一種無級可調的偏心旋轉熔化極氣體保護焊槍的製作方法

2023-05-23 02:56:46 1

本發明涉及一種焊槍，具體涉及一種無級可調的偏心旋轉熔化極氣體保護焊槍，屬於焊接領域，適用於熔化極氣體保護焊接。

背景技術：

熔化極氣體保護焊具有生產效率高、適用範圍廣、焊接成本低、能量消耗低、焊後無需清渣等優點，主要應用於造船、汽車製造、石油化工、工程機械等領域。旋轉電弧焊接是在焊接過程中，電弧沿焊接方向運動的同時隨著焊絲的轉動以一定的半徑和旋轉頻率轉動。其主要優點：（1）焊接過程中電弧的旋轉對熔池具有一定的攪拌作用，增加流體流速，有助於熔融金屬從氣體溢出和有益元素在熔池內的均勻分布， 從而減小焊縫缺陷，細化晶粒，提高焊接質量。（2）對於厚板的對接焊接，其可以增加兩側壁的熔透能力，使熔寬增加，減小破口尺寸，節約材料，提高搭橋能力，使焊接質量得到提高。（3）對於角接和搭接接頭，由於電弧對熔池的攪拌，有利於得到凹形焊縫，使焊縫成型美觀，降低焊後殘餘應力，提高焊縫的力學性能。（4）旋轉電弧可以作為電弧傳感器實現焊縫自動實時跟蹤，且具有掃描頻率高、掃描連續等優點。

已有的旋轉電弧焊槍，發明專利申請號：200520070050.3，公開了一種空心軸電機驅動的旋轉電弧窄間隙焊炬，其採用空心軸力矩電機驅動、電刷饋電機構、噴嘴機構及光柵光偶組成的測速機構。這種旋轉電弧焊槍的缺點是：（1）採用光柵光耦測速增加了機構的複雜程度，使該機構結構比較繁重。（2）該機構採用偏心孔導電嘴來使焊絲偏轉，不能夠實現無級調節焊絲旋轉半徑，且在焊接過程中，焊絲和導電嘴會產生較大的摩擦，從而降低導電嘴的壽命，且該偏心孔導電嘴非標準件，需定做從而費時且不經濟。（3）氣體保護裝置複雜，電弧可觀察性低。

已有的高速旋轉電弧焊槍，發明專利申請號：201310109800.2，公開了一種旋轉電弧熔化極氣體保護焊焊槍，其採用齒輪傳動帶動偏心機構實現焊絲的旋轉。該旋轉焊槍的缺點是：（1）該機構採用齒輪傳動實現導電桿的運動，齒輪傳動過程消耗功率，從而需要使用大功率電機，增加了功耗，且使機構尺寸和重量增加，運行中噪音較大，精度要求較高。(2)該機構採用上下內筒，滑塊偏心調節機構，偏心機構複雜，增加了操作的難度。所以設計公開一種功耗小、偏心機構簡單、可以實現無級偏心調節的熔化極旋轉焊槍是很有必要的。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種結構簡單緊湊、裝配方便、無級可調偏心旋轉熔化極氣體保護焊槍，用以克服現有的旋轉焊槍偏心機構複雜，焊槍尺寸大，使用壽命短等缺點。該焊槍可實現厚板窄間隙對接，角接焊縫等，綜合應用性高。

本發明提供了一種無級可調的偏心旋轉熔化極氣體保護焊槍，包括驅動裝置、偏心裝置、氣體保護裝置、導電桿，碳刷；

所述導電桿位於驅動裝置、偏心裝置、氣體保護裝置的中部，所述導電桿內部設有焊絲；導電桿由上、下兩部分組成，上導電桿為固定式，下導電桿為可移動式；

所述驅動裝置包括空心軸力矩電機、連接套、編碼器、連接杆、聯軸器；電機固定在電機支架上，連接套上端開有螺栓孔，下端設有通孔；電機內部設有通孔與連接套下端的通孔配合，使用螺栓固定，連接套上端的螺栓孔通過頂絲與上導電桿的外表面緊固連接；上導電桿的上端伸出電機外側並通過聯軸器與編碼器連接，從而在驅動電機轉動時帶動編碼器中心軸和第二軸承同時轉動，編碼器作為反饋機構，通過電機驅動器來控制電機運動；

所述電機支架底部連接焊槍外罩，上導電桿與第二軸承間隙配合連接，第二軸承與焊槍外罩過盈配合，從而保證電機、軸承內套及連接杆的同心度；焊槍外罩下部設有第一軸承，上導電桿的底部與第一軸承間隙配合，第一軸承內側與上導電桿的連接處依靠絕緣套絕緣，第一軸承外側通過螺紋與焊槍外罩連接；

所述偏心裝置包括軸承內套、偏心套、下導電桿；所述軸承內套位於第一軸承下方，軸承內套上端肩部與上導電桿底端連接，軸承內套與第一軸承為過盈配合，二者之間安裝絕緣套，使焊接過程中電流未經過軸承，延長軸承的使用壽命。下導電桿位於偏心裝置中部，軸承內套下端與偏心套通過頂絲固定連接，偏心套的偏心是通過一個類似環形跑道的孔來實現：偏心套的底部設有環形導孔；可根據偏心套的尺寸來設定最大偏心距；下導電桿上開有螺紋，該螺紋與環形導孔配合，下導電桿與環形導孔通過螺母來固定，通過調節螺母來調整下導電桿在環形導孔上的固定位置，進而來實現無級偏心調節；

所述氣體保護裝置包括氣體保護罩和導氣杆，氣體通過導氣杆進入到氣體保護罩內；下導電桿底部位於氣體保護裝置內，下導電桿底端連接導電嘴，從而實現焊絲從上導電桿到下導電桿再到導電嘴的過程。且導電嘴與導電桿平行，從而使焊絲伸出後與試件成90度角，實現垂直送絲；

所述碳刷通過人字形刷架固定在上導電桿的下端；碳刷與上導電桿接觸導電，並通過上導電桿、軸承內套、偏心套、下導電桿、導電嘴實現焊接電路。

由於偏心套的下端與軸承內套的上端之間有一定的距離，在實現焊絲偏離軸心的過程中能夠平緩的過度，減小焊絲與軸套之間的摩擦，且該距離可調，可調值為20mm-25mm；

所述空心軸力矩電機與上導電桿之間為非接觸連接，上導電桿與電機之間通過連接套連接，上導電桿與連接套之間設有絕緣套筒，從而隔絕了電機與焊接電流。

所述電機放置在電機支架上，通過螺釘連接固定，從而使電機轉子轉動時電機定子固定。電機支架與焊槍外罩通過螺釘固定連接。

所述上導電桿下端與軸承內套上端通過三個頂絲孔連接，電機轉動帶動軸承內套轉動，進而帶動第一軸承和偏心套轉動，實現焊絲的旋轉。

所述軸承內套與偏心套通過頂絲固定，頂絲固定在軸承內筒的螺紋孔內，通過頂絲能調節偏心套中環形孔到軸承內套上端的距離，從而實現平滑過渡。

本發明的有益效果：

（1）本發明採用空心軸力矩電機帶動導電桿轉動，通過編碼器和驅動器來控制電機轉速，減小功耗，利於控制；

（2）驅動電機與導電桿為非直接接觸連接，軸承與軸承內套之間通過絕緣套隔離，從而使焊接過程中焊接電流不通過電機和軸承，大大增加了電機和軸承的使用壽命；

（3）本發明提供的偏心裝置結構簡單，通過可移動導電桿在偏心套下端的環形導孔上的移動來實現焊絲0mm-5mm的偏心，偏心距調節簡單；可根據不同的偏心距離來調節實現偏心平滑過渡的距離；

（4）本發明在實現焊絲偏心的過程中有一個20mm-25mm平滑過渡的距離，從而減小了焊絲與裝置之間的摩擦，降低送絲功耗，使送絲更加平穩，焊接穩定；

（5）本發明中，伸出焊絲與焊件垂直，與斜送絲機構相比，使焊接過程中電弧更加穩定，提高焊接質量；

（6）焊槍結構簡單緊湊，控制操作簡單，除導電桿和偏心裝置用黃銅外，其餘均為Q235鋼，成本低廉，易於實現自動化。

附圖說明

圖1為本發明無級可調的偏心旋轉熔化極氣體保護焊槍的結構示意圖。

圖2為本發明偏心套的結構示意圖。

圖中1為電機，2為連接套，3為上導電桿，4為絕緣套，5為第一軸承，6為軸承內套，7為螺紋孔，8為偏心套，9為緊固螺母，10為下導電桿，11為氣體保護罩，12為導氣杆，13為導電嘴，14為焊絲，15為編碼器，16為連接杆，17為聯軸器，18為通孔，19為碳刷，20為電機支架，21為焊槍外罩，22為螺紋，23為環形導孔，24為第二軸承。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本發明，但不局限於以下實施例。

實施例1：

如圖1、圖2所示，本發明提供了一種無級可調的偏心旋轉熔化極氣體保護焊槍，包括驅動裝置、偏心裝置、氣體保護裝置、導電桿，碳刷。

所述導電桿位於驅動裝置、偏心裝置、氣體保護裝置的中部，所述導電桿內部設有焊絲14；導電桿由上、下兩部分組成，上導電桿3為固定式，下導電桿10為可移動式；

所述驅動裝置包括空心軸力矩電機1、連接套2、編碼器15、連接杆16、聯軸器17；電機1固定在電機支架20上，連接套2上端開有螺栓孔，下端設有通孔；電機1內部設有通孔18與連接套2下端的通孔配合，使用螺栓固定，連接套2上端的螺栓孔通過頂絲與上導電桿3的外表面緊固連接；上導電桿3的上端伸出電機1外側並通過聯軸器17與編碼器15連接，從而在驅動電機轉動時帶動編碼器中心軸和軸承同時轉動，編碼器作為反饋機構，通過電機驅動器來控制電機運動；

所述電機支架20底部連接焊槍外罩21，上導電桿3與第二軸承24間隙配合，第二軸承24與焊槍外罩21過盈配合，從而保證電機、軸承內套及連接杆的同心度；焊槍外罩21下部設有第一軸承5，上導電桿3的底部與第一軸承5間隙配合，第一軸承5與上導電桿3的連接處依靠絕緣套4絕緣，第一軸承5外側通過螺紋22與焊槍外罩21連接固定；

所述偏心裝置包括軸承內套6、偏心套8、下導電桿10；所述軸承內套6位於第一軸承5下方，軸承內套6上端肩部與上導電桿3底端連接，軸承內套6與第一軸承5為過盈配合，二者之間安裝絕緣套，其配合為H7/g6，使焊接過程中電流未經過軸承，延長軸承的使用壽命。下導電桿10位於偏心裝置中部，軸承內套6下端與偏心套8通過頂絲固定連接，偏心套8的偏心是通過一個類似環形跑道的孔來實現：偏心套8的底部設有環形導孔23；該環形導孔的兩端分別為半徑為5mm的半圓，兩半圓圓心間的距離為5mm，也就是該偏心機構的偏心量可以從0mm-5mm調節。可根據偏心套的尺寸來設定最大偏心距。因此，該距離不局限於此。下導電桿10上開有螺紋，該螺紋與環形導孔23配合，下導電桿10與環形導孔23通過螺母來固定，通過調節螺母來調整下導電桿在環形導孔上的固定位置，進而來實現無級偏心調節；

所述氣體保護裝置包括氣體保護罩11和導氣杆12，氣體通過導氣杆12進入到氣體保護罩11內；下導電桿10底部位於氣體保護裝置內，下導電桿10底端連接導電嘴13，從而實現焊絲從上導電桿到下導電桿再到導電嘴的過程。且導電嘴13與下導電桿10平行，從而使焊絲伸出後與試件成90度角，實現垂直送絲。由於偏心套的下端與軸承內套的上端之間有一定的距離，在實現焊絲偏離軸心的過程中能夠平緩的過度，減小焊絲與軸套之間的摩擦，且該距離可調，可調值為20mm-25mm；

所述碳刷19通過人字形刷架固定在上導電桿的下端；碳刷19與上導電桿3接觸導電，並通過上導電桿3、軸承內套6、偏心套8、下導電桿10、導電嘴13實現焊接電路。

所述電機1與上導電桿3之間為非接觸連接，上導電桿3與電機1之間通過連接套2連接，上導電桿3與連接套2之間設有絕緣套筒，從而隔絕了電機與焊接電流。碳刷與上導電桿接觸導電，並通過上導電桿、軸承內套、偏心套、下導電桿、導電嘴實現焊接電路。

所述電機1放置在電機支架20上，通過螺釘連接固定，從而使電機轉子轉動時電機定子固定。電機支架20與焊槍外罩21通過螺釘固定連接。

所述上導電桿3下端與軸承內套6上端通過三個頂絲孔連接，電機轉動帶動軸承內套轉動，進而帶動第一軸承和偏心套轉動，實現焊絲的旋轉。

所述軸承內套6與偏心套8通過頂絲固定，頂絲固定在軸承內筒6的螺紋孔7內，通過頂絲能調節偏心套中環形孔到軸承內套上端的距離，從而實現平滑過渡。

本發明旋轉電弧熔化極氣體保護焊焊槍工作及運行過程如下：

空心軸力矩電機1通過連接套2帶動上導電桿3旋轉，上導電桿3帶動軸承內套6和第二軸承24和第一軸承5運動，軸承內套6帶動偏心套8、下導電桿10及導電嘴13做旋轉運動，偏心距離通過下導電桿10和緊固螺母9來實現無級調節。

下導電桿10在環形導孔23上的位置來調節偏心距，通過調節偏心套8深入軸承內套6中的長度可以平滑調節焊絲的偏心距離。

電機1帶動導電桿3運動的同時也通過聯軸器17帶動編碼器15軸旋轉，編碼器15作為反饋元件通過伺服電機驅動器對電機的運動進行控制。焊絲14通過編碼器15、聯軸器17、上導電桿3、軸承內套6、偏心套8、下導電桿10，最後從導電嘴13伸出。導電嘴13的軸線與下導電桿10的軸線平行，焊絲伸出後做圓柱狀旋轉運動，對焊接熔池具有攪拌作用，從而可以細化晶粒，提高焊縫的力學性能，另外由於電弧的旋轉，可以使焊接熱輸入分配相對均勻，增加破口側壁的熔透能力，改善焊縫成型。焊接電流從碳刷19通過偏心套8再流入下導電桿10和導電嘴13。

本發明旋轉電弧焊槍，由於利用空心軸力矩電機傳動，偏心通過一個簡單的環形通孔實現，使焊槍結構簡單緊湊，控制操作簡單，製造除了導電桿和偏心機構用黃銅外，其餘均為Q235鋼，成本低廉，易於實現自動化。

如上所述便可較好地實現本發明。

本發明可用於角接焊縫，對接焊縫，立焊等全位置焊接。另外，將焊槍外筒的下外筒去掉，額外加保護氣，可用於厚板窄間隙焊接，適用範圍廣，實用性高。

上述實施例為本發明較佳的實施方式， 但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式， 都包含在本發明的保護範圍之內。