CN113333917A - 一种双向送丝的tig焊接机构和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双向送丝的TIG焊接机构和方法。该焊接机构包括分别设于焊接路径的两个方向上的两个送丝杆，以及用于架设两个送丝杆的支架，所述支架固定于焊接设备上；所述支架包括上支架杆、下支架杆、分别设于上支架杆的两远端部的上电动气缸、以及分别设于下支架杆的两远端部的下电动气缸，所述上支架杆的两侧中部分别铰接有连杆，连杆的下端分别与同侧的送丝杆的上端铰接；此外，所述连杆和送丝杆的上表面都设有滑轨，所述上电动气缸和下电动气缸的活塞杆的末端各自铰接有一滑块，上电动气缸连接的滑块与连杆上的滑轨配合连接，下电动气缸连接的滑块与送丝杆上的滑轨连接，从而在上电动气缸和下电动气缸的共同作用下调节送丝杆的角度。

Description

一种双向送丝的TIG焊接机构和方法

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及一种双向送丝的TIG焊接机构和方法。

背景技术

TIG焊接，是利用钨或钨的合金作为电极材料，在惰性气体的保护下，利用电极与母材金属(工件)之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的焊接过程。目前TIG焊按照操作方式可分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。它们都有一个共同点是：工作时填充丝材只能从电极的侧边单向送进。对于手工焊和半自动焊来说，送丝方向和行进方向可以随意调整。但在应对批量化生产时，手工焊和半自动焊无法实行自动化生产，效率比较低下。自动焊自动化程度高，但目前市面上均采用单一方向送丝，而焊丝与电极之间的相对位置是固定的，即焊接时只能朝着送丝相反方向前进，该方式最大的弊端就是无法进行同路径的反向焊接。

市面上的TIG焊接机构，只能单一方向进行焊接，导致熄弧和起弧点增加，造成焊接平面高低不平，容易造成熔覆层缺陷。该方式需要每次都返回起始点进行焊接，中途存在空移动作，无法进行持续性焊接，降低焊接效率。

现有技术中，申请公布号CN 105904065 A公开了一种可调整送丝角度的双向TIG自动焊夹具，包括安装杆、卡箍、伸缩调整机构、伸缩固定座、角度调节机构，所述卡箍与所述安装杆固定连接，焊枪可装夹在所述卡箍内。其采用对称的送丝方式，可进行双向焊接，解决了现有技术只能单向焊接效率低下的问题，且送丝角度调节准确可靠，运行稳定性高。但是，在夹具的操作过程中，需要手动参与调节，比如调整螺杆需要人工旋拧以调整第一调整座和第二调整座之间的相对距离，进而伸缩固定座相对于卡箍上下距离的伸缩调整；此外，角度调整机构的调节中，需要通过螺母的旋拧调整第一拉杆相对于第一销轴的位置以及调整第二拉杆相对于第二销轴的位置，以调整第一角度调节杆和第二角度调节杆的布置角度。上述方案需要人工调节，不够智能化，特别是针对不同材料或对象焊接时，手动操作会相对频繁，增大人工操作量，同时，调节得到的角度是否合适并不是一次就能准确调节得到，需要反复确认，何况其还具有两个角度调节机构，需要保证两个角度调节机构的角度都相同并适合当前的焊接情况，要求是相对较高的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种双向送丝的TIG焊接机构和方法，可实现双向送丝，并自动调节送丝角度，解决现有技术中人工操作度大且不够精准的问题。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种双向送丝的TIG焊接机构，包括分别设于焊接路径的两个方向上的两个送丝杆，以及用于架设两个送丝杆的支架，所述支架固定于焊接设备上，具体可以固定在焊枪上或者其他满足安装要求的结构上；

所述支架包括上支架杆、下支架杆、分别设于上支架杆的两远端部的上电动气缸、以及分别设于下支架杆的两远端部的下电动气缸，所述上支架杆的两侧中部分别铰接有连杆，连杆的下端分别与同侧的送丝杆的上端铰接；

此外，所述连杆和送丝杆的上表面都设有滑轨，所述上电动气缸和下电动气缸的活塞杆的末端各自铰接有一滑块，上电动气缸连接的滑块与连杆上的滑轨配合连接，下电动气缸连接的滑块与送丝杆上的滑轨连接，从而在上电动气缸和下电动气缸的共同作用下调节送丝杆的角度。

本发明中，通过上电动气缸的活塞杆做往复运动时带动滑块滑动，从而控制连杆的左右摆动；同时，通过下电动气缸的活塞杆做往复运动时带动滑块滑动，从而控制送丝杆的上下摆动。本发明中，通过滑轨和滑块的配合调节连杆或送丝杆的摆动，这种调节是相对柔和的，但是可调幅度相对较大。

进一步地，还包括控制***，所述控制***包括PLC控制器，所述PLC控制器各自连接上电动气缸和下电动气缸，使得四个电动气缸通过PLC控制器单独控制。通过PLC控制器调节上电动气缸和下电动气缸的活塞杆的伸缩，以调节送丝杆的焊接角度。

进一步地，两个送丝杆的焊丝分别通过两个送丝电机单独推送，送丝电机与PLC控制器连接，工作时，根据焊接需求确认焊接起始方向，选用焊接机构行进方向上的送丝电机为该方向上的送丝杆送丝。

优选地，所述支架固定在焊枪上，上支架杆和下支架杆的中部都具有与焊枪表面配合的半圆环状卡扣部，卡扣部通过同样呈半圆环状的卡扣固定件以螺栓固定。

优选地，焊接时，所述送丝杆与焊枪的夹角控制在70～80°之间。

一种双向送丝的TIG焊接方法，包括如下步骤：

焊接工作开始前，根据焊接需求，通过PLC控制器发出指令，四个电动气缸均进行工作，从而带动连杆和送丝杆的摆动，使送丝杆与焊枪之间的夹角在70-80°之间；

焊接工作开始时，接通焊接电源，根据焊接需求确认焊接起始方向，PLC控制器控制焊接机构行进方向上的送丝电机通电为该方向上的送丝杆送丝，焊接机构行进过程中开始焊接焊缝，另一送丝电机处于断电状态；

完成该行进方向上的焊缝焊接后，PLC控制器控制当前工作的送丝电机进入断电状态停止送丝，焊接机构准备回程，此时，PLC控制器控制回程方向上的送丝电机为对应的送丝杆送丝，回程路径上的焊缝焊接开始，直至回程路径上的焊缝焊接完成后回程方向上的送丝电机进入断电状态停止送丝；

重复上述焊接过程中焊接机构的行进方向和对应方向上送丝电机工作状态的切换过程，直至完成焊缝的焊接。

本发明在焊接直线往复式焊缝(焊道)时，可以根据不同走向，调用适合的送丝组。从而应对各种复杂路径的焊缝(焊道)，该方法能减少熄弧和起弧点，提高焊接平面平整度，能有效降低熔覆层缺陷产生概率；可减少因单向焊接，而每次焊接需要返回焊接起始点的空移时间，提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明的焊接机构的立体结构示意图；

图2为本发明的焊接机构的正视结构示意图；

图3为本发明的焊接机构工作状态的连接示意图；

图4为本发明的焊接机构工作状态图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

优选实施例

如图1-3所示的双向送丝的TIG焊接机构，包括分别设于焊接路径的两个方向上的两个送丝杆1，以及用于架设两个送丝杆1的支架2，所述支架2固定于焊枪3上，此外，支架2还可以固定在焊接设备的其他满足安装要求的结构上；

所述支架2包括上支架杆21、下支架杆22、分别设于上支架杆21的两远端部的上电动气缸23、以及分别设于下支架杆22的两远端部的下电动气缸24，所述上支架杆21的两侧中部分别铰接有连杆4，连杆4的下端分别与同侧的送丝杆1的上端铰接；

此外，所述连杆4和送丝杆1的上表面都设有滑轨5，所述上电动气缸23和下电动气缸24的活塞杆的末端各自铰接有一滑块6，上电动气缸23连接的滑块6与连杆4上的滑轨5配合连接，下电动气缸24连接的滑块6与送丝杆1上的滑轨5连接，从而在上电动气缸23和下电动气缸24的共同作用下调节送丝杆1的角度。

本技术方案通过上电动气缸23的活塞杆做往复运动时带动滑块滑动，从而控制连杆4的左右摆动；同时，通过下电动气缸24的活塞杆做往复运动时带动滑块滑动，从而控制送丝杆1的上下摆动。通过滑轨5和滑块6的配合调节连杆4或送丝杆1的摆动，这种调节是相对柔和的，但是可调幅度相对较大。

还包括控制***，所述控制***包括PLC控制器7，PLC控制器7可以是市面上任意能满足单独控制多个对象的产品。PLC控制器7各自连接上电动气缸23和下电动气缸24，使得四个电动气缸通过PLC控制器7单独控制。具体的，通过PLC控制器7调节上电动气缸23和下电动气缸24的活塞杆的伸缩，以调节送丝杆1的焊接角度。

两个送丝杆1的焊丝分别通过两个送丝电机8单独推送，送丝电机8与PLC控制器7连接，工作时，根据焊接需求确认焊接起始方向，选用焊接机构行进方向上的送丝电机8为该方向上的送丝杆1送丝。

对于支架在焊枪3上的固定，上支架杆21和下支架杆22的中部都具有与焊枪3表面配合的半圆环状的卡扣部25，卡扣部25通过同样呈半圆环状的卡扣固定件26以螺栓固定。

本焊接机构在焊接时，送丝杆1与焊枪3的夹角控制在70～80°之间。

利用上述的双向送丝的TIG焊接机构进行焊接的方法，包括如下步骤：

焊接工作开始前，根据焊接需求，通过PLC控制器发出指令，四个电动气缸均进行工作，从而带动连杆和送丝杆的摆动，使送丝杆与焊枪之间的夹角在70-80°之间；

焊接工作开始时，接通焊接电源，根据焊接需求确认焊接起始方向，PLC控制器控制焊接机构行进方向上的送丝电机通电为该方向上的送丝杆送丝，焊接机构行进过程中开始焊接焊缝，另一送丝电机处于断电状态；

完成该行进方向上的焊缝焊接后，PLC控制器控制当前工作的送丝电机进入断电状态停止送丝，焊接机构准备回程，此时，PLC控制器控制回程方向上的送丝电机为对应的送丝杆送丝，回程路径上的焊缝焊接开始，直至回程路径上的焊缝焊接完成后回程方向上的送丝电机进入断电状态停止送丝；

重复上述焊接过程中焊接机构的行进方向和对应方向上送丝电机工作状态的切换过程，直至完成焊缝的焊接。

本焊接机构的工作状态示意图如图4所示，焊接时可以理解为单向送丝，但其关键在于，焊接直线往复式焊缝(焊道)时，就可以根据不同走向，调用适合的送丝组。从而应对各种复杂路径的焊缝(焊道)，该方法能减少熄弧和起弧点，提高焊接平面平整度，能有效降低熔覆层缺陷产生概率；可减少因单向焊接，而每次焊接需要返回焊接起始点的空移时间，提高焊接效率。送丝杆的角度可以通过PLC控制器自动调节，无需人工参与操作，而且调节幅度和范围更大，安全性更高，自动化程度更高。特别是在送丝杆需要更换焊丝时，大幅度的调节幅度可以为焊丝更换提供更多便利，操作空间更大，不会影响焊接效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双向送丝的TIG焊接机构，其特征在于，

包括分别设于焊接路径的两个方向上的两个送丝杆，以及用于架设两个送丝杆的支架，所述支架固定于焊接设备上；

所述支架包括上支架杆、下支架杆、分别设于上支架杆的两远端部的上电动气缸、以及分别设于下支架杆的两远端部的下电动气缸，所述上支架杆的两侧中部分别铰接有连杆，连杆的下端分别与同侧的送丝杆的上端铰接；

此外，所述连杆和送丝杆的上表面都设有滑轨，所述上电动气缸和下电动气缸的活塞杆的末端各自铰接有一滑块，上电动气缸连接的滑块与连杆上的滑轨配合连接，下电动气缸连接的滑块与送丝杆上的滑轨连接，从而在上电动气缸和下电动气缸的共同作用下调节送丝杆的角度。

2.根据权利要求1所述的一种双向送丝的TIG焊接机构，其特征在于，还包括控制***，所述控制***包括PLC控制器，所述PLC控制器各自连接上电动气缸和下电动气缸，通过PLC控制器调节上电动气缸和下电动气缸的活塞杆的伸缩，以调节送丝杆的焊接角度。

3.根据权利要求1或2所述的一种双向送丝的TIG焊接机构，其特征在于，两个送丝杆的焊丝分别通过两个送丝电机单独推送，送丝电机与PLC控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种双向送丝的TIG焊接机构，其特征在于，所述支架固定在焊枪上，上支架杆和下支架杆的中部都具有与焊枪表面配合的半圆环状卡扣部，卡扣部通过同样呈半圆环状的卡扣固定件以螺栓固定。

5.根据权利要求4所述的一种双向送丝的TIG焊接机构，其特征在于，焊接时，所述送丝杆与焊枪的夹角控制在70～80°之间。

6.基于权利要求4所述的一种双向送丝的TIG焊接机构的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

焊接工作开始前，根据焊接需求，通过PLC控制器发出指令，四个电动气缸均进行工作，从而带动连杆和送丝杆的摆动，使送丝杆与焊枪之间的夹角在70-80°之间；

焊接工作开始时，接通焊接电源，根据焊接需求确认焊接起始方向，PLC控制器控制焊接机构行进方向上的送丝电机通电为该方向上的送丝杆送丝，焊接机构行进过程中开始焊接焊缝，另一送丝电机处于断电状态；

完成该行进方向上的焊缝焊接后，PLC控制器控制当前工作的送丝电机进入断电状态停止送丝，焊接机构准备回程，此时，PLC控制器控制回程方向上的送丝电机为对应的送丝杆送丝，回程路径上的焊缝焊接开始，直至回程路径上的焊缝焊接完成后回程方向上的送丝电机进入断电状态停止送丝；

重复上述焊接过程中焊接机构的行进方向和对应方向上送丝电机工作状态的切换过程，直至完成焊缝的焊接。

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