樣，行進(jìn)齒輪可以被最優(yōu)化用于(例如)焊接操作而不是用于在軌道上設(shè)置焊接頭。圖3A示出示例性焊接頭牽引單元(300)，所述示例性焊接頭牽引單元(300)具有安裝在導(dǎo)軌(例如包括軌道齒輪
(130)的導(dǎo)軌(100))例如被接合的位置上的示例性的驅(qū)動樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)。示例性的驅(qū)動樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)可以包括在焊接頭牽引單元(300)的頂部上通過偏心凸輪的桿(320)，所述偏心凸輪升高和降低驅(qū)動齒輪(310)。如在圖3A的前視圖和側(cè)視圖中所看到的，驅(qū)動齒輪(310)可以與作為軌道齒輪(130)的一部分的驅(qū)動組件被接合，以使所述接合可以在單個樞轉(zhuǎn)桿(311)上的驅(qū)動齒輪(310)的擺動狀運(yùn)動中發(fā)生，所述單個樞轉(zhuǎn)桿(311)可以沿樞轉(zhuǎn)銷(312)樞轉(zhuǎn)。示例性的樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)還可以包括彈簧(313)，例如如圖3A所示，當(dāng)它與導(dǎo)軌(例如軌道齒輪(130))接合時，來保持驅(qū)動齒輪(310)上的壓力。如在圖3B的前視圖和側(cè)視圖中所看到的，驅(qū)動齒輪(310)可以通過升高桿(320)從導(dǎo)軌縮回，這可以引起彈簧(314)釋放壓力并且從接合狀態(tài)旋轉(zhuǎn)開。驅(qū)動齒輪(310)可以包括多個節(jié)距的突起物(spoke)。突起物的節(jié)圓直徑不是限制性的并且可以是任何所期望的節(jié)圓直徑，并且可以從一個牽引單元到另一個牽引單元變化。節(jié)距的突起物的幾何結(jié)構(gòu)可以是(例如)漸開線，以使在節(jié)距的突起物的頂點(diǎn)處的橫截面的直徑小于在節(jié)突起物的底部處的橫截面的直徑。然而，節(jié)距的突起物的幾何結(jié)構(gòu)不是限制性的并且節(jié)距的突起物可以具有其他幾何結(jié)構(gòu)，例如圓錐形。附加地，驅(qū)動齒輪(310)可以在驅(qū)動齒輪的兩側(cè)上以及在軌道齒輪的一側(cè)上包括節(jié)圓直徑輥，其可以被配置來維持與驅(qū)動齒輪正確的配合并且使得牽引裝置能夠安裝在軌道的任一側(cè)上。
[0079]示例性的驅(qū)動樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)可以呈現(xiàn)下面的特征和優(yōu)點(diǎn)，其包括在導(dǎo)軌上通過使用容易觸及的桿(例如桿(320))快速釋放和重新定位焊接頭；具有示例性的驅(qū)動樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)的牽引單元可以越過軌道齒輪(例如軌道齒輪(130))上的碎肩而不堵塞，并且然后返回到它正確的位置中；以及具有示例性的驅(qū)動樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)的牽引單元可以被配置來在齒輪之間維持準(zhǔn)確的齒輪節(jié)圓直徑距離，因此在各種位置處存在最小的齒輪間隙。例如，基本上零間隙可以導(dǎo)致以緩慢和迅速的速度非常平滑穩(wěn)定的行進(jìn)。附加地，如在圖3C所看到的，示例性的驅(qū)動樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)可以允許沿各種配置的導(dǎo)軌行進(jìn)。例如，包括示例性的驅(qū)動樞轉(zhuǎn)行進(jìn)齒輪接合機(jī)構(gòu)的牽引單元(300)可以呈現(xiàn)沿凸?fàn)顚?dǎo)軌(391)、凹狀導(dǎo)軌(392)、直線導(dǎo)軌(393)以及可變導(dǎo)軌(394)的平滑的行進(jìn)。
[0080]在一些示例性實(shí)施方案中，本發(fā)明可以包括用于焊接頭的焊接頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，以在焊接頭和工件(例如工件上的焊接熔池)之間設(shè)定角度。如圖7所圖示說明的，焊接頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的示例性實(shí)施方案可以被并入焊接頭(760)中，所述焊接頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)被可操作地連接到焊接基礎(chǔ)單元(750)。焊接基礎(chǔ)單元(750)可以與工件(705A和705B)具有固定的關(guān)系。從而，焊接頭(760)和工件(705A和705B)的焊接熔池(740)的表面之間的角度可以通過調(diào)整焊接頭(760)和焊接基礎(chǔ)單元(750)之間的角度被調(diào)整。焊接頭(760)可以包括AVC組件(710)和焊接焊炬(715)。AVC組件(710)被可操作地連接到焊接焊炬(715)，并且可以包括AVC組件控制單元(未示出)，所述AVC組件控制單元被配置來維持從焊炬電極(717)的尖端到工件(705A和705B)的焊接熔池(740)的表面延伸的所期望的電弧長度(X)，在這個示例性實(shí)施方案中，所述工件是不同直徑的管。當(dāng)然，本發(fā)明不限于在管上使用，而可以在任何所期望的工件上被使用。AVC組件控制單元通過以箭頭(712)的方向移動焊炬(715)來維持電弧長度U)。電弧長度(X)不是限制性的并且可以是適合于焊接參數(shù)的任何所期望的長度。在一些實(shí)施方案中，焊接頭(760)可以包括其他部件，例如焊絲送進(jìn)器和焊絲引導(dǎo)裝置(均未示出)，但是為簡潔起見，僅與本發(fā)明相關(guān)的那些部件將被討論。
[0081]焊接頭(760)包括調(diào)整焊接頭(760)和焊接基礎(chǔ)單元(750)之間角度的焊接頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)。在一些實(shí)施方案中，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)在單個樞轉(zhuǎn)點(diǎn)(765)處將焊接頭(760)連接到焊接基礎(chǔ)單元(750)。焊接基礎(chǔ)單元(750)可以是驅(qū)動單元(例如軌道牽引驅(qū)動裝置)，所述驅(qū)動單元被配置來沿由工件(705A和705B)創(chuàng)建的環(huán)形焊接接頭移動具有焊炬(715)的焊接頭(760)。當(dāng)然，在其中當(dāng)工件移動時焊接頭(760)保持靜止的情況中，調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)可以將焊接頭(760)連接到靜止的焊接基礎(chǔ)單元(未示出)，而不是連接到移動驅(qū)動單元(例如焊接基礎(chǔ)單元(750))。焊接基礎(chǔ)單元(750)(或一些其他裝置)可以被配置，如通過箭頭(752)所示出的，來提供機(jī)械振蕩以提供所期望的焊接組織圖形(weave pattern)。
[0082]角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)可以被設(shè)計(jì)來調(diào)整焊接頭(760)和焊接基礎(chǔ)單元(750)之間的角度α。焊接頭(760)的移動的自由度可以是任何所期望的范圍，例如直至90度、直至140度或直至180度。在一些實(shí)施方案中，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)可以從-30度到+150度調(diào)整焊接頭(760)和焊接基礎(chǔ)單元(750)之間的角度α，并且在其他實(shí)施方案中，從-30度到+110度調(diào)整焊接頭(760)和焊接基礎(chǔ)單元(750)之間的角度α。如圖8所圖示說明的，在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)包括螺栓(722)。螺栓(722)被可操作地連接到焊接頭(760)和基礎(chǔ)單元(750)，以使當(dāng)螺栓(722)被緊固時，焊接頭(760)相對于基礎(chǔ)單元(750)的角度位置是固定的，并且當(dāng)螺栓(722)被松開時，焊接頭(760)和基礎(chǔ)單元(750)之間的角度α可以被調(diào)整。在一些實(shí)施方案中，螺栓(722)可以具有螺紋連接到焊接頭(760)和/或基礎(chǔ)單元(750)中的螺紋(724)。在一些示例性實(shí)施方案中，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)、焊接頭(760)和/或基礎(chǔ)單元(750)可以包括鎖定機(jī)構(gòu)，以使焊接頭(760)相對于基礎(chǔ)單元(750)的角度位置保持牢固地固定(例如當(dāng)螺栓(722)被緊固時)，并且維持準(zhǔn)確的角度，即使在重負(fù)載或?yàn)E用情況下。例如，鎖定機(jī)構(gòu)可以包括互鎖表面，例如當(dāng)被壓在一起時互鎖的鋸齒狀或齒狀的表面(721)。在一些實(shí)施方案中，至少一個鋸齒狀或齒狀的表面(721)被內(nèi)置到調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)(例如螺栓(722))、焊接頭(760)以及基礎(chǔ)單元(750)中的至少一個中。例如，如圖8所圖示說明的，焊接頭(760)和基礎(chǔ)單元(750)每個具有被內(nèi)置的(built-1n)鋸齒狀或齒狀的表面(721)。在一些實(shí)施方案中，鋸齒狀或齒狀的表面(721)可以直接彼此互鎖。在一些實(shí)施方案中，墊圈或板(725)被設(shè)置在鋸齒狀或齒狀的表面(721)之間。在一些實(shí)施方案中，墊圈或板(725)可以由軟于鋸齒狀或齒狀的表面(721)的材料(例如黃銅、銅、塑料、尼龍等等)制成，以使鋸齒狀部分嵌入到墊圈或板(725)中來牢固地將焊接頭(760)鎖定到基礎(chǔ)單元(750)。因?yàn)閴|圈或板(725)由較軟的材料制成，在鎖定機(jī)構(gòu)中的任何磨損跡象將首先通過墊圈或板(725)而不是鋸齒狀或齒狀的表面(721)被看到。從而，因?yàn)閴|圈或板(725)可以由在顯示出磨損跡象之后可以被容易地替換的便宜材料制成，鎖定機(jī)構(gòu)將保持耐用和穩(wěn)定，即使在重復(fù)使用之后。螺栓(722)關(guān)于尺寸和材料的設(shè)計(jì)將取決于焊接頭(760)的尺寸和重量以及本發(fā)明將在其中操作的焊接環(huán)境。然而，考慮的是，在大多數(shù)情況下，將使用由高強(qiáng)度碳鋼、不銹鋼或其他高強(qiáng)度材料制成的大的、高負(fù)載螺栓。
[0083]圖17A和17D圖示說明與本發(fā)明一致的示例性鋸齒狀或齒狀的表面(721)配置。圖17A圖示說明這樣的配置，其中齒狀配置是V形的。如在截面A-A所示的，每個V形的槽通過保持切割工具的深度恒定而被直線穿過地切割。因?yàn)榍懈罟ぞ叩纳疃仁浅Ａ?，制造圖17A中的鋸齒狀或齒狀的配置是相對容易的。
[0084]鋸齒狀或齒狀的表面配置的另一示例性實(shí)施方案在圖17B中被圖示說明。如在之前的實(shí)施方案中，齒狀配置是V形的。然而，在這個實(shí)施方案中，如在截面A-A所示的，V形槽以角度(Θ)被切割。角度Θ取決于齒的數(shù)量以及V形槽切割工具角度。例如，如果齒狀的表面(721)具有40個齒并且槽的角度是60度，大約3.89度的角度Θ將導(dǎo)致理想的嚙合。當(dāng)然，如果齒的數(shù)量改變或槽的角度改變，則Θ將是不同的。結(jié)果是，如在界面B-B所示的，相對的齒沿整個長度彼此接觸，這導(dǎo)致增加的強(qiáng)度。這種近乎完美的嚙合通過在切割工具切割槽時改變它的深度來完成。
[0085]在又另一實(shí)施方案中，如圖17C所圖示說明的，V形槽以角度(Θ )被切割，導(dǎo)致齒的頂部邊緣位于相同的平面上。如在截面A-A所示出的，這通過以一角度切割V形槽完成。與之前一樣，對于這個實(shí)施方案的角度Θ也將取決于齒的數(shù)量以及V形槽切割工具角度。例如，再次假設(shè)40個齒以及60度的槽角度，大約7.76度的角度Θ將導(dǎo)致理想的嚙合并且齒的頂部邊緣位于相同的平面上。如在截面B-B所示，如果墊圈或板(725)被設(shè)置在相對的齒之間，這樣的設(shè)計(jì)是理想的，因?yàn)辇X將被均勻地嵌入到墊圈或板(725)中，這創(chuàng)建更好的緊固并且甚至夾持。
[0086]在其他實(shí)施方案中，如圖17D所圖示說明的，V形槽被切割成彎曲路徑。在一些實(shí)施方案中，彎曲的形狀是保持齒的寬度恒定的漸開線。在切割期間，如截面A-A所示，深度被保持為常量，即槽的底部是平坦的。通過保持齒的寬度和深度恒定，這種配置導(dǎo)致齒的頂部位于相同的平面上并且允許相對的齒具有近乎完美的嚙合。因此，齒每個沿整個長度接觸。恒定的齒深度使得制造簡單并且近乎完美的嚙合導(dǎo)致增加的鎖定強(qiáng)度。如果被期望來在齒狀的表面(721)之間使用墊圈或板(725)，齒位于相同的平面上的事實(shí)導(dǎo)致齒均勻地嵌入到墊圈或板(725)中，這創(chuàng)建更好的緊固并且甚至夾持。當(dāng)然，鋸齒狀的或齒狀的表面(721)配置不限于上面的實(shí)施方案并且其他實(shí)施方案可以被使用。
[0087]因?yàn)閱蝹€螺栓(或類似的裝置)被用于上面實(shí)施方案的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)，本發(fā)明使得焊接焊炬(715)的迅速且精確的角度調(diào)整成為可能，這在各種困難的角度情形下對于具體的焊接應(yīng)用可能是特別重要的。然而，本發(fā)明不限于單個螺栓設(shè)計(jì)并且任何數(shù)量的螺栓(或一些其他設(shè)計(jì))可以被使用，只要焊接頭(760)和基礎(chǔ)單元(750)之間的角度α可以被調(diào)整。在一些實(shí)施方案中，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)、焊接頭(760)和/或基礎(chǔ)單元(750)可以包括劃線(723)，以使得針對可重復(fù)建立的準(zhǔn)確角度α的簡單識別成為可能。例如，如圖8所圖示說明的，劃線(723)被設(shè)置在焊接頭(760)和基礎(chǔ)單元(750)上。當(dāng)然，劃線(723)不限于圖8所圖示說明的位置并且可以被設(shè)置在焊接頭(760)和/或基礎(chǔ)單元(750)上的任何位置，只要劃線(723)識別角度α。
[0088]在一些實(shí)施方案中，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)可以使得AVC組件(710)行程方向能夠與焊炬(715)的定向?qū)?zhǔn)。就是說，AVC組件(710)與焊炬(715)被這樣定向，以使如在圖7中通過箭頭712所圖示說明的AVC組件(710)行程方向垂直于焊接熔池(740)的表面的方向。當(dāng)然，取決于應(yīng)用，AVC組件(710)和焊炬(715)中的一個或二者可以相對于焊接熔池(740)和/或工件(705Α和705Β)以任何所期望的定向被設(shè)定。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，當(dāng)焊接頭(760)和基礎(chǔ)單元(750)之間的角度α被調(diào)整時，相對于AVC組件(710)的定向，焊炬(715)的定向保持固定。如上面所討論的，示例性角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)使得焊接頭(760)的寬的擺動(swing)或旋轉(zhuǎn)范圍(例如-30°至11° )成為可能。在一些實(shí)施方案中，焊接頭(760)可以被設(shè)定具有多個焊炬伸出設(shè)定(例如，兩個或更多個設(shè)定)，以使焊炬(715)可以延伸至非常長的距離和/或提供大的行程(例如，3V2AVC行程)。此外，如上面所討論的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)的實(shí)施方式也可以降低和/或消除角度調(diào)整機(jī)構(gòu)上的損壞性磨損。
[0089]在示例性實(shí)施方案中，如圖7所圖示說明的，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(720)在角焊應(yīng)用中可以被用于設(shè)定焊接焊炬(715)相對于焊接熔池(740)的定向。在這種情況中，角度α和AVC組件(710)相對于焊炬(715)的定向被這樣設(shè)定，以使AVC組件(710)行程方向和對應(yīng)的焊炬(715)的移動垂直于焊接熔池(740)的表面，如通過箭頭712所圖示說明的。因?yàn)榛A(chǔ)單元(750)(或一些其他裝置)機(jī)構(gòu)，如通過箭頭752所圖示說明的，機(jī)械地振蕩焊接頭(760)來產(chǎn)生所期望的焊接組織圖形，如果留著不糾正的話，電弧長度(X)將改變。如在上面所討論的常規(guī)系統(tǒng)中，AVC組件(710)可以調(diào)整焊接焊炬(715)的位置來維持所期望的電弧長度⑴。然而，與常規(guī)的系統(tǒng)不同，AVC組件(710)行程方向被這樣對準(zhǔn)，以使AVC組件(710)以垂直于焊接熔池(740)的表面的方向移動焊接焊炬(715)，這允許橫貫焊接熔池(740)的整個表面更好的控制電弧長度U)。此外，因?yàn)锳VC組件(710)行程方向可以保持垂直于焊接熔池(740)，AVC行程的靈敏度和速度不需要基于角度α被調(diào)整(因?yàn)槿绻鸄VC行程方向保持垂直，它們會調(diào)整)。從而，最終的焊接具有更好的質(zhì)量。
[0090]在另一方面，所公開的技術(shù)可以包括可調(diào)整的角焊角度(fillet angle)，所述可調(diào)整的角焊角度可以使得電弧電壓控制(AVC)組件的移動自由度(例如，直至180度)成為可能。例如，單個調(diào)整可以使得焊接焊炬的迅速且精確的角度調(diào)整成為可能，這在各種困難的角度的情形下對于具體的焊接應(yīng)用可能是特別重要的。
[0091]當(dāng)AVC被定向?yàn)榕c焊炬的角度分開，這可以導(dǎo)致質(zhì)量差的角焊縫。質(zhì)量差的焊縫還可以基于與AVC組件角焊角度有關(guān)的的各種原因發(fā)生，這可以包括例如裝置的不足的穩(wěn)定性(例如是不穩(wěn)定或不牢固的)、過度使用磨損及缺乏耐久性、受限的AVC行程(例如限于近似I英寸的AVC行程)，以及AVC組件受限的轉(zhuǎn)動(例如限于近似40度)。
[0092]圖4示出焊接頭牽引單元(400)的AVC組件(410)的示例性的可調(diào)整角焊角度的機(jī)構(gòu)。示例性的可調(diào)整角焊角度的機(jī)構(gòu)可以包括內(nèi)置的鋸齒狀鎖定機(jī)構(gòu)(420)，因此即使在重負(fù)載或?yàn)E用情況下維持準(zhǔn)確的角度。示例性鎖定機(jī)構(gòu)使得通過單個調(diào)整(例如通過緊固或松開螺栓(422)(例如大的高負(fù)載螺栓))的角焊角度調(diào)整成為可能，以使齒狀的表面(421)以可以對應(yīng)于劃線增量(423)對準(zhǔn)的方式連接。示例性的可調(diào)整角焊角度的機(jī)構(gòu)的劃線增量(423)可以使得針對可重復(fù)裝置的準(zhǔn)確角度的簡單識別成為可能。示例性的可調(diào)整角焊角度的機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式可以使得AVC定向成為可能，以使它與焊炬角度對準(zhǔn)。示例性的可調(diào)整角焊角度的機(jī)構(gòu)也可以使得具有用于增加焊炬伸出的多