帶可拆卸噴嘴末端部分的焊槍及其操作方法
2023-05-26 20:31:46
專利名稱：帶可拆卸噴嘴末端部分的焊槍及其操作方法
技術領域：
本發明一般上涉及焊接系統，更具體地是涉及一種具有適合於從焊槍引導氣體流動的噴嘴的焊槍。
背景技術：
焊接是連接或分割金屬物體的方法。電弧焊接是一種常見的焊接類型。電弧焊接系統一般包括一個電源，該電源通過電纜與裝有電極的焊槍連接。接地電纜用於將金屬物體與電源連接。當電極靠著金屬物體放置時，焊接把手內的電極在電源和金屬物體之間形成電路，允許電流流經電極和金屬物體。電流在電極和金屬物體之間產生電弧。電弧的熱量熔化電弧附近的金屬物體。熔化金屬中可加入填充材料。例如，焊條可以靠著金屬物體的熔化部分，焊條被熔化並且熔化的焊條與熔化的金屬物體相融合。一旦電極被拖離金屬物體，則電路斷開並且熔化的物質開始冷卻並凝固，形成焊接。
MIG(金屬惰性氣體保護)焊接是一種電弧焊接。MIG焊接也叫做「焊條進給」或GMAW(氣體保護金屬電弧焊)。在MIG焊接中，金屬焊條用作電極。焊條由惰性氣體保護並且金屬焊條作為焊接的填充物。惰性氣體用於保護熔化的金屬不受外部雜質和那些可與熔化金屬發生反應的氣體的影響。非惰性氣體，如CO2，也可用於MIG焊接。
焊條和氣體通過纜線與焊槍連接。用於MIG焊接和類似焊接系統的典型焊槍具有一個把手和一個從把手延伸出的頸部。焊條和氣體通過該頸部被引導向工件。該頸部通常具有一個噴嘴組件，該噴嘴組件固定於頸部以便引導焊條和氣體向工件流動。焊條是通過容納在噴嘴組件內的觸頭來引導的。電流通過該觸頭從電纜耦合到焊條。另外，噴嘴組件的末端通常為圓錐形狀，使從焊槍來的氣流逐漸變細。典型的焊槍具有一個與送絲裝置連接的開關，或者說扳機。當扳機被扳動時，焊條經過觸頭進給並且氣體經過噴嘴被引導向工件。
在焊槍的作業過程中，觸頭需要頻繁更換。許多觸頭是通過螺紋擰入焊槍的。然而，也使用無螺紋的觸頭設計。例如，帶有凸輪表面的無螺紋觸頭設計已經有使用。當觸頭旋轉時，該凸輪表面可將觸頭約束在一個固定的突起部上。
不幸的是，現有的無螺紋觸頭設計存在大量問題。例如，將觸頭約束在突起部的過程中會在觸頭內產生彎曲應力。另外，在現有無螺紋觸頭設計中，觸頭和噴嘴外部之間即觸頭-噴嘴凹部的距離會發生變化。在某些焊接應用中，尤其是在自動焊接系統中，不變的觸頭-凹部的距離是關鍵的。另外，焊接產生的熔化飛濺物會沉積在噴嘴的末端，最終需要更換噴嘴。因此，就研製出一種噴嘴，該噴嘴帶有一個噴嘴主體和一個可拆卸的帶螺紋的末端部分。然而，焊接飛濺會損害螺紋，或者螺紋會受到磨損，就需要一個工具，如扳手，將該帶螺紋的末端部分從噴嘴主體上卸下。
因此就需要一種使用無螺紋觸頭設計的焊槍。此外，需要有這麼一種焊槍，不使用工具就可安裝和拆下觸頭。進一步，因此就需要有這麼一種焊槍，該焊槍使用了不使用工具就可固定或者拆下的可拆卸噴嘴末端部分。最後，需要有一種可導致不變觸頭-凹部距離的帶可拆卸噴嘴末端部分和/或無螺紋觸頭的噴嘴組件。
發明內容
本發明提供了一種帶焊槍的焊接系統，該焊槍有一個可分離的噴嘴組件末端部分。該可分離末端部分可適合於在沒有螺紋和不使用工具的情況下進行安裝和拆下。該可分離末端部分可以是圓錐形的。可以用固定件，如定位環，將該可分離末端部分固定到噴嘴組件上。
按照本發明的另一方面，提供了一種裝配焊槍的噴嘴組件的方法。該方法可包括安裝或者拆下噴嘴的可分離末端部分。在不使用工具的情況下就能進行這種安裝和拆卸。
在參考附圖和閱讀下面的詳細描述後，本發明的前述優點以及其它優點將是明顯的，其中圖1是依照本發明典型實施例的MIG焊接系統的示意圖；圖2是依照本發明典型實施例的MIG焊槍的正視圖；圖3是圖2的MIG焊槍的噴嘴組件分解圖；圖4和圖5是依照本發明典型實施例的噴嘴組件的剖面圖，說明了噴嘴組件的組成；圖6是圖4的噴嘴組件的端視圖；圖7是依照本發明典型實施例的另一種噴嘴組件實施例的剖面圖；圖8是另一種噴嘴組件實施例的分解圖；和圖9是依照本發明典型實施例的用於將可拆卸錐體固定到噴嘴上的定位環的一個實施例。
具體實施例方式
參見圖1，其中示出了一個典型的金屬惰性氣體保護(MIG)焊接系統20。但是，本發明也可用於其他的焊條進給焊接系統，例如埋弧焊。圖示的MIG焊接系統20包括電源/送絲裝置22，裝有氣體25的氣瓶24，電極焊條27的滾筒26，焊槍28，焊接纜線30，工作夾鉗34和接地電纜32。在圖示的實施例中，氣體25和焊條27從電源/送絲裝置22輸送到焊接纜線30。焊接纜線30則將氣體25和焊條27輸送到焊槍28。電源/送絲裝置22也可由獨立的電源和獨立的送絲裝置所組成。
焊接纜線30還具有將大電流從電源/送絲裝置22輸送至焊槍28的導線(未示出)。電源/送絲裝置22可操作以便控制焊條27向焊槍28的進給。而且，電源/送絲裝置22還可用於控制氣體25向焊槍28的流動。為了裝配該系統，帶有夾鉗34的接地電纜32與電源/送絲裝置22連接。夾鉗34夾在工件36上使工件36與電源/送絲裝置22電氣連接。工作夾鉗34和接地電纜32將電源/送絲裝置22與工件36電氣連接。而且，MIG焊接纜線30內的焊條27與電源/送絲裝置22電氣連接。
焊槍28用於朝著工件36引導焊條27。當焊條接觸到工件36時，在工件36和電源/送絲裝置22之間形成電路。電流從電源22開始，經過焊接纜線30、電極焊條27、工件36、工作夾鉗34和接地電纜32，流回電源22。電弧在電極焊條27和工件36之間產生。電弧將電弧周圍區域內的工件36熔化，形成焊接溶潭。電弧的熱量將焊條27與工件36一起熔化，使得電極焊條27能作為焊接溶潭的一種填充材料。惰性氣體25形成防護層，防止在焊接溶潭發生有害的化學反應。電弧去除後，焊接溶潭凝固形成焊接。
參見圖1和圖2，焊槍28包括把手38，扳機40，頸部42和噴嘴組件44。頸部42用鎖緊螺母46固定到把手38上。MIG焊接纜線30還具有與扳機40電氣連接的電纜(未示出)。扳機40使得使用者可以控制來自電源/送絲裝置22的電極焊條27和電力供應。扳機40扳動時，會發生一系列動作。一個動作是電源/送絲裝置22從焊條滾筒26拉出焊條27並將其通過MIG焊接纜線30進給到焊槍28。同樣，電力從電源/送絲裝置22供應至焊條27。也可使焊槍適合於通過扳機40去控制從氣瓶24來的氣體25流量。然後，焊條27和氣體25經過頸狀組件42朝工件36進給。噴嘴組件44將焊條27和氣體25向目標36引導。扳機40釋放後，焊條27和電流不再向焊槍28進給。
參見圖3，噴嘴組件44包括氣體擴散器48、觸頭50和噴嘴52。氣體25從焊接纜線30和焊槍28流到氣體擴散器48。氣體擴散器48用於形成所要求的氣體25的流動特性。噴嘴52用於將氣體25從氣體擴散器48朝工件36引導。觸頭50用於從焊槍28引導焊條27並傳導從焊接纜線30到電極焊條27的電流。如果電流是通過電極焊條的整個長度傳導的，那麼在焊接過程中，從典型電源/送絲裝置22來的大電流會損壞電極焊條27。因此，不是利用電極焊條，而是利用焊接纜線30來傳導從電源/送絲裝置22到焊槍28的大部分或全部的電流。觸頭50用來將流經焊接纜線30的電流傳送到電極焊條27。觸頭50通過頸部42和氣體擴散器48與焊接電纜30電氣連接。
在圖示的實施例中，觸頭50通過與氣體擴散器48和噴嘴52的緊靠固定在焊槍28內，而不是將觸頭50螺紋擰入氣體擴散器48內。觸頭50有一個延伸穿過觸頭50全長的通道54，用於引導電極焊條27穿過觸頭50。另外，通道54用於使電極焊條27與觸頭50接觸，使電流可以從觸頭50傳導至電極焊條27。在圖示的實施例中，通道54限定了一軸線，該軸線直線地穿過觸頭50、氣體擴散器48和噴嘴50。另外，在該實施例中，觸頭50對稱於該軸線。
在圖4中表示得最清楚，觸頭50有一端面56和一肩部60，端面56適於緊靠氣體擴散器48的支撐面58，肩部60環繞觸頭50延伸以便和噴嘴52嚙合。在圖示的實施例中，端面56對稱地圍繞著觸頭50。優選地，觸頭50的端面56和氣體擴散器48的支撐面58適合於密封嚙合，以防止氣體從氣體擴散器48和觸頭50之間洩漏。在圖示的實施例中，端面56和支撐面58逐漸變細，總體上是圓錐形。然而，端面56和支撐面58可以是曲線形或者其它可相互緊靠和/或可密封嚙合的形狀。在圖示的實施例中，肩部60從觸頭50伸出並且適合於被緊靠。在該實施例中，肩部60對稱地圍繞著觸頭50。
在圖示的實施例中，當噴嘴52固定於氣體擴散器48上時，噴嘴52和觸頭50就固定在了焊槍上。噴嘴52具有噴嘴主體62、噴嘴襯套64、和布置在噴嘴襯套64和噴嘴主體62之間的絕緣材料層66。在圖示的實施例中，噴嘴主體62有一錐形部分68，用於引導氣體25向工件36流動。噴嘴襯套64有螺紋部分70，它適合於與氣體擴散器48的螺紋部分72螺紋嚙合。在圖示的實施例中，噴嘴襯套64有一環形部分74，它適合於與觸頭50的肩部60嚙合。環形部分74有開孔75，觸頭50通過該開孔延伸穿過噴嘴襯套64。環形部分74可以是獨立可拆裝的固定件，如定位環或止動環。
優選地，肩部60環繞觸頭50的整個圓周延伸，並且橫向於觸頭50的軸線，使其與噴嘴襯套64的環形部分是面對面的關係。除了圖中示出的肩部60，觸頭還可採用其它類型的突起。例如，觸頭可採用彼此隔開位於觸頭圓周不同位置的多個獨立的突起。另外，固定件，如定位環或止動環，可固定在觸頭上作為一個突起。
在將噴嘴52固定到氣體擴散器48之前，觸頭50位於氣體擴散器48和噴嘴52之間。因為圖示的實施例是關於觸頭50的軸線對稱的，因此觸頭50可以以任意的旋轉方向置於氣體擴散器48和噴嘴52之間。如圖所示，在環形部分74和觸頭50的肩部60之間留有間隙76。然而，觸頭50也可在將觸頭50靠氣體擴散器48放置之前，通過噴嘴襯套64放置。相應地，間隙76可以是在氣體擴散器48和觸頭50之間，而不是在觸頭50和噴嘴襯套64之間。
圖5表示的最清楚，當噴嘴52被擰到氣體擴散器48上時，噴嘴52朝著氣體擴散器48移動，如箭頭77所示。噴嘴襯套64的環形部分74緊靠觸頭50的肩部60，並推動或者說保持觸頭50軸向地靠著氣體擴散器48，使觸頭50的端面56與氣體擴散器48的支撐面58緊靠，從而將觸頭50鎖固在氣體擴散器48和噴嘴52之間。優選地，噴嘴襯套64的環形部分74環繞噴嘴52的內部延伸。
參見圖4～圖6，氣體25從頸部42經由進口腔78進入氣體擴散器48。在圖示的實施例中，氣體擴散器有多個用於將氣體25排出氣體擴散器48的出口孔79。另外，噴嘴52的環形部分74有多個氣體輸送孔80。氣體輸送孔80可以是圓孔，或者是狹縫。氣體輸送孔80使氣體25能穿過環形部分74並進入噴嘴52的錐形部分68。與以前的噴嘴實施例不同，圖示實施例的氣體輸送孔80平行於觸頭50延伸，這樣就改善了從噴嘴52流出的氣體25的流動特性。
參見圖7～圖9，示出了噴嘴82的另一個實施例。在該實施例中，使用了一個可分離錐體84。該可分離錐體84適合於在不使用工具的情況下，將其固定到噴嘴主體86上或從噴嘴主體86上拆下。在圖示的實施例中，可分離錐體84包括錐形部分88，筒狀部分90和環形圈部分92。可分離錐體84的筒狀部分90布置在噴嘴主體86的內部。環形圈92限制了可分離錐體84進入噴嘴主體86的運動。在圖示的實施例中，筒狀部分90有外部凹槽94，噴嘴主體86有相應的內部凹槽96。然而，筒狀部分90和噴嘴主體86也適合於相反的情況，也就是，筒狀部分90可以有內部凹槽96而噴嘴主體86可以有外部凹槽94。另外，在該實施例中，彈性定位環98布置在可分離錐體84的外部凹槽94內以便將錐體84固定到噴嘴主體86上。然而，其它的元件，如止動環，也可用來將可分離錐體84固定到噴嘴主體86上。
在圖示的實施例中，可分離錐體84的筒狀部分90被壓進噴嘴主體86內而將錐體84固定到噴嘴主體86上。在錐體84的安裝過程中，當錐體84的筒狀部分90插入噴嘴主體86內時，定位環98被壓縮。使用者可壓縮定位環98或者可用噴嘴主體86來壓縮定位環98。當定位環98到達噴嘴主體86的內部凹槽96時，定位環98向外膨脹進入內部凹槽96。在圖示的實施例中，定位環98填充了錐體84外部凹槽94和噴嘴主體86內部凹槽96的一部分，從而防止了錐體84和噴嘴主體86的位移並將錐體84固定到噴嘴主體86上。
在圖示的實施例中，定位環98的力量足夠將錐體84固定到噴嘴主體86上，但是還是可被使用者克服。使用者抓住錐體84並將錐體84拉離噴嘴主體88，就將可分離錐體84從噴嘴主體88上卸下。環形圈部分92幫助使用者去抓住可分離錐體84。然後，一個新的可分離錐體84和/或定位環98可被固定到噴嘴主體86上。這樣，不必使用工具，可分離錐體84就可被固定到噴嘴52上和被拆下。
上述實施例提供了無螺紋的觸頭和可分離錐體。另外，由於是通過將具有相對大直徑的噴嘴螺紋擰到氣體擴散器上、而不是擰到觸頭上來實現觸頭固定的，因此，在噴嘴組件上固定觸頭或者從噴嘴組件上拆下觸頭都不需要任何工具。另外，不使用工具，就可將該錐體固定到噴嘴上或者從噴嘴上拆下。而且，在圖5和圖7中說明的最清楚，更換觸頭和噴嘴的錐形部分時，上面所提供的實施例可使位於觸頭50末端102和噴嘴52錐形部分88的出口孔104之間的觸頭-噴嘴凹部100保持不變。
儘管本發明可容許各種修改和變更形式，但附圖中示出的和此間給予詳細說明的則僅為示例。然而，應當理解這並不意味著將本發明限制於所公開的具體形式。更確切地說，通過後附的權利要求書，本發明覆蓋了落入本發明的精神和範圍內的所有修改、等價替換和可選方案。
權利要求
1.一種用於焊槍的噴嘴組件，包括適合於從焊槍引導氣體流的第一元件，該第一元件包括適合於接納固定件的第一凹槽，該固定件用於將第一元件固定到第二元件上。
2.根據權利要求1中所述的噴嘴組件，其中，第一凹槽布置在第一元件的外表面上。
3.根據權利要求1中所述的噴嘴組件，還包括第二元件，第二元件有一個適合於接納固定件的第二凹槽。
4.根據權利要求1中所述的噴嘴組件，包括固定件，其中，該固定元件適合於伸展到位於第二元件內的第二凹槽內。
5.根據權利要求1中所述的噴嘴組件，其中，第一元件有一個錐形部分。
6.一種用於焊槍的噴嘴組件，包括第一元件，該第一元件適合於引導氣體流經其內；和第二元件，其中，第一元件可以無螺紋嚙合方式可拆卸地固定於第二元件上。
7.根據權利要求6中所述的噴嘴組件，還包括一個固定件，該固定件適合於將第一元件可拆卸地固定到第二元件上。
8.根據權利要求6中所述的噴嘴組件，其中，第一元件基本上是圓錐形形狀。
9.一種用於焊槍的噴嘴組件，包括第一元件；和出口元件，該出口元件適合於引導從焊槍流出的氣體，其中，該出口元件適合於通過出口元件相對於第一元件的直線運動固定到第一元件上。
10.一種用於焊槍的噴嘴組件，包括第一元件，其內布置有凹槽，該凹槽適合於接納用於將噴嘴元件固定到第一元件的固定件。
全文摘要
一種帶可拆卸末端部分的焊槍。該末端部分適合於從焊槍引導氣體。該末端部分是圓錐形的。不使用工具就可將該末端部分拆下。該末端部分還適合於以直線運動的方式固定到焊槍和/或從焊槍上拆下。一種裝配焊槍的方法。該方法包括推動噴嘴末端件和噴嘴主體，使它們嚙合而將噴嘴末端件固定到噴嘴主體上。
文檔編號B23K9/16GK1490110SQ03149789
公開日2004年4月21日 申請日期2003年8月6日 優先權日2002年8月9日
發明者吉斯，威廉R. 申請人:伊利諾斯器械工程公司