔穿入，通過電機(jī)的空心軸、聯(lián)軸器、導(dǎo)電桿的中心孔，從導(dǎo)電嘴中的偏心孔送出；空心軸電機(jī)本體安裝在支座上；導(dǎo)電桿的上端穿過電刷、壓緊彈簧、電刷罩，經(jīng)聯(lián)軸器與電機(jī)的空心軸相聯(lián)，下端通過軸承支撐在軸承座上，并活動性地穿過噴嘴機(jī)構(gòu)；電刷罩固定在軸承座上，與電刷成動配合，電刷通過壓緊彈簧的作用與導(dǎo)電桿上的法蘭臺面形成導(dǎo)電緊密動配合，固聯(lián)在電刷上的連接電纜通過連接件與聯(lián)接頭成導(dǎo)電連接；導(dǎo)電桿的下端連接導(dǎo)電嘴，焊絲穿過導(dǎo)電嘴中的偏心孔形成導(dǎo)電緊密動配合。
與光耦相配合的光柵套裝在聯(lián)軸器上，形成的測速機(jī)構(gòu)位于電機(jī)部分的下部，電刷饋電機(jī)構(gòu)的上部。
上述噴嘴機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)氣座、噴嘴、氣體分配環(huán)、噴嘴高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中噴嘴高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)軌與導(dǎo)氣座固聯(lián)，調(diào)節(jié)螺桿一端穿過導(dǎo)氣座并與支撐板成絲杠螺母式連接，從而可帶動導(dǎo)氣座與導(dǎo)軌共同沿Z1方向滑動。
噴嘴高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還可為導(dǎo)氣座直接與支撐板固聯(lián)，或?qū)庾c獨(dú)立設(shè)置的噴嘴高度調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)；或者噴嘴機(jī)構(gòu)由噴嘴固定座、扁形噴嘴、箱形噴嘴等構(gòu)成，噴嘴固定座的上端與軸承座或支撐板連接、下端固聯(lián)兩個對稱布置的扁形噴嘴，箱型噴嘴與另外獨(dú)立設(shè)置的噴嘴高度調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)，可沿Z2方向移動。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是①采用帶有偏心孔的直型導(dǎo)電嘴，可用于窄間隙焊接，且通過與外置式噴嘴配合使用，可以擴(kuò)展應(yīng)用于非窄間隙氣體保護(hù)電弧焊。②對于中厚度以下板的窄間隙焊接，采用單一外置式氣體噴嘴，簡化了送氣系統(tǒng)；對于大厚度板的窄間隙焊接，采用外置式與伸入間隙型噴嘴相結(jié)合的復(fù)合式送氣系統(tǒng)，提高了窄間隙焊接質(zhì)量。③采用單一壓緊彈簧使整體式大電流密度電刷與導(dǎo)電桿法蘭臺面成緊密滑動配合實(shí)現(xiàn)焊接饋電，減小了電刷機(jī)構(gòu)體積，使得彈簧壓緊著力范圍擴(kuò)大、并在圓周方向上呈均勻分布，合理的設(shè)計(jì)提高了電刷的工作可靠性和使用壽命，方便了電刷的維護(hù)。④采用空心軸電機(jī)來直接驅(qū)動導(dǎo)電桿運(yùn)動，取消了齒輪傳動機(jī)構(gòu)，簡化了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，減小了驅(qū)動功率和傳動噪聲，焊炬結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、實(shí)用性強(qiáng)，且經(jīng)固聯(lián)在電刷上的電纜通過連接件與聯(lián)接頭成導(dǎo)電連接實(shí)現(xiàn)焊接饋電，可保證焊接電流不流過電機(jī)軸，使得可選用鋼質(zhì)材料制作電機(jī)空心軸，從而提高了電機(jī)軸的剛性，減小了電機(jī)軸的外徑，從而減小了電機(jī)體積。⑤光柵套裝在聯(lián)軸器上，提高了焊炬長度方向上的空間利用率，使得焊炬長度及體積明顯縮小。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1和圖2中，1-送絲滾輪、2-聯(lián)接頭、3-空心軸電機(jī)上端蓋、4-電機(jī)定子、5-電機(jī)轉(zhuǎn)子、6-空心軸、7-電機(jī)外殼、8-空心軸電機(jī)下端蓋、9-電機(jī)支座、10-聯(lián)軸器、11-光柵、12-防塵罩、13-光耦、14-電刷罩、15-壓緊彈簧、16-電刷、17-導(dǎo)電桿、18-軸承座、19-軸承、20-導(dǎo)氣座、21-噴嘴、22-氣體分配環(huán)、23-導(dǎo)電嘴、24-焊絲、25-焊接電弧、26-螺桿、27-支撐板、28-導(dǎo)軌、29-保護(hù)氣體導(dǎo)入口、30-焊炬固定孔、31-連接件、32-連接電纜、33-噴嘴固定座、34-送氣軟管、35-扁形噴嘴、36-箱形噴嘴、37-導(dǎo)氣口。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，適用于中等厚度以下板的窄間隙焊接場合。由
圖1可以看出，本實(shí)用新型包括送絲滾輪1、聯(lián)接頭2、空心軸電機(jī)上端蓋3、電機(jī)定子4、電機(jī)轉(zhuǎn)子5、空心軸6、電機(jī)外殼7、空心軸電機(jī)下端蓋8、電機(jī)支座9、聯(lián)軸器10、光柵11、防塵罩12、光耦13、電刷罩14、壓緊彈簧15、電刷16、導(dǎo)電桿17、軸承座18、軸承19、導(dǎo)氣座20、噴嘴21、氣體分配環(huán)22、導(dǎo)電嘴23、焊絲24、焊接電弧25、螺桿26、支撐板27、導(dǎo)軌28、氣體導(dǎo)入口29等。
如
圖1所示，由送絲滾輪1送出的焊絲24從聯(lián)接頭2的中心孔穿入，通過電機(jī)的空心軸6、聯(lián)軸器10、導(dǎo)電桿17的中心孔，從導(dǎo)電嘴23中的偏心孔送出，產(chǎn)生焊接電弧25。其采用通用型氣體保護(hù)焊電纜聯(lián)接頭2，使得焊炬能方便地與通用焊機(jī)的饋電電纜聯(lián)接。空心軸電機(jī)由上端蓋3、電機(jī)定子4、電機(jī)轉(zhuǎn)子5、空心軸6、電機(jī)外殼7、下端蓋8等構(gòu)成，電機(jī)本體安裝在支座9上。電刷罩14固定在軸承座18上，給電刷16和壓緊彈簧15提供定位作用，并與電刷16成動配合；電刷16在壓緊彈簧15的作用下與導(dǎo)電桿17上的法蘭臺面形成導(dǎo)電緊密動配合。導(dǎo)電桿17的一端穿過電刷16、壓緊彈簧15、電刷罩14，經(jīng)聯(lián)軸器10與電機(jī)的空心軸6相聯(lián)，另一端通過軸承19支撐在軸承座18上，并活動性地穿過導(dǎo)氣座20、氣體分配環(huán)22和噴嘴21。導(dǎo)電桿17的下端連接導(dǎo)電嘴23，焊絲24穿過導(dǎo)電嘴23中的偏心孔形成導(dǎo)電緊密動配合。聯(lián)接頭2、電機(jī)支座9、光耦13、軸承座18固聯(lián)在支撐板27上，形成的焊炬整體通過固定孔30與焊炬高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相聯(lián)。焊接電纜聯(lián)接頭2、空心軸電機(jī)、聯(lián)軸器10、導(dǎo)電桿17、電刷16、軸承19的軸心在一條直線上，以保證焊絲24的正常送進(jìn)、導(dǎo)電桿17的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)及合理饋電。
如
圖1所示，光耦13與光柵11配合使用，用于測定電機(jī)轉(zhuǎn)速；光柵11套裝在聯(lián)軸器10上，可以顯著地節(jié)約焊炬長度方向上的空間。噴嘴機(jī)構(gòu)由導(dǎo)氣座20、噴嘴21、氣體分配環(huán)22、螺桿26、導(dǎo)軌28、保護(hù)氣體導(dǎo)入口29等構(gòu)成，氣體分配環(huán)22安裝在與導(dǎo)氣座20固聯(lián)的噴嘴21內(nèi)，保護(hù)氣體經(jīng)1～2個導(dǎo)入口29送入導(dǎo)氣座20，經(jīng)過氣體分配環(huán)22從噴嘴21中噴出；導(dǎo)軌28與導(dǎo)氣座20固聯(lián)，并與支撐板27成滑動連接；在導(dǎo)軌28的導(dǎo)向作用下，調(diào)節(jié)螺桿26帶動導(dǎo)氣座20沿Z1方向作相對于支撐板27的移動，微調(diào)噴嘴高度，以保證對焊縫的最佳保護(hù)效果。
在實(shí)施例1中，空心軸電機(jī)通過聯(lián)軸器10帶動導(dǎo)電桿17旋轉(zhuǎn)，使電刷16與導(dǎo)電桿17上的法蘭臺面之間發(fā)生相對摩擦運(yùn)動，這樣就在焊接電纜無纏繞的情況下，實(shí)現(xiàn)焊接電流經(jīng)由聯(lián)接頭2、連接電纜32、電刷16流入導(dǎo)電桿17，再由導(dǎo)電嘴23傳導(dǎo)給焊絲24，在焊絲端部形成電弧25。這種饋電方式，使得電機(jī)空心軸6中沒有焊接電流流過，減低了對電機(jī)軸材質(zhì)的要求，減小了電機(jī)軸外徑和電機(jī)體積。由于在導(dǎo)電嘴23的軸向上開有一偏心孔，因此當(dāng)導(dǎo)電桿17帶動導(dǎo)電嘴23旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)電嘴23出口處的焊絲24及其端部的焊接電弧25就會繞導(dǎo)電桿17的軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)工件板厚較大時，導(dǎo)電嘴23可伸入窄間隙坡口內(nèi)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電弧焊接；多層焊時，一個專設(shè)的由螺桿26、導(dǎo)軌28、支撐板27組合而成的焊炬高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動焊炬整體沿Z方向移動，同時通過螺桿26沿Z1方向調(diào)節(jié)噴嘴21至工件表面距離，以保持最佳的氣體保護(hù)效果。
實(shí)施例2，適用于大厚度板的窄間隙焊接場合。相對于實(shí)施例1，去掉了導(dǎo)氣座20、噴嘴21、氣體分配環(huán)22、螺桿26和導(dǎo)軌28，增加了噴嘴固定座33、扁形噴嘴35和箱形噴嘴36，其余部分同實(shí)施例1。噴嘴固定座33的上端與軸承座18或支撐板27固聯(lián)，下端固聯(lián)兩個對稱布置的扁形噴嘴35。箱型噴嘴36與另外獨(dú)立設(shè)置的噴嘴高度調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)，可沿Z2方向移動，以保持箱型噴嘴36與工件表面之間合適的距離。設(shè)置箱形噴嘴的主要目的，是為了加強(qiáng)大厚板焊接時最后幾道焊縫的保護(hù)效果。扁形噴嘴35活動性地穿過箱型噴嘴36，并伸入窄間隙坡口內(nèi)。保護(hù)氣體一方面由送氣軟管34導(dǎo)入，經(jīng)噴嘴固定座33從扁形噴嘴35下端部流出，給處于坡口間隙深處的焊接電弧區(qū)域提供保護(hù)氣體；另一方面，保護(hù)氣體經(jīng)2個或多個導(dǎo)氣口37導(dǎo)入，從箱型噴嘴36下端噴出，給工件的上部區(qū)域提供有效保護(hù)，從而保證大厚板窄間隙焊接的氣體保護(hù)效果。
如圖2所示，支撐板27上開有四個固定孔30，可保證焊炬整體絕緣性地與焊炬高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相聯(lián)，以便調(diào)節(jié)焊炬高度。從電刷16引出的連接電纜32，經(jīng)連接件31與焊接電纜聯(lián)接頭2成導(dǎo)電連接，實(shí)現(xiàn)不經(jīng)過電機(jī)空心軸6的焊接導(dǎo)電。焊接時的大電流不流過電機(jī)軸，使得可選用鋼質(zhì)的空心軸6，這樣在電機(jī)軸剛性保證的情況下，減小了電機(jī)軸的外徑，從而減小了空心軸電機(jī)的體積。
實(shí)施例3相對于實(shí)施例1，去掉了螺桿26和導(dǎo)軌28，將導(dǎo)氣座20與另外獨(dú)立設(shè)置的噴嘴高度調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)噴嘴21至工件表面距離的獨(dú)立調(diào)節(jié)，其余部分同實(shí)施例1。這樣，在連續(xù)的、全自動化的多層窄間隙焊接時，就不需要在每層焊接結(jié)束后微調(diào)噴嘴21的高度，提高了自動化程度。
實(shí)施例4相對于實(shí)施例1，去掉了螺桿26和導(dǎo)軌28，使導(dǎo)氣座20與支撐板27剛性聯(lián)接，并適當(dāng)縮短導(dǎo)電桿17的伸出長度，使導(dǎo)電嘴23的位置上移，以保持對電弧區(qū)域良好的氣體保護(hù)效果，其余部分同實(shí)施例1。這樣，該焊炬可以擴(kuò)展應(yīng)用于非窄間隙電弧焊的場合。
權(quán)利要求1.空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，它包括焊接電纜聯(lián)接頭(2)、空心軸電機(jī)部分、電刷饋電機(jī)構(gòu)、噴嘴機(jī)構(gòu)及由光柵與光耦組成的測速機(jī)構(gòu)，其特征在于所述電刷饋電機(jī)構(gòu)包括電刷罩(14)、壓緊彈簧(15)、電刷(16)、導(dǎo)電桿(17)、軸承座(18)、軸承(19)、軸向上開有偏心孔的導(dǎo)電嘴(23)、連接件(31)、連接電纜(32)；焊接電纜通過聯(lián)接頭與焊炬相接，送絲滾輪(1)送出的焊絲從聯(lián)接頭(2)中心孔穿入，通過電機(jī)的空心軸(6)、聯(lián)軸器(10)、導(dǎo)電桿(17)的中心孔，從導(dǎo)電嘴中的偏心孔送出；空心軸電機(jī)本體安裝在支座(9)上；導(dǎo)電桿(17)的上端穿過電刷(16)、壓緊彈簧(15)、電刷罩(14)，經(jīng)聯(lián)軸器(10)與電機(jī)的空心軸相聯(lián)，下端通過軸承(19)支撐在軸承座(18)上，并活動性地穿過噴嘴機(jī)構(gòu)；電刷罩(14)固定在軸承座(18)上，與電刷(16)成動配合，電刷(16)通過壓緊彈簧(15)的作用與導(dǎo)電桿(17)上的法蘭臺面形成導(dǎo)電緊密動配合，固聯(lián)在電刷(16)上的連接電纜(32)通過連接件(31)與聯(lián)接頭(2)成導(dǎo)電連接；導(dǎo)電桿(17)的下端連接導(dǎo)電嘴(23)，焊絲(24)穿過導(dǎo)電嘴(23)中的偏心孔形成導(dǎo)電緊密動配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征在于光耦(13)與光柵(11)配合形成的測速機(jī)構(gòu)位于空心軸電機(jī)部分的下部、電刷饋電機(jī)構(gòu)的上部，其中光柵(11)套裝在聯(lián)軸器(10)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬其特征在于所述噴嘴機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)氣座(20)、噴嘴(21)、氣體分配環(huán)(22)、噴嘴高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征在于噴嘴高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采取導(dǎo)軌(28)與導(dǎo)氣座(20)固聯(lián)，螺桿(26)一端穿過導(dǎo)氣座(20)并與支撐板(27)成絲杠螺母式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征在于噴嘴高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采取導(dǎo)氣座(20)直接與支撐板(27)固聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征在于導(dǎo)氣座(20)與另外獨(dú)立設(shè)置的噴嘴高度調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征在于噴嘴機(jī)構(gòu)由噴嘴固定座(33)、扁形噴嘴(35)、箱形噴嘴(36)等構(gòu)成，其中噴嘴固定座(33)的上端連接軸承座(18)或支撐板(27)，箱形噴嘴(36)與另獨(dú)立設(shè)置的噴嘴高度調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。它包括焊接電纜聯(lián)接頭、空心軸電機(jī)部分、電刷饋電機(jī)構(gòu)、噴嘴機(jī)構(gòu)及由光柵與光耦組成的測速機(jī)構(gòu)。其特征在于采用空心軸電機(jī)直接驅(qū)動導(dǎo)電桿運(yùn)動，以及采用單一壓緊彈簧使電刷與導(dǎo)電桿法蘭臺面成緊密滑動配合，并經(jīng)固聯(lián)在電刷上的電纜通過連接件與聯(lián)接頭成導(dǎo)電連接實(shí)現(xiàn)焊接饋電，使穿過電機(jī)空心軸和導(dǎo)電桿中心孔從導(dǎo)電嘴偏心孔送出焊絲的端部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電弧，同時配用不同形式噴嘴機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊接。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，電機(jī)驅(qū)動功率小，電刷壽命高，運(yùn)行噪聲低，維護(hù)方便，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K9/02GK2776613SQ200520070050
公開日2006年5月3日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者王加友, 楊峰, 國宏斌 申請人:江蘇科技大學(xué)