CN1079310C - 电弧焊焊枪 - Google Patents
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Abstract
一种电弧焊焊枪，即使有较大的旋转力矩作用于焊丝，这种焊枪也能在预定位置处产生电弧。上述焊枪的通路带有多个弯曲部分，这些弯曲部分沿着前述通路先按一个方向弯曲再按另一个方面弯曲，并且，将每个弯曲部分的曲率半径和弯曲角度均设计成能使焊丝在上述导向通路中转动所必需的最小力矩T1大于使焊丝扭转屈服的力矩T2。焊丝的前端会相对供电嘴有相同的位置，并且，可以在预定的位置处产生电弧。
Description
本发明涉及到一种在电弧焊设备中使用的电弧焊焊枪，具体地说，本发明涉及到这样一种电弧焊焊枪，它能更精确地控制焊丝前端的位置。
电弧焊焊枪的一端与挠性焊丝导管相连，另一端上设置有一供电嘴，并且，有一焊丝导向通路，焊丝穿过其内部。将上述供电嘴的内径设计成略大于焊丝的外径，以便能够顺利地提供焊丝。此外，由于焊丝会在安装或穿过焊丝导管时产生变形，所以，要从供电嘴中按某种弯曲度来提供焊丝。
供电嘴内径与焊丝外径之间的间隙以及焊丝的弯曲会导致从供电嘴中按某种弯曲度来提供焊丝。这就会出现一些问题：在所要焊接的部件的预定部分处不会产生电弧，并且，焊珠的形状是不均匀的。
作为一种克服上述问题的方法，审查后的日本实用新型文件(KOUKOKV)第6-38621号公开了一种焊枪，在带有一焊丝导向通路，此通路具有沿不同方向的多个弯曲部分。由于具有这种结构，当焊丝穿过焊丝导向通路时，会矫正焊丝的弯曲方向和曲率半径，从而，能从供电嘴中提供沿同一方向按预定曲率半径弯曲的焊丝。在这种电弧焊焊枪中，即使要进入焊丝导向通路的焊丝有不同形状和方向的弯曲，该焊丝的前端也总会位于供电嘴前面的预定位置处，从而可在预定的位置处产生电弧，这是因为对焊丝的弯曲方向和曲率半径进行了矫正。
在操作过程中，使用电弧焊焊枪，同时用机械手或类似的装置沿所要焊接的部分移动该焊枪。在这种情况下，该电弧焊焊枪会进行诸如旋转、转动及反向移动之类的复杂运动。电弧焊焊枪的这种运动会使得焊丝在挠性焊丝导管内转动并使得从供电嘴中提供的焊丝也转动。也就是说，焊丝会相对供电嘴转动。由于供电嘴具有一定的曲率半径，所以，当焊丝转动时，该焊丝的前端会围绕供电嘴画出一个圆，并且，在所要焊接的部件的预定部分处不会产生电弧。因此，无法精确地熔接预定部分，并且，很容易出现诸如不良熔深和形成空穴之类的焊接缺陷。
业已设想出本发明以解决上述不便。本发明的目的是提供一种电弧焊焊枪，即使有较大的旋转力矩作用于焊丝，这种焊枪也能在预定位置处产生电弧。
本发明的电弧焊焊枪的一端与一挠性焊丝导管相连，另一端上设置有一供电嘴，并且，有一焊丝通路，焊丝进入其内部，其中：
所述焊丝导向通路具有多个弯曲部分，这些弯曲部分沿着焊丝导向通路先按一个方向弯曲再按另一个方向弯曲，并且，将每个弯曲部分的曲率半径和弯曲角度均设计成能使焊丝在上述导向通路中转动所必需的最小力矩T1大于使焊丝扭转塑性变形的力矩T2。
以下说明本发明的功能与优点。
本发明的电弧焊焊枪具有一带有多个弯曲部分的焊丝导向通路，并因上述每个弯曲部分的曲率半径和弯曲角度以及由与各弯曲部分相接触的焊丝的弹性所导致的摩擦力而具有阻止旋转的力矩T1。阻止旋转的力矩T1大于焊丝的扭矩塑性变形力矩T2。所以，在有较大旋转力矩作用于焊丝时，焊丝本身会扭曲以防止旋转位移，并且，焊丝不会在电弧焊焊枪的焊丝导向通路内转动。结果，焊丝的前端点会相对供电嘴有相同的位置，并且，本发明的电弧焊焊枪可在预定的位置处产生电弧。
正如在以下参照附图对本发明最佳实施例的说明中所公开的那样，本技术的专家可以看出本发明的其它目的和特点，在附图中：
图1是本发明一个最佳实施例的电弧焊焊枪的正视图；
图2示出了焊接机械手移动与电弧焊焊枪相连的挠性导管；
图3是显示本发明上述最佳实施例的电弧焊焊枪的焊丝前端轨迹的示意图；
图4是显示普通电弧焊焊枪的焊丝前端轨迹的示意图；
图5是显示焊丝扭转角度与焊丝力矩之间关系的曲线图；
图6是显示焊丝导向通路的曲率半径和弯曲角度与在该焊丝导向通路中作相对转动的焊丝的旋转力矩之间的关系。
以下参照附图对本发明最佳实施例的电弧焊焊枪进行说明。图1显示了本发明最佳实施例的电弧焊焊枪的正视图。电弧焊焊枪1包括一基体2、一相对基体2延伸的导管3、固定在导管3前端的气屏敝40以及一供电嘴4，此供电嘴固定在气屏敞喷嘴40的轴心上。如图2所示，一构成挠性焊丝导管的挠性导管5与基体2的另一端相连。挠性导管5的另一端与焊丝进给电机6相连。支架7安装在基体2的外缘上并与焊接机械手8的肘杆相连。
导管3具有双层结构，包括一由铜构成的外部导管以及由陶瓷构成的内部导管。导管3的内部带有一个焊丝可进入且与挠性焊丝导管相通连的焊丝导向通路(未表示)，导管3还包括一形成在上述外部导管与内部导管之间的保护气体供给通路(未示出)，以及一也起导体作用的外部导管。供电嘴4带有：一供电端口(未示出)，它位于供电嘴的轴心上并与焊丝导向通路相通连；以及，一喷嘴开口，它形成在上述供电嘴的外缘上并构成了一环形的保护气体供给口。
导管3带有：一第一弯曲部分31，它位于供电嘴4的一侧并具有36mm的曲率半径和90°的弯曲角度；以及，一第二弯曲部分32，它与第一弯曲部分31相连并位于基体2的一侧且具有68mm的曲率半径和60°的弯曲角度。第一弯曲部分31和第二弯曲部分32处的焊丝导向通路分别具有一第一弯曲通路和一第二弯曲通路，第一弯曲通路具有36mm的曲率半径和90°的弯曲角度，第二弯曲通路则与第一弯曲通路相连并位于基体2的一侧且具有68mm的曲率半径和60°的弯曲角度。
所述最佳实施例的电弧焊焊枪是按上述方式构成的。
焊丝9以卷绕焊丝的方式存放在焊丝供给部分10内。焊丝9的一端穿过焊丝进给电机6、挠性导管5、基体2、导管3的焊丝导向通路以及供电嘴4的供电端口并向外突出。焊丝9因导管3的焊丝导向通路的第二弯曲部分而按200mm的曲率半径弯曲，然后因第一弯曲部分而沿相反方向按70mm的曲率半径弯曲。在沿第一弯曲部分和第二弯曲部分引导焊丝9时，焊丝9因自身产生的作为恢复力的弹力而强烈地挤压第一弯曲通路和第二弯曲通路。由这种压力所产生的摩擦力将焊丝9牢固地固定在导管3的焊丝导向通路内，从而能产生较强的力，这种力可对抗使焊丝9在导管3的焊丝导向通路中作相对转动的力。
在本实施例的电弧焊焊枪中，如图2所示，通过使所述机械手摆动和转动，可以使得挠性导管5弯曲和扭曲，但从供电嘴4中伸出的焊丝9却丝毫不会转动。
此外，在焊丝进给电机6处切断焊丝9，并在切断的端部处使焊丝9转动。但是，业已证实，从供电嘴4中伸出的焊丝9丝毫不会转动，并且，焊丝9会产生扭转屈服变形。
再有，处于图2所示状态的机械手8的肘杆会使得电弧焊焊枪1按360°的角度转动。图3显示了在把电弧焊焊枪1的轴心作为X-Y二维坐标轴原点(0.0)时焊丝9的前端在该X-Y二维坐标轴上的轨迹。就本最佳实施例的电弧焊焊枪1而言，所说的轨迹处于沿X方向和Y方向相对原点位移约1.3mm的位置处，并且，焊丝9的前端几乎不会相对电弧焊焊枪1作相对运动。
图4显示了在通常电弧焊焊枪的导管内转动的焊丝前端的轨迹以作为参考。从图4中可以看出，当焊丝在电弧焊焊枪中转动时，焊丝的前端会在半径约为1.3m的圆周上作旋转运动。
因此，当焊丝相对供电嘴作相对转动时，焊丝前端的轨迹会画出一个如图4所示的圆，并且，电弧的位置会随焊丝旋转位置的变化而变化。相反，在本最佳实施例的电弧焊焊枪中，由于焊丝不会转动，所以，焊丝前端会相对供电嘴有相同的位置，并且，电弧的位置不会移动。因此，可将弧焊精确地应用于预定的部件。
构成用于电弧焊焊枪的可熔电极的典型焊丝具有1.2mm的外径。这种长度为1.5m的焊丝的一端是固定的，而另一端则在一挠性导管中扭曲，所说的挠性导管构成了一挠性焊丝导管并具有内径为2.4mm的通路。已对焊丝的扭矩角α(×360°)与焊丝力矩T(N.cm)之间的关系进行了测试，结果如图5所示。图5表明，焊丝的扭转屈服变形力矩T2约为30N.cm。
然后，使内径为2.4mm的陶瓷管弯曲以形成12种焊丝导向通路，而所说的陶瓷管则构成了使用外径为1.2mm的焊丝的电弧焊焊枪的焊丝导向通路，上述12种焊丝导向通路是：
a)按弯曲角度为90°曲率半径为38mm弯曲的焊丝导向通路；
b)按弯曲角度为120°曲率半径为38mm弯曲的焊丝导向通路；
c)按弯曲角度为150°曲率半径为38mm弯曲的焊丝导向通路；
d)按弯曲角度为180°曲率半径为38mm弯曲的焊丝导向通路；
e)按弯曲角度为90°曲率半径为52mm弯曲的焊丝导向通路；
f)按弯曲角度为120°曲率半径为52mm弯曲的焊丝导向通路；
g)按弯曲角度为180°曲率半径为52mm弯曲的焊丝导向通路；
h)按弯曲角度为300°曲率半径为52mm弯曲的焊丝导向通路；
i)按弯曲角度为90°曲率半径为68mm弯曲的焊丝导向通路；
j)按弯曲角度为180°曲率半径为68mm弯曲的焊丝导向通路；
k)按弯曲角度为360°曲率半径为68mm弯曲的焊丝导向通路；
1)按弯曲角度为540°曲率半径为68mm弯曲的焊丝导向通路；
上述焊丝穿过这12种焊丝导向通路，并且，每种焊丝导向通路都是固定的。然后，向焊丝的一端施加旋转力矩并测定作用于焊丝的力矩。结果如图6所示。
图6表明，对具有曲率半径为38mm的焊丝导向通路来说，焊丝会在按弯曲角度为90°、120°和150°的三种焊丝导向通路内滑动和转动，并且，所需的旋转力矩随弯曲角度的增加而增加。在按弯曲角度为180°曲率半径为38mm弯曲的焊丝导向通路中，业已证实，焊丝不会滑动，并且，焊丝本身会产生扭转屈服变形。屈服变形的力矩约为30N.cm。
就具有曲率半径为52mm的焊丝导向通路来说，焊丝会在弯曲角度为90°、120°和180°的三种焊丝导向通路中滑动和转动，并且，所需的旋转力矩随弯曲角度的增加而增加。在按弯曲角度为300°曲率半径为52mm弯曲的焊丝通路中，业已证实，焊丝不会滑动，并且，焊丝本身会产生扭转屈服变形。屈服变形的力矩约为30N.cm。
就曲率半径为68mm的焊丝导向通路而言，焊丝会在弯曲角度为90°、180°和360°的三种焊丝导向通路中滑动和转动，并且，所需的旋转力矩随弯曲角度的增加而增加。在按弯曲角度为540°曲率半径为68mm弯曲的焊丝导向通路中，业已证实，焊丝不会滑动，并且，焊丝本身会产生扭转屈服变形。屈服变形的力矩也约为30N.cm。
可以将图6中表示焊丝在焊丝导向通路中滑动并且有力矩产生的直线线段用作设计焊丝通路的基本数据。
为了能够阻止焊丝在电弧焊焊枪的焊丝导向通路中转动，较小的曲率半径和较大的弯曲角度是最佳的。由此，构成焊丝导向通路的相应弯曲部分的所有曲率半径都最好小于120mm，并且，相应弯曲部分的所有弯曲角度都最好大于120°。此外，为了能使从供电嘴中提供的焊丝的前端位于电弧焊焊枪的轴线上，焊丝导向通路最好带有多个弯曲部分，这些弯曲部分包括位于供电嘴一侧的第一弯曲部分以及位于挠性焊丝导管一侧的第二弯曲部分，并且，最好满足下式：R1＋R2≤104mm，θ1－θ2≥0且θ2≥60°，其中，R1是第一弯曲部分的曲率半径，θ1是第一弯曲部分的弯曲角度，R2是第二弯曲部分的曲率半径，θ2是第二弯曲部分的弯曲角度。θ1－θ2≥0的理由是矫正第一弯曲部分内的焊丝并形成一有预定曲率半径的弯曲部分。
很明显，根据上述内容可以对本发明作出多种改进和改型。所以，应该认识到，除以上所述之外，还可在后附权利要求的范围内实施本发明。
Claims (1)
1.一种电弧焊焊枪，该焊枪的一端与一挠性焊丝导管相连，另一端设置有一供电嘴，并有一焊丝导向通路，焊丝可以进入其内部，其中：所说的焊丝导向通路具有多个弯曲部分，这些弯曲部分沿着焊丝导向通路先按一个方向弯曲，再按另一个方向弯曲，其特征在于：
将每个弯曲部分的曲率半径和弯曲角度均设计成能使焊丝在上述导向通路中转动所必需的最小力矩T1大于使焊丝扭转屈服变形的力矩T2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20020220 Termination date: 20100718 |