摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬及其使用方法技术

本发明专利技术公开一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬及其使用方法，包括空心轴电机下伸出轴在电机座内通过联轴器与穿过电刷机构的馈电盘上伸出轴固连，馈电盘下伸出轴穿过安装在电刷座内的支撑轴承后与偏心或弯曲导电杆机构相接；其电机座与电刷座通过连接螺钉固连，并通过其连接螺钉内孔以及电刷座的内置气路和冷却水路、提供焊接保护气和焊炬冷却作用；电机伸出轴上不设置附加传感装置时，通过事先标定或伺服电机内置光电编码器来辨识/检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点；通过调配或伸缩调节方法调节导电杆机构长度。本发明专利技术焊炬结构简单紧凑、传动定位精度高、工艺适应性好、实用性强，适用于摇动电弧和旋转电弧气保焊，可扩展用于埋弧焊。

【技术实现步骤摘要】
摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬及其使用方法
本专利技术涉及电弧焊接
，特指一种具有摇动电弧和旋转电弧焊接功能的熔化极气体保护焊炬及其使用方法。
技术介绍
熔化极气体保护电弧焊是一种以焊丝作为熔化电极，并采用氩气、CO2气体、或富氩混合气体等作为保护介质，或采用药芯焊丝自保护的电弧焊方法，适用于平位置、空间位置等多种位置施焊，广泛应用于金属制造业。为了改善焊缝成形，提高焊接接头性能，往往需要对焊接电弧进行摆动、摇动或旋转运动控制。公开号为CN1657211A、名称为“空心轴电机驱动的旋转电弧窄间隙焊接方法及装置”的中国专利申请，以及公开号为CN101412143A、名称为“摇动电弧窄间隙熔化极气体保护焊接方法及焊炬”的中国专利申请，采用空心轴电机通过联轴器直接驱动偏心导电嘴机构或折弯导电杆机构，带动电弧在窄间隙坡口内作单向旋转运动或往复式圆弧形摇动，分别实现旋转电弧和摇动电弧窄间隙熔化焊接。该类焊炬的缺点是：①电弧运动控制方式单一，适用范围窄，只能实现单一的旋转电弧或摇动电弧窄间隙焊接；②电机座与轴承座之间通过支撑板来实现间接定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，包括空心轴电机(4)、电机座(9)、电刷座(14)、馈电盘、联轴器(5)、导电杆机构(17)、以及电刷(7)及其压紧弹簧(6)，其特征是：电机座(9)为外中部设置有凸肩(9b)的柱状体，其一侧设置用于锁紧联轴器(5)的安装孔(9a)，其内设置有上小下大的阶梯形中心孔、其大孔(9g)内安装有压紧弹簧(6)；电刷座(14)内自上而下依次设置有十字沉孔(14m)和上大下小的中心孔，其十字沉孔(14m)内安装有电刷(7)，其大中心孔(14n)内安装有支承轴承(12)，其电刷座壁墙内设置有气路和/或冷却水路；所述馈电盘为具有上伸出轴(11a)和下伸出轴(11b)...

【技术特征摘要】
1.一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，包括空心轴电机(4)、电机座(9)、电刷座(14)、馈电盘、联轴器(5)、导电杆机构(17)、以及电刷(7)及其压紧弹簧(6)，其特征是：电机座(9)为外中部设置有凸肩(9b)的柱状体，其一侧设置用于锁紧联轴器(5)的安装孔(9a)，其内设置有上小下大的阶梯形中心孔、其大孔(9g)内安装有压紧弹簧(6)；电刷座(14)内自上而下依次设置有十字沉孔(14m)和上大下小的中心孔，其十字沉孔(14m)内安装有电刷(7)，其大中心孔(14n)内安装有支承轴承(12)，其电刷座壁墙内设置有气路和/或冷却水路；所述馈电盘为具有上伸出轴(11a)和下伸出轴(11b)、中部设置有法兰台(11c)的圆柱体，所述馈电盘的上伸出轴(11a)依次穿过电刷(7)和压紧弹簧(6)后通过联轴器(5)在电机座(9)内与空心轴电机(4)的下伸出轴(4a)固连、使电刷(7)与馈电盘法兰台(11c)上端面成紧密滑动导电接触，所述馈电盘的下伸出轴(11b)穿过支承轴承(12)和电刷座(14)底部的小中心孔(14p)后直接与导电杆机构(17)相接、或通过连接件机构(15)与导电杆机构(17)相接；电机座(9)的上端面上固定安装有空心轴电机(4)、中部两侧凸肩(9b)通过连接螺钉与电刷座(14)的上端固连，电刷两侧连接电缆(7a)的一端与电刷(7)固连、另一端与固定在所述电机座(9)的凸肩(9b)上的电缆固定件(8a)相接；所述导电杆机构(17)为可调配或可伸缩的偏心或弯曲导电杆机构。


2.根据权利要求1所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：
所述可调配的导电杆机构(17)由导电杆和导电嘴构成，此时折弯导电杆(17a)与第一直型导电嘴(17b)相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第一直型导电杆(17c)与折弯导电嘴(17d)相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第二直型导电杆(17e)与第二直型导电嘴(17f)斜向相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第一直型导电杆(17c)与偏心导电嘴(17h)相接、构成一种偏心导电杆机构；
或者，所述可调配的导电杆机构(17)直接由馈电盘下伸出轴(11b)和导电嘴构成，其馈电盘下伸出轴(11b)的第一直型下部与偏心导电嘴(17g)相接、构成一种偏心导电杆机构，或馈电盘下伸出轴(11b)的第一直型下部与折弯导电嘴(17d)相接、构成一种弯曲导电杆机构，或馈电盘下伸出轴(11b)的第二直型下部与第二直型导电嘴(17f)斜向相接、构成一种弯曲导电杆机构，或馈电盘下伸出轴(11b)的折弯下部与第一直型导电嘴(17b)相接、构成一种弯曲导电杆机构。


3.根据权利要求1所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：
所述可伸缩的导电杆机构(17)由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成，或直接由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电嘴构成；第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的外螺纹上段以相对可伸缩的螺纹连接方式、旋入起电弧运动输出轴(11d)作用的馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔内，其外螺纹下段上旋装有起连接件机构(15)作用的第一锁紧螺母(15a)，使第一锁紧螺母(15a)与所述馈电盘下伸出轴(11b)的下端面之间成锁紧连接，构成一种由所述可伸缩的导电杆机构(17)、以及第一锁紧螺母(15a)和所述电弧运动输出轴(11d)构成的导电杆机构伸缩调节装置；
或者，所述可伸缩的导电杆机构(17)由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成、或直接由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电嘴构成，其外螺纹段为具有腰形横截面的扁形柱状体；所述导电杆机构的伸缩调节装置由所述可伸缩的导电杆机构(17)、连接件机构(15)、定向轴套(11e)、电弧运动输出轴(11d)构成，其连接件机构(15)由连接螺母(15b)、T型调节螺母(15c)和第二锁紧螺母(15d)构成，其定向轴套(11e)为纵向设置有腰形通孔的圆柱体或阶梯圆柱体、固定在起电弧运动输出轴(11d)作用的馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔内；第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的外螺纹段上段以可伸缩的滑动方式插入所述定向轴套(11e)的腰形通孔内、外螺纹段下段上自上而下依次旋装有T型调节螺母(15c)和第二锁紧螺母(15d)，连接螺母(15b)从下端套过T型调节螺母(15c)后与所述馈电盘下伸出轴(11b)下部的外螺纹相接，通过所述连接螺母(15b)下端的内凸肩压紧所述T型调节螺母(15c)的顶端翻边法兰下端面、使所述T型调节螺母(15c)的上端面与所述馈电盘下伸出轴(11b)的下端面成压紧状态，并使第二锁紧螺母(15d)与所述T型调节螺母(15c)的下端面之间成锁紧连接；
其中，第一可伸缩导电杆或第二可伸缩导电杆为与第一直型导电嘴(17b)相接的折弯导电杆(17a)、或与折弯导电嘴(17d)或偏心导电嘴(17g)相接的第一直型导电杆(17c)、或与第二直型导电嘴(17f)斜向相接的第二直型导电杆(17e)，第一可伸缩导电嘴或第二可伸缩导电嘴为折弯导电嘴(17d)或偏心导电嘴(17g)。


4.根据权利要求3所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：第一锁紧螺母(15a)的内通孔自上而下依次包括长度为L1的内螺纹孔和长度为L2的光孔，所述馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔自下而上依次包括长度为L3的内螺纹孔和长度为L4的光孔，其中，L2≥L0，(L3+L4)等于(Le+L0)，L0为可伸缩调节长度，Le为第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴与所述馈电盘下伸出轴(11b)之间的螺纹啮合最短长度，第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的上部外螺纹段长度不小于(L1+Le+L0)；或者，第二锁紧螺母(15d)的内通孔自上而下依次包括长度为L5的内螺纹孔和长度为L6的光孔，所述馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔为长度为L0的光孔，其中，L6≥L0，L0为可伸缩调节长度。


5.根据权利要求1所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：在所述连接螺钉内纵向设置有用于连通焊接保护气体的通孔，其连接螺钉的下端与电刷座(14)壁墙内的内置气路相接、上端与焊接保护气体相接，使焊接保护气体经过所述连接螺钉内通孔和所述内置气路后、流入焊炬本体外接的喷嘴机构；和/或，在两支所述连接螺钉内纵向设置有用于连通冷却水的通孔，其设置在进水侧的连接螺钉的上端与冷却水引入端(25a)相接、下端与电刷座(14)壁墙内的内置冷却水路相接，其设置在出水侧的连接螺钉的上端与冷却水引出端(25b)相接、下端与所述内置冷却水路相接，使冷却水从所述进水侧的连接螺钉的内通孔流入、经过所述内置冷却水路后，从所述出水侧的连接螺钉的内通孔流出。


6.根据权利要求5所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：所述内置气路包括两路纵向气路、两路横向气路和一个环形气室；其中，所述环形气室为从电刷座(14)底部端面向上设置的大于所述小中心孔(14p)的中心沉孔；所述两路纵向气路和所述两路横向气路分别对称设置在所述环形气室的斜对侧位置上，其横向气路的一端与所述纵向气路的下端相接、另一端与所述环形气室相接，其纵向气路的上端与所述连接螺钉内通孔相接，使焊接保护气体经过所述连接螺钉内通孔、所述纵向气路、所述横向气路和所述环形气室后，再流入焊炬本体下端外接的套筒形喷嘴机构(28)。


7.根据权利要求5所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：所述内置冷却水路包括纵向进水通路(14f)、矩形横向水路(14h)和(14i)以及(14j)和(14k)、纵向出水通路(14g)；其中，所述矩形横向水路对称设置在电刷座(14)的底部壁墙内，所述纵向进水通路(14f)和所述纵向出水通路(14g)对称设置在所述横向水路的上方；所述纵向进水通路(14f)的上端与第三连接螺钉(22c)的内通孔相接、下端与所述横向水路相接，其纵向出水通路(14g)的上端与第四连接螺钉(22d)的内通孔相接、下端与所述横向水路相接，使冷却水经过第三连接螺钉(22c)内通孔、纵向进水通路(14f)、所述横向水路、纵向出水通路(14g)后，从第四连接螺钉(22d)内通孔流出。


8.根据权利要求1-7之一所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：所述焊炬还包括由侧板(21b)和顶板(21a)构成的倒L形支撑架，所述支撑架侧板(21b)的下侧与电刷座(14)固连，所述支撑架顶板(21a)的上端面上安装有焊炬联接头(20)、两侧面上固连有电缆连接头(8b)，使所述电刷(7)的连接电缆(7a)穿过电缆固定件(8a)后再与电缆连接头(8b)相接。


9.根据权利要求8所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：当所述焊炬包括所述支撑架时，所述空心轴电机(4)具有双伸出轴，其上伸出轴(4b)上设置有用于检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点C的光电开关装置(23)，所述光电开关装置(23)由外置光栅盘(23a)和光耦(23b)构成，其中所述光耦(23b)与所述支撑架固连。


10.一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征是，包括如下步骤：
①采用单轴伸空心轴电机(4)、或采用在电机上伸出轴(4b)上设置有光电开关装置(23)的双轴伸空心轴电机(4)作为摇动或旋转电弧焊炬的驱动电机，并通过所述焊炬的导电杆机构调配方法或伸缩调节方法调节所述导电杆机构(17)至合适长度后、或直接选用合适长度的所述导电杆机构(17)后，使焊丝(2)从偏心或弯曲导电杆机构(17)下端的导电嘴内孔中斜向送出；
②通过所述焊炬的控制器设定电弧摇动/旋转工艺参数，其中通过基于单轴伸伺服型空心轴电机(4)内置的光电编码器或所述双轴伸空心轴电机(4)外置的光电开关装置(23)传感的电弧摇动/旋转频率检测方法、或通过基于测速仪检测的电弧摇动/旋转频率标定方法，来调节并设定电弧摇动/旋转频率；在摇动电弧焊时，通过基于所述内置光电编码器或所述光电开关装置(23)传感的电弧摇动中点检测方法，使焊丝(2)自动弯向焊接正前方或正后方；
③通过焊炬本体内置气路和/或喷嘴机构外部气路，向焊炬本体外接的喷嘴机构提供焊接保护气体；所述驱动电机转动所述焊炬的电弧运动输出轴及与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王加友，王天威，蒋达，朱杰，王彪，庞建建，张陆霄，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32