專利名稱：旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接設(shè)備，具體地說是一種窄間隙焊接設(shè)備。
背景技術(shù)：
窄間隙GMAW是一種針對厚度一般大于20mm的焊接技術(shù)。其 優(yōu)點是熱輸入適中，焊接效率高，適于全位置焊，具有較好的綜合 性能。窄間隙GMAW焊的應(yīng)用水平代表了 一個國家的窄間隙焊接水 平，現(xiàn)在西方工業(yè)發(fā)達國家的窄間隙焊接技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于實際 生產(chǎn)。在我國僅有少量的實際應(yīng)用，很多還停留在實驗階段。
窄間隙GMAW焊的主要技術(shù)難點是側(cè)壁不熔合和焊接飛濺，坡 口間隙尺寸多為9 12mm。解決側(cè)壁不熔合的根本方法是使電弧在 靠近側(cè)壁的地方燃燒，增強對側(cè)壁的熱輸入。降低焊接飛濺的方法 主要是通過焊接參數(shù)的匹配控制熔滴過渡?，F(xiàn)在具體采用的窄間隙 GMAW焊接方法有4種
1導(dǎo)電桿在坡口內(nèi)橫向擺動。通過擺動器帶動導(dǎo)電桿在坡口內(nèi)橫 向擺動。這是解決側(cè)壁不熔合問題最先采用的方法。在窄間隙內(nèi)， 由于導(dǎo)電嘴尺寸的限制焊槍擺動范圍不大，且控制系統(tǒng)比較復(fù)雜， 對側(cè)壁熔合效果不是很好。
2雙焊絲或多焊絲焊。這種方法不需要電弧擺動，兩根焊絲在坡 口內(nèi)分別靠近一側(cè)側(cè)壁，使電弧對側(cè)壁充分加熱。其缺點是要求特 殊的雙絲焊槍，需要兩套送絲系統(tǒng)，焊槍體積較大，需要增大坡口 間隙，這樣就降低了應(yīng)用窄間隙焊接的意義。
3采用麻花形或波浪式彎曲送絲。把幾股焊絲擰成麻花狀或?qū)?股焊絲彎成波浪形從導(dǎo)電桿送進，彎曲方向垂直與焊接方向。由于焊絲自身的彎曲形狀使得焊絲在熔化過程中電弧沿垂直于焊接方向 產(chǎn)生橫向擺動現(xiàn)象。這種方法沒有擺動機構(gòu)，但需要彎絲系統(tǒng)。其缺點是由于導(dǎo)電嘴的磨損，焊絲的材料特性，焊絲本身的死結(jié)等， 造成焊絲的不規(guī)則擺動，容易引起缺陷?，F(xiàn)有的彎絲設(shè)備和工藝還 不完善，并且彎絲系統(tǒng)還需要特殊的控制部分，增加了設(shè)備的制造 難度。
4采用偏心旋轉(zhuǎn)的方法。這種方法焊絲從焊槍導(dǎo)電桿的中心送入， 依靠與導(dǎo)電桿相連的導(dǎo)電嘴端部的偏心孔使焊絲偏心送出。導(dǎo)電桿和導(dǎo) 電嘴自身旋轉(zhuǎn)，帶動從導(dǎo)電嘴出來的焊絲繞導(dǎo)電桿的中軸線做偏心旋 轉(zhuǎn)。但其自身的缺點嚴重導(dǎo)電嘴和導(dǎo)電桿高速自轉(zhuǎn)，焊絲與導(dǎo)電嘴之 間存在高速的相對旋轉(zhuǎn)運動，在焊接高溫下，導(dǎo)電嘴磨損極大，壽命很 短，焊接時消耗很大，并且偏心導(dǎo)電嘴為非標準件，需要特殊制作，所 以這種方法大大增加了焊接成本，反復(fù)的拆換導(dǎo)電嘴增加了作業(yè)時間和 強度。為了使電弧有足夠的偏心旋轉(zhuǎn)范圍，導(dǎo)電嘴的尺寸較大，相應(yīng)的
坡口間隙較大，約14mm左右。因為導(dǎo)電桿自身旋轉(zhuǎn)，電極接入困難， 采用電刷接入，高速旋轉(zhuǎn)情況下電刷磨損大，容易造成導(dǎo)電不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，包括有空心軸高速伺服電機l、偏心套筒2、上調(diào)心軸承3、密封軸承4、下調(diào)心軸承5、導(dǎo)電 桿6、焊槍殼體8、上絕緣套7和下絕緣套9、絕緣墊圈IO、導(dǎo)電板ll、 軟電纜12、接電柱13、導(dǎo)電嘴14。其特征是空心軸高速伺服電機1 與之相連的偏心套筒2帶動導(dǎo)電桿6和導(dǎo)電嘴14繞焊炬的軸線偏心公 轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動原點在導(dǎo)電桿6的中部附近，導(dǎo)電桿6從固定下調(diào)心軸 承5中心通過，并與之固定；旋轉(zhuǎn)幅度由偏心套筒2的偏心量和轉(zhuǎn)動原 點的下調(diào)心軸承5在導(dǎo)電桿6上的位置共同調(diào)節(jié)。焊絲從空心伺服電機 1的中心孔通過送入導(dǎo)電桿6，隨著導(dǎo)電桿6與導(dǎo)電嘴14的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生旋 轉(zhuǎn)電弧。軟電纜12連接在導(dǎo)電桿6上，通過接電柱13、導(dǎo)電板11和軟 電纜12加載焊接電源。
所述的一個與伺服電機1相連的偏心套筒2，其內(nèi)部開有偏心孔， 在偏心孔中鑲嵌一個上調(diào)心軸承3，導(dǎo)電桿6的一端穿過上調(diào)心軸承3 中心并與軸承緊密連接；
導(dǎo)電桿6采用錐擺方式，擺動的固定點在導(dǎo)電桿6的中部，導(dǎo)電桿 6穿過一個固定在焊炬外殼的下調(diào)心軸承5，并與軸承緊密連接；導(dǎo)電桿6的上端固定在偏心套筒2中的上調(diào)心軸承3;
所述的旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)方式為導(dǎo)電桿6、導(dǎo)電嘴14帶動焊絲和電弧
一同做錐擺運動
所述的焊接電源通過紫銅的軟電纜12直接連接到導(dǎo)電桿6的預(yù)設(shè) 接線端，軟電纜12與導(dǎo)電桿6的連接處靠近導(dǎo)電桿6中部的固定點處。 軟電纜12共有8根，均勻的分布在導(dǎo)電桿6的周圍。
所述的軟電纜12 —端連接在導(dǎo)電桿6上，另一端固定在一塊導(dǎo)電 板11上，導(dǎo)電板11固定在焊炬的外殼上，二者之間有絕緣墊圈10。焊 接電源直接接在接電柱13和導(dǎo)電板11上。
所述的導(dǎo)電嘴14與導(dǎo)電桿6相連，導(dǎo)電嘴14采用標準C02導(dǎo)電嘴 車削而成，可以插入窄間隙坡口中。
本發(fā)明在焊炬的頂部設(shè)有與普通GMAW焊槍相連的接電柱，在使用時 根據(jù)不同型號的焊機和焊槍采用不同形狀的接口。保護氣通過導(dǎo)電板上 的導(dǎo)氣孔直接通入焊炬下端，先形成紊流，然后經(jīng)保護氣噴嘴形成層流 噴出。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是焊槍設(shè)計簡單小巧，外形美觀，工作穩(wěn)定可 靠；導(dǎo)電嘴與焊絲之間幾乎沒有相對運動，二者之間只有繞焊炬軸線公 轉(zhuǎn)而不自轉(zhuǎn)，導(dǎo)電嘴磨損小，使用壽命長；焊槍成本低，所采用主要部 件和配件均為常用標準件。焊槍旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)動穩(wěn) 定；導(dǎo)電嘴尺寸小，焊絲旋轉(zhuǎn)幅度可調(diào)，使用本焊槍焊接坡口間隙可以 大大減小；電源接入簡單方便；通過軟導(dǎo)線加載焊接電流，還可以提高 了加載的穩(wěn)定性和可靠性，以及加載端的壽命，同時軟導(dǎo)線的自身剛度 還可以進一步防止導(dǎo)電桿發(fā)生自轉(zhuǎn)。焊槍工作穩(wěn)定可靠，焊炬轉(zhuǎn)動不受 外界干擾。采用導(dǎo)電桿中部固定，兩端作偏心旋轉(zhuǎn)的方法，更適于窄間 隙焊接，加大了焊接可適用的最大板厚和旋轉(zhuǎn)幅度。


圖l是本發(fā)明的整體圖；1圖2是偏心套筒的結(jié)構(gòu)圖3是焊接時導(dǎo)電桿擺動形式示意圖4是兩種旋轉(zhuǎn)方式的焊接示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的原理是電機通過偏心套筒帶動導(dǎo)電桿和導(dǎo)電嘴繞焊槍 中軸線做偏心旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電嘴只公轉(zhuǎn)，而不自轉(zhuǎn)，焊絲從導(dǎo)電嘴的中心 送出，這樣焊絲和導(dǎo)電嘴之間只有軸向相對運動而幾乎沒有周向相對 運動，從而減少了磨損，達到了提高焊槍轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性和提高焊槍壽命 的目的。
下面結(jié)合附圖1， 2對焊槍的結(jié)構(gòu)組成和工作過程進行說明。 焊槍的偏心旋轉(zhuǎn)部分如附圖1所示，主要由空心軸高速伺服電機1，
偏心套筒2，上調(diào)心軸承3，密封軸承4，下調(diào)心軸承5，導(dǎo)電桿6， 焊槍殼體8，上絕緣套7和下絕緣套9，絕緣墊圈IO，導(dǎo)電板ll，軟 電纜12，接電柱13，導(dǎo)電嘴14組成。工作方式如下送絲管從伺服電機1空心軸中間通過進入導(dǎo)電桿6。伺服電機1的軸直接與偏心套筒2相連，帶動其旋轉(zhuǎn)。上調(diào)心軸承3安裝在套筒2內(nèi)壁，下調(diào)心軸 承5固定在焊槍外殼8的內(nèi)壁，伺服電機l、偏心套筒2和下調(diào)心軸承5同軸安裝。導(dǎo)電桿6穿過上調(diào)心軸承3和下調(diào)心軸承5的內(nèi)孔， 中間用上絕緣套7和下絕緣套9塞緊隔開。偏心套筒2的示意圖見圖 2，它的作用是產(chǎn)生并調(diào)節(jié)偏心量，帶動導(dǎo)電桿6偏心轉(zhuǎn)動。上調(diào)心 軸承3的作用是使導(dǎo)電桿6和與其相連的導(dǎo)電嘴14只隨偏心套筒2 繞焊槍的中軸線進行公轉(zhuǎn)而沒有自轉(zhuǎn)，從而消除焊絲和導(dǎo)電嘴14之間的旋轉(zhuǎn)摩擦。下調(diào)心軸承5為轉(zhuǎn)動原點，在此處導(dǎo)電桿6的偏心量為0，導(dǎo)電桿6的轉(zhuǎn)動形式如圖4所示。這種方法與現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)方法和另一種轉(zhuǎn)動原點在端部導(dǎo)電桿中部產(chǎn)生偏心量的轉(zhuǎn)動方法相比，導(dǎo)電 桿與坡口的夾角更大，可以使噴嘴更深入坡口，提高保護效果，較少保護氣使用流量，降低焊接成本，并且電弧燃燒的位置更靠近側(cè)壁。 密封軸承4固定在外殼8的內(nèi)壁，對偏心套筒2起到支撐定位的作用， 防止套筒2因轉(zhuǎn)動而震動。焊接電源電纜通過接電柱13與導(dǎo)電板11相連，在焊槍內(nèi)部導(dǎo)電板11通過軟電纜12與導(dǎo)電桿6連接，從而實現(xiàn)加載。連接點靠近下調(diào)心軸承5，這樣可以保證電源的良好接入，軟電纜擺動幅度較小。固定導(dǎo)電板11還可以消除因為焊槍外部電纜 拉緊等因素造成的對焊槍擺動的影響。保護氣從導(dǎo)電板11的側(cè)孔通入。導(dǎo)電板11與焊槍主體之間用絕緣墊圈10隔開，焊槍殼體8不帶 電。整個焊槍性能穩(wěn)定，外觀小巧美觀。焊絲通過接電柱13的中心 孔進入焊炬。
從圖4可以看出采用中間固定方法比一端固定方法具有更大的旋轉(zhuǎn) 幅度。
本焊槍的整體工作方式是電機通過偏心套筒帶動導(dǎo)電桿和導(dǎo)電 嘴偏心公轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動原點在導(dǎo)電桿的中部。焊絲從空心電機的中心孔通 過送入導(dǎo)電桿，在導(dǎo)電桿的帶動下做旋轉(zhuǎn)運動。電弧隨焊絲旋轉(zhuǎn)，加 熱面積加大，消除側(cè)壁不烙合現(xiàn)象。本發(fā)明可以通過調(diào)整偏心套筒的 偏心量來控制焊絲的旋轉(zhuǎn)幅度。在采用普通導(dǎo)電嘴，由于導(dǎo)電嘴的總 長只有45mm，所以單面焊接的最大厚度小于60mm，該焊炬根據(jù)導(dǎo)電 嘴的不同可以使用各種直徑的焊絲。
權(quán)利要求
1、一種旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，包括有空心軸高速伺服電機(1)、偏心套筒(2)、上調(diào)心軸承(3)、密封軸承(4)、下調(diào)心軸承(5)、導(dǎo)電桿(6)、焊槍殼體(8)、上絕緣套(7)和下絕緣套(9)、絕緣墊圈(10)、導(dǎo)電板(11)、軟電纜(12)、接電柱(13)、導(dǎo)電嘴(14)；其特征是空心軸高速伺服電機(1)與之相連的偏心套筒(2)帶動導(dǎo)電桿(6)和導(dǎo)電嘴(14)繞焊炬的軸線偏心公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動原點在導(dǎo)電桿(6)的中部，導(dǎo)電桿(6)從固定下調(diào)心軸承(5)中心通過，并與之固定；旋轉(zhuǎn)幅度由偏心套筒(2)的偏心量和轉(zhuǎn)動原點的下調(diào)心軸承(5)在導(dǎo)電桿(6)上的位置共同調(diào)節(jié)；焊絲從空心伺服電機(1)的中心孔通過送入導(dǎo)電桿(6)，隨著導(dǎo)電桿(6)與導(dǎo)電嘴(14)的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電弧，軟電纜(12)連接在導(dǎo)電桿(6)上，通過接電柱(13)、導(dǎo)電板(11)和軟電纜(12)加載焊接電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征是所述 的一個與伺服電機(1)相連的偏心套筒(2)，其內(nèi)部開有偏心孔，在 偏心孔中鑲嵌一個上調(diào)心軸承(3)，導(dǎo)電桿(6)的一端穿過上調(diào)心軸 承(3)中心并與軸承緊密連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征是導(dǎo)電 桿(6)采用錐擺方式，擺動的固定點在導(dǎo)電桿(6)的中部，導(dǎo)電桿(6) 穿過一個固定在焊炬外殼的下調(diào)心軸承(5)，并與軸承緊密連接，導(dǎo)電 桿(6)的上端固定在偏心套筒(2)中的上調(diào)心軸承(3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征是所述 的旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)方式為導(dǎo)電桿(6)、導(dǎo)電嘴(14)帶動焊絲和電弧一 同做錐擺運動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征是所述 的焊接電源通過紫銅的軟電纜(12)直接連接到導(dǎo)電桿(6)的預(yù)設(shè)接 線端，軟電纜(12)與導(dǎo)電桿(6)的連接處靠近導(dǎo)電桿(6)中部的固 定點處，軟電纜(12)共有8根，均勻的分布在導(dǎo)電桿(6)的周圍。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征是所述 的軟電纜(12) —端連接在導(dǎo)電桿(6)上，另一端固定在一塊導(dǎo)電板(ll)上，導(dǎo)電板(ll)固定在焊炬的外殼上，二者之間有絕緣墊圈(IO)，焊接電源直接接在接電柱(13)和導(dǎo)電板(11)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬，其特征是所述的導(dǎo)電嘴(14)與導(dǎo)電桿(6)相連，導(dǎo)電嘴(14)采用標準C02導(dǎo)電 嘴車削而成，可以插入窄間隙坡口中。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊炬。包括有空心軸高速伺服電機1、偏心套筒2、上調(diào)心軸承3、密封軸承4、下調(diào)心軸承5、導(dǎo)電桿6、焊槍殼體8、導(dǎo)電嘴14等。其特征是空心軸高速伺服電機1與之相連的偏心套筒2帶動導(dǎo)電桿6和導(dǎo)電嘴14繞焊炬的軸線偏心公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動原點在導(dǎo)電桿6的中部附近，導(dǎo)電桿6從固定的下調(diào)心軸承5中心通過，并與之固定；旋轉(zhuǎn)幅度由偏心套筒2的偏心量和轉(zhuǎn)動原點的下調(diào)心軸承5在導(dǎo)電桿6上的位置共同調(diào)節(jié)。焊絲隨著導(dǎo)電桿6和導(dǎo)電嘴14的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電弧。軟電纜12連接軟電纜12加載焊接電源。本發(fā)明的損耗部件均為標準件，因此實施成本低，且焊炬使用壽命長，采用軟導(dǎo)線連接方便可靠，焊炬工作時不受外界干擾。
文檔編號B23K9/24GK101200018SQ20071014474
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者孫清潔, 楊春利, 博 趙 申請人:哈爾濱工業(yè)大學