具有非旋转致动器的焊丝输送设备制造技术

焊丝输送系统包括被配置为接合、脱离和移动焊丝(42)的非旋转致动器(58)。在某些实施例中，焊丝(42)输送系统包括压电步进电动机、压电蜗杆传动器、压电波传动器、形状记忆合金、螺线管活塞、线性致动器(125)或电动机或者音圈致动器。

Welding wire conveying equipment with non rotating actuator

The welding wire conveying system includes a non rotary actuator (58) configured to engage, disengage and move the welding wire (42). In some embodiments, the wire (42) conveying system includes a piezoelectric stepping motor, a piezoelectric worm drive, a piezoelectric wave drive, a shape memory alloy, a solenoid piston, a linear actuator (125), or an electric motor or a voice coil actuator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有非旋转致动器的焊丝输送设备相关申请的交叉引用本申请是于2015年12月31日申请的标题为“WireDeliveryApparatuswithaNon-RotationalActuator(具有非旋转致动器的焊丝输送设备)”的美国临时专利申请号62/273,832的美国非临时专利申请，该美国临时专利申请的全部内容出于全部目的通过引用并入本文。
技术介绍
本公开总体上涉及焊接系统，并且更具体地涉及具有送丝系统的焊炬，该送丝系统包括压电机构，诸如压电步进电动机和压电蜗杆传动器。各种各样的焊接系统和焊接控制方案已经被实施用于各种目的。在使用消耗性电极的连续焊接工艺中，气体保护金属极电弧焊(GMAW)，更具体地惰性气体保护金属极电弧焊(MIG)或活性气体保护金属极电弧焊(MAG)技术(统称为GMAW)允许通过从焊炬(焊炬)进给焊丝电极而形成连续焊珠。对焊丝施加电功率，并且通过工件完成电路以维持电弧，该电弧使焊丝和工件熔化以形成期望的焊缝。另一种消耗性电极电弧焊接工艺是埋弧焊(SAW)，其中电弧埋在助焊剂层下面。可以将消耗性焊丝进给到GMAW或SAW熔池或通过非消耗性电极工艺(诸如气体保护钨极电弧焊(GTAW)(也称为惰性气体保护钨极(TIG)焊接)、等离子体弧、激光器、电子束等等)形成的熔池中，其中填充焊丝被添加到熔池用于焊接、包覆、堆焊、表面硬化和钎焊。添加的焊丝可以为“冷的”或接收的(例如，被称为“冷焊丝”)，或者以电阻方式或感应方式预热(例如，被称为“热焊丝”)。本文描述的实施例适用于所有上述工艺，其中焊丝用作消耗品，因此出于本公开的目的如本文使用的术语“焊接”特此被定义为包括这些工艺。使用消耗性电极的高级形式的焊接可以基于焊丝与由工件和焊丝的熔化金属形成的前进焊接熔池之间的受控短路。控制短路行为的一种方法是经由焊接电源中的电流调节或辅助开关在短路-电弧(short-to-arc)和电弧-短路(arc-to-short)转变期间减小焊接电流。在其它应用中，受控短路可以由往复式送丝系统形成，该往复式送丝系统被配置为使焊丝振荡进出前进的焊接熔池。通过使焊丝振荡进出熔池，在焊丝端部处的液体可以机械地浸入熔池中并且当将焊丝拉出熔池时与焊丝脱离，由此完成“受控短路”效应。除了消耗性电极电弧焊接中的受控短路之外，往复式送丝还可用于采用填充金属的非消耗性电极电弧焊接，诸如热焊丝或冷焊丝TIG，其中焊丝通过往复式送丝振荡并且被进给到由非消耗性TIG电弧形成的熔池。通常，焊丝的机械运动缓慢。为了达到所需的较高熔敷速度和较快的焊接行进速度，焊丝必须以超过每分钟1000英寸，并且在100％占空比下以超过100Hz的速率双向移动。传统的往复式送丝系统使用双向电动机，其通常具有相对较高的转矩要求以克服电动机、传动辊和/或齿轮的惯量。另外，双向电动机可能对往复频率有限制(这进而对送丝速度和行进速度以及生产率施加了限制)，并且可能容易过热，和/或可能尺寸过大，这可能导致焊接接头可及性问题。
技术实现思路
在某些实施例中，焊丝输送系统包括非旋转致动器，该非旋转致动器被配置为接合、脱离和移动焊丝。在某些实施例中，焊丝输送系统包括压电步进电动机、压电蜗杆传动器、压电波传动器(piezoelectricwavedrive)、形状记忆合金、螺线管活塞、线性致动器或电动机，或者音圈致动器。通常，焊丝输送系统的部件都不包括旋转以驱动焊丝的致动机构(即，产生使焊丝移动的力的机构)。附图说明图1是根据本公开的实施例包括具有送丝系统的焊炬的焊接系统的图示，该送丝系统包括用于将焊丝进给通过焊炬的压电机构；图2是根据本公开的实施例被配置成手动焊接操作的图1的焊炬的剖面侧视图；图3是根据本公开的实施例被配置成自动焊接操作的图1的焊炬的透视图；图4A到4G示出根据本公开的实施例图1的焊炬的送丝系统的压电构件之间的一系列相互作用，其中该送丝系统包括压电步进电动机；图5A到5F示出根据本公开的实施例图1的焊炬的送丝系统的压电构件之间的一系列相互作用，其中该送丝系统包括压电蜗杆传动器；图6A到6D示出根据本公开的实施例图1的焊炬的送丝系统的压电构件之间的一系列相互作用，其中该送丝系统包括压电波传动器；图7示出根据本公开的实施例被配置为在起弧期间提升焊丝的送丝系统；图8示出根据本公开的实施例具有环形钩提升装置的送丝系统，该环形钩提升装置可由压电构件、形状记忆合金或螺线管活塞致动；和图9A和9B示出根据本公开的实施例具有用于夹紧、推进和保持焊丝的多个尖齿的送丝系统。具体实施方式可理解，本公开的实施例提供了对传统往复式送丝系统(例如，利用双向电动机的系统)的改进。例如，本公开的送丝系统的某些实施例可以利用压电机构(诸如压电步进电动机、压电蜗杆传动器或其它压电动机构)，其可能更便宜、更小、较不易过热、可使用比双向电动机更小的转矩，并且可实现以较高频率改变焊丝方向。另外，本公开的实施例可以用在现有的送丝系统中。换句话说，可以对现有的送丝系统进行改装以包括本公开的压电送丝机构。本公开的实施例还可以实现起弧的改进、焊接操作期间飞溅的减少、更高的行进速度、焊缝晶粒细化、更高的延展性以及对焊接操作的其它改进。虽然本公开在焊接系统背景下描述实施例，但是本技术还可以用于也使用消耗性电极的其它工艺，诸如包覆或钎焊。现在转到附图并且首先参考图1，将示例性焊接系统示出为包括经由导体或导管14彼此联接的电源10和送丝器12。例如，焊接系统可以为机器人自动化的自动焊接系统。在所示的实施例中，电源10与送丝器12分开，以使得送丝器12可以定位在靠近焊接位置与电源10相距某一距离处。然而，应当理解，在一些实施方案中，送丝器12可以与电源10集成一体。在这种情况下，除接地导管之外，导管14可以在该系统内部。在送丝器12与电源10分开的实施例中，端子通常被设置在电源10和送丝器12上，以使导体或导管14能够联接到系统，以便使电力和气体能够从电源10提供给送丝器12，并且使数据得以在所述两个装置之间交换。该系统被设计成将焊丝、电力和保护气体提供给焊炬16。本领域技术人员可理解，焊炬16可以具有许多不同的类型，并且通常允许将焊丝和气体进给到与工件18邻近的位置，在该位置中将要形成焊缝以接合两块或更多块金属。通常，第二导体14延伸到焊接工件18，以便完成电源10与工件18之间的电路。该系统被设计成允许操作者具体地经由设置在电源10上的操作者接口20选择焊接参数设定。操作者接口20通常可被包括到电源10的前面板中，并且可允许对设定(诸如焊接工艺、要使用的焊丝的类型、电压和电流设定等)进行选择。具体地，该系统被设计成允许利用被输送通过焊炬16的消耗性电极(诸如各种钢、铝或其它焊丝)进行焊接。这些焊接设定被传送到电源10内的控制电路系统22。该系统可以具体地适应于实施针对某些电极类型设计的焊接方案。控制电路系统22操作以控制焊接功率输出的产生，该焊接功率输出被施加到焊丝以执行期望的焊接操作。控制电路系统22联接到功率转换电路系统24。该功率转换电路系统24适应于在焊炬16处形成对焊丝施加的输出功率。可以采用各种功率转换电路，其中包括断续器、升压电路系统、降压电路系统、逆变器、转换器等等。这种电路系统24的配置可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊丝输送系统，包括非旋转致动器，所述非旋转致动器被配置为沿着焊丝输送路径接合、脱离和移动焊丝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.31 US 62/273,832;2016.11.29 US 15/363,7021.一种焊丝输送系统，包括非旋转致动器，所述非旋转致动器被配置为沿着焊丝输送路径接合、脱离和移动焊丝。2.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器被配置为双向移动所述焊丝。3.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器被配置为将所述焊丝移动通过焊炬。4.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器至少部分地设置在焊炬中。5.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器至少部分地设置在被配置为与焊炬联接的电缆中。6.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器至少部分地设置在送丝器中，所述送丝器将所述焊丝输送到焊炬。7.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器至少部分地沿着从焊丝供应器到焊炬或送丝管的出口端的焊丝输送路径设置。8.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器包括压电装置。9.根据权利要求8所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器包括压电步进电动机。10.根据权利要求8所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器包括压电蜗杆传动器。11.根据权利要求8所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器包括压电波传动器。12.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器包括形状记忆合金。13.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中所述非旋转致动器包括螺线管活塞。14.根据权利要求1所述的焊丝输送系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·徐，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US