发明内容
因此,本发明涉及一种喷嘴净化器,该喷嘴净化器基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而带来的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种喷嘴净化器,该喷嘴净化器具有简单和方便的结构,能够容易地实现其刀具相对于焊接喷嘴的中心对准。
将在以下描述中部分地阐明本发明的另外的优点、目的和特点,并且对本领域的普通技术人员来说,通过检验以下描述将会部分地明白该优点、目的和特点,或者可以从本发明的实践中获知该优点、目的和特点。可以通过具体在记载的说明书及其权利要求以及附图中指明的结构来实现和得到本发明的目的和其他的优点。
为了达到这些目的和其他的优点,并根据本发明的目的,如此处具体和概括地描述的,一种用于去除至少附着在用于气弧焊接的圆柱形焊接喷嘴内周边表面上的溅射物的喷嘴净化器包括:刀具,该刀具包括安装在刀具前端处的刀片,当焊接喷嘴沿着焊接喷嘴的轴向方向以与焊接喷嘴的末端(tip)相对应的方向移动至溅射物去除位置时,该刀片被插向焊接喷嘴的内周边表面,然后在刀具旋转时该刀片剥落附着在焊接喷嘴的内周边表面上的溅射物;驱动装置,用来使刀具旋转;以及导向装置,当焊接喷嘴移动至溅射物去除位置时,该导向装置用来使得焊接喷嘴相对于刀具的旋转中心轴线中心对准,以使得刀具的刀片插向焊接喷嘴的内周边表面。
导向装置可以包括沿着刀具的旋转中心轴线彼此相邻设置的插入侧辊单元和刀具侧辊单元。插入侧辊单元可以位于焊接喷嘴插入的区域中。刀具侧辊单元可以位于设置有刀具且沿焊接喷嘴的插入方向所插入的焊接喷嘴的前端部分所在的区域中。
插入侧辊单元和刀具侧辊单元中的每个可以包括一对导向辊,这对导向辊彼此相对地设置在刀具的旋转中心轴线的相对侧处,以使得在可自由旋转时,每个导向辊的轴向垂直于刀具的旋转中心轴线。
每个导向辊可以具有基本上为沙漏形的结构,该沙漏形结构包括基本上为圆柱形的小直径部,以及两个大直径部,这两个大直径部设置在小直径部的相对轴向端部处并具有从小直径部逐渐增大的直径。
每个插入侧辊单元和刀具侧辊单元中的相对导向辊可被设置成使得限定在所述导向辊的小直径部之间的空隙基本上等于焊接喷嘴的外径。大直径部的直径可以从相应的小直径部增大,以使得当焊接喷嘴被插入到小直径部之间的空隙中时,大直径部沿相应导向辊的轴向将焊接喷嘴引导至相应小直径部上的中心位置附近。
可以按彼此垂直的设置方向来分别设置刀具侧辊单元的相对导向辊和插入侧辊单元的相对导向辊。
刀具侧辊单元的一个辊可以包括移动辊,而刀具侧辊单元的另一个辊可以包括固定辊。可以如此安装移动辊,即,在一直由驱动单元驱动以使焊接喷嘴的外围表面与固定辊的小直径部相接触的状态下,移动辊在垂直于刀具旋转中心轴线的纵向方向上可移动以便与固定辊相隔开。
喷嘴净化器可以进一步包括用于使刀具旋转的驱动装置。该驱动装置可以包括用于启动刀具旋转的启动开关。
启动开关可以包括起动部件,该起动部件设置在移动辊移动得与固定辊相隔开的移动范围内,从而,当由于焊接喷嘴被插入至刀具侧辊单元的小直径部之间的空隙中而使得移动辊逆着驱动单元与固定辊相隔开时,起动部件被移动辊按压,从而接通启动开关。
在操作本发明的喷嘴净化器时,焊接喷嘴的前端(leading end)首先被插入到插入侧辊单元中的导向辊的小直径部之间的插入侧空隙中,然后沿着焊接喷嘴的轴向方向在与喷嘴前端相对应的方向上移动。此时,焊接喷嘴由插入侧辊单元和刀具侧辊单元的可自由旋转的导向辊引导,以使得焊接喷嘴在相对于刀具中心对准的状态下移动至溅射物去除位置。在这种状态下,刀具的刀片朝向焊接喷嘴的内周边表面被插入。具体地,在本发明的喷嘴净化器中,构成插入侧辊单元和刀具侧辊单元的每个导向辊均包括小直径部和一对大直径部,其中,小直径部具有圆柱形形状,大直径部从小直径部的轴向相对端部延伸并具有从小直径部逐渐增大的直径。另外,相应导向辊的小直径部之间的空隙(焊接喷嘴被插入到该空隙中)被设定为基本上等于焊接喷嘴的外径。
因此,当使焊接喷嘴移动以将其插入到限定在插入侧辊单元中的导向辊的小直径部之间的空隙(在下文中,称作“插入侧空隙”)中时,在与相应导向辊的轴向方向交叉(垂直)的横向方向上,通过每个小直径部的外围表面来调节焊接喷嘴的插入方向,并且即使焊接喷嘴被插入得使得中心(轴向中心)相对于刀具的旋转中心轴线倾斜,在与导向辊轴向方向相对应的纵向方向上,焊接喷嘴也可以沿小直径部的轴向方向被大直径部引导至小直径部上的中心位置附近。因此,在插入侧空隙中,焊接喷嘴被设置成使得中心(轴向中心)与刀具的旋转中心轴线成一直线。
其后,焊接喷嘴移动以将其插入到限定在刀具侧辊单元中的导向辊的小直径部之间的空隙(在下文中,称作“刀具侧空隙”)中。此时,在与相应导向辊的轴向方向交叉(垂直)的纵向方向上,通过每个小直径部的外围表面来调节焊接喷嘴的插入方向,并且即使焊接喷嘴被插入得使得中心(轴向中心)相对于刀具的旋转中心轴线倾斜,在与导向辊轴向方向相对应的横向方向上,焊接喷嘴也可以沿小直径部的轴向方向被大直径部引导至小直径部上的中心位置附近。因此,甚至在刀具侧空隙中,焊接喷嘴也被设置成使得中心(轴向中心)与刀具的旋转中心轴线成一直线。当焊接喷嘴的前端被插入到刀具侧辊单元中的导向辊的小直径部之间的刀具侧空隙中时,在焊接喷嘴的中心(轴向中心)与刀具的旋转中心轴线成一直线的情况下,焊接喷嘴沿着刀具旋转中心轴线的方向穿过形成在彼此隔开的两个区域中的插入侧空隙和刀具侧空隙。结果,焊接喷嘴的中心(轴向中心)被设置为与刀具的旋转中心轴线共轴且平行。因此,焊接喷嘴的中心(轴向中心)与刀具的旋转中心轴线中心对准。换句话说,焊接喷嘴沿着刀具旋转中心轴线的方向被插入到形成在彼此隔离的两个区域处的插入孔(包括大直径部之间空隙的小直径部之间的空隙和包括大直径部之间空隙的小直径部之间的空隙)中。因此,焊接喷嘴与这两个插入孔的轴向轴线(axial axes)中心对准,并因此与刀具的旋转中心轴线中心对准。当然,在示出的实施例中,由于构成插入侧辊单元和刀具侧辊单元且形成插入孔边缘的导向辊被设置为可自由旋转的,所以当焊接喷嘴由插入孔引导时,施加至焊接喷嘴的阻力很小。另外,也防止了由导向辊引起的焊接喷嘴的变形。因此,可将焊接喷嘴顺利地引导至刀具。
特别地,在本发明的喷嘴净化器中,在焊接喷嘴的插入期间,当焊接喷嘴穿过彼此相对设置的一对导向辊中的小直径部之间的空隙和彼此相对设置的一对导向辊中的小直径部之间的空隙时,可以防止焊接喷嘴的中心(轴向中心)相对于刀具的旋转中心轴线的摇晃。在本发明中,插入侧辊单元和刀具侧辊单元沿着刀具的旋转中心轴线彼此相邻设置,其中,插入侧辊单元中的相对导向辊的设置方向和刀具侧辊单元中的相对导向辊的设置方向彼此垂直。因此,通过仅包括两部分(即,插入侧辊单元和刀具侧辊单元)的简单结构,就可以可靠地防止焊接喷嘴的中心(轴向中心)的摇晃(导致偏离中心的径向不对准的摇晃)。当在保持焊接喷嘴的中心(轴向中心)与刀具的旋转中心轴线中心对准的同时使焊接喷嘴移动至溅射物去除位置时,刀片可以被顺利地插入到焊接喷嘴中。
因此,在本发明中,在焊接喷嘴的中心(轴向中心)相对于刀具的旋转中心轴线精确地中心对准的情况下,仅通过将焊接喷嘴插入到插入侧辊单元中的导向辊的小直径部之间的插入侧空隙中,然后向下移动焊接喷嘴以便将焊接喷嘴插得更深,就可在朝向内周边表面插入刀具刀片的同时将焊接喷嘴定位在溅射物去除位置处。然后,通过使刀具旋转可从焊接喷嘴的内周边表面上将溅射物剥落。
因此,可以简单地构造本发明的喷嘴净化器,还可以容易地实现焊接喷嘴和刀具的中心对准。
尽管当焊接喷嘴的前端被插入到刀具侧辊单元中的导向辊的小直径部之间的刀具侧空隙中时,具有上述结构的喷嘴净化器中的焊接喷嘴的移动方向可能会稍微偏离刀具的旋转中心轴线,但是移动辊首先移动得与固定辊相隔开,然后朝向固定辊推动焊接喷嘴以使得外围表面与固定辊的小直径部的外围表面接触。因此,在固定辊的基础上,可以进一步提高焊接喷嘴相对于刀具的中心对准的精度。
在具有上述结构的喷嘴净化器中,当起动部件接触移动辊时,起动部件接通启动开关,从而启动刀具的旋转。因此,与使用无触点型开关的情况相比,在保持高耐用性的同时,该开关可以方便且精确地操作,而不会受到去除的溅射物的影响。
另外,在具有上述结构的喷嘴净化器中,刀具可被设置在刀具侧辊单元的小直径部之间,以使每个刀片的末端定位于这样一个位置,在该位置处,刀具侧辊单元中的导向辊的小直径部彼此最接近。因此,一旦完成焊接喷嘴的中心(轴向中心)相对于刀具的旋转中心轴线的中心对准,就可以立即朝向焊接喷嘴的内周边表面插入刀具的刀片。因此,可以将焊接喷嘴的移动距离设置为短距离。还可以紧凑地设置刀具侧辊单元和刀具(以便压缩与刀具的旋转中心轴线有关的空隙)。
另外,在具有上述结构的喷嘴净化器中,刀具的每个刀片均可以包括内周边侧切割刀片和起动部侧切割刀片,其中,内周边侧切割刀片可以朝向焊接喷嘴的内周边表面插入,以去除附着在焊接喷嘴内周边表面的溅射物,起动部侧切割刀片在刀片已经完全插入到焊接喷嘴中的位置处与气体喷嘴的末端表面相接触,以去除附着在焊接喷嘴的末端表面上的溅射物。
在本发明的喷嘴净化器中,由于起始部侧切割刀片用作用以调节焊接喷嘴在插入方向上的移动的制动器,所以起始部侧切割刀片可以防止焊接喷嘴在插入方向上的过度移动。因此,可以将焊接喷嘴精确定位在溅射物去除位置处。在具有上述结构的喷嘴净化器中,不仅可以通过内周边侧切割刀片来去除附着在焊接喷嘴内周边表面上的溅射物,还可以通过起始部侧切割刀片来去除附着在焊接喷嘴末端上的溅射物。
可以理解的是,本发明的前述概括的描述和以下详细的描述都是示例性和说明性的,旨在提供对要求保护的本发明的进一步的解释。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的优选实施例,其实例在附图中示出。在所有可能的情况下,在所有附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部件。
参照图1至图3,示出了根据本发明示例性实施例的喷嘴净化器10。喷嘴净化器10包括净化器本体(body)11,以及用于支撑净化器本体11的支撑框架(support frame)13。为了消减(absorb)水平位置偏差(以允许净化器本体11水平移动),通过多个减震器(dampers)12将净化器本体11连接至支撑框架13(图1和图2),其中,减震器12分别设置在净化器本体11外围上的多个区域(例如,三个区域)处。在示出的实施例中,由马达外壳(motor housing)来作为支撑框架13。在这种情况下,支撑框架13覆盖驱动装置(driving mechanism)15。另外,在示出的实施例中,减震器12介于支撑框架13与净化器本体11的安装底座(installation base)20之间。将在随后描述安装底座20。
如图1至图5所示,净化器本体11包括刀具61。驱动装置15也包含在净化器本体11中,以使刀具61旋转。净化器本体11进一步包括导向装置43,该导向装置用于引导焊接喷嘴2以使该焊接喷嘴2相对于刀具61是中心对准的(centered)。在示出的实施例中,焊接喷嘴2可垂直移动。将会结合焊接喷嘴2的末端的方向对应于向下方向的情况给出与示出的实施例相关的如下描述。在结合示出的实施例的如下描述中,还将向前或向后的方向(即,纵向方向)限定为使得支架(support)31(将在随后描述)的开口方向的起始侧对应于向后的方向。还将会结合其中垂直于支架31开口方向的方向对应于横向方向的情况给出描述。
焊接喷嘴2安装在焊接枪(welding torch)1的末端,该焊接枪由焊接机械手的机械臂固定。如图1所示,焊接喷嘴2具有双管结构,该双管结构包括外部气体喷嘴(outer gas nozzle)3和内部线喷嘴(inner wire nozzle)4。
如图4和图6所示,刀具61包括安装在刀具61下端部的连接部62。连接部62具有基本上为圆柱形的形状,并被连接至气动马达(air motor)16(将在随后描述)的驱动轴。刀具61还包括大直径部63和两个平板部(flat plate portions)67,其中,大直径部63设置在连接部62上方、刀具61起始部处,并具有基本上为截头圆锥体的形状,平板部67设置在刀具61的上端部,因此平板部67从大直径部63向上延伸,并且具有平板形状。在示例性实施例中,刀具61被设置成使其旋转中心轴线C1在垂直方向上延伸。平板部67分别形成在关于旋转中心轴线C1点对称的位置处。平板部67被构造成使得它们的外围表面彼此相反且具有基本上为半圆形的形状,它们的内表面彼此相对且具有竖直平面形状。平板部67具有由其外围表面限定的外径D1(图7),因此该外径D1与气体喷嘴3的内径d1(图12)基本相等而小于大直径部63的上部表面63a的外径D2(图4),以使得平板部67能够被插入到气体喷嘴3中,以及然后通过内周边侧切割刀片(inner-periphery-side cuttingblades)70a(将会在随后描述)来剥落附着在气体喷嘴3的内周边表面3a的溅射物S。平板部67在其上端部67c附近的外围表面处倾斜以使其具有锥形形状。在平板部67的上端部67c附近设置连接增强部(Connection reinforcing portions)68,以连接平板部67,并从而当平板部67在其上端部67c处彼此隔开时防止平板部67变形(例如平板部彼此背离)。在示出的实施例中,连接增强部68具有弧形形状,以使其外围表面与平板部67的外围表面是连续的。
当气体喷嘴3被插入到限定在平板部67之间的空隙中时,大直径部63接触气体喷嘴3的末端表面3b(图10)。在示出的实施例中,上部表面63a的外径D2基本上等于气体喷嘴3的外径D3(图12)。即,在示出的实施例中,当气体喷嘴3的末端表面3b接触大直径部63的上部表面63a时,焊接喷嘴2位于溅射物去除位置(sputter removing position)P(图9)处。开口槽(Cut-out grooves)64设置在大直径部63处。通过在大直径部63的上表面处挖去大直径部63来形成开口槽64,以使得开口槽64从平板部67的相应内表面延伸,并具有基本上为半圆形的形状。开口槽64被形成得在垂直于刀具61的旋转中心轴线C1的方向上延伸。在大直径部63中还形成有贯通孔(through hole)65,以使贯通孔65连接至连接部62(图4和图12)。即,在示出的实施例中,在气体喷嘴3的末端表面3b与大直径部63的上部表面63a相接触的情况下,连接至贯通孔65的开口槽64限定了具有基本上为半圆形横截面的开口。示出的实施例具有这样一个结构,在该结构中,用于驱动气动马达16的空气A2被强制流向刀具61。当刀具61旋转时,空气A2通过贯通孔65填充气体喷嘴3。因此,从气体喷嘴3的内周边表面3a和末端表面3b去除的溅射物S连同空气A2一起通过开口槽64被向外排放(图13)。
在示出的实施例中,刀具61包括刀片70,每个刀片均设置在每个开口槽64的端部边缘和每个平板部67处。每个刀片70包括内周边侧切割刀片70a和起动部侧切割刀片(start-portion-sidecutting blade)70b,其中内周边侧切割刀片70a用来去除附着在气体喷嘴3的内周边表面3a上的溅射物S,起动部侧切割刀片70b用来去除附着在气体喷嘴3的末端表面3b上的溅射物S。在示出的实施例中,通过边缘67d来提供内周边侧切割刀片70a,其中边缘67d是布置在刀具61上端部处的每个平板部67的外围布置的边缘之一,即,刀具61的边缘中在旋转方向上前面的一个边缘,且在连接增强部68之下垂直延伸。通过每个开口槽64的端部边缘64a中在旋转方向上的前端的一个边缘来提供起动部侧切割刀片70b,其中,开口槽64在大直径部63的上部表面63a处,大直径部63布置在刀具61的起始部处。
在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,刀具61设置在刀具侧空隙SC之下,且在刀具侧空间SC附近,其中,刀具侧空间SC限定在构成刀具侧辊单元52的导向辊53的小直径部54之间。随后将描述导向辊53。具体地,刀具61被设置成使得每个刀片70的上端部基本上与这样一个位置对准,在该位置处导向辊53的小直径部54彼此接近。更具体地,在示出的实施例中,刀具61被设置成使得每个平板部67的外围侧倾斜表面(outer-periphery-side inclinedsurface)67e的起始部67f(下端部),即,平板部67的上端部67c,位于连接小直径部54的中心的线CL上(图7),其中,每个平板部67位于相应刀片70的上端部附近。
如图1和2所示,驱动装置15包括作为其驱动马达的气动马达16。驱动装置15还包括操作阀(operator valve)21以控制气动马达16的驱动操作。在示出的实施例中,气动马达16其下部容纳(received)在作为马达外壳的支撑框架13中,并安装于设置在支撑框架13上方的安装底座20上。安装底座20具有平板形状。气动马达16还包括连接至刀具61的驱动轴(未用参考标号标示),以使刀具61旋转。在气动马达16附近,形成有空气通道(未示出)以引导通过空气通道18引导的空气A2流向刀具61。空气通道18设置在支撑框架13中。空气通道17也设置在支撑框架13中。空气通道17和18延伸至气动马达16的下部。空气通道17连接空气操作阀21和气动马达16,以将空气A1引导至气动马达16,其中,该空气A1将用来驱动气动马达16。空气通道18从气动马达16延伸,以将空气A2引导至刀具61,其中,该空气A2用来驱动气动马达16。
如图1中所示,空气操作阀21设置在刀具61的后面,并在连接壁29的正面与连接壁29相邻。随后将描述连接壁29。具体地,在示出的实施例中,空气操作阀21根据微机械阀(micromechanicalvalve)22的触发操作来控制气动马达16的驱动操作。微机械阀22组成用于气动马达16的启动开关(start switch)。微机械阀22设置在移动辊53M的后面,其中,移动辊53M包含在导向装置43的刀具侧辊单元52中。随后将描述移动辊53M。微机械阀22包括起动部件(actuating member)23,该起动部件23设置为在起动部件23的上端部被可枢转(pivotally)支撑的情况下垂直倾斜,以使得起动部件23的下端部指向移动辊53M。起动部件23位于移动辊53M移动得与固定辊53R分离的移动范围内。当移动辊53M逆着作为推动装置的盘簧58(将在随后描述)的向后移动时,随着焊接喷嘴2被插入,微机械阀22与移动辊53M接触,从而微机械阀22移动以便向后引导(directed)下端部23a。当微机械阀22接触移动辊53M时,该微机械阀被接通。微机械阀22通过供气软管(未示出)与空气操作阀21连接。当微机械阀22的起动部件23被接通时,空气进入空气操作阀21,从而打开空气操作阀21的一个阀部件(未示出)。因此,在这种情况下,空气A1通过空气通道17被供给气动马达16,从而引起气动马达16使刀具61旋转。
如图1和2所示,在空气操作阀21附近,设置有机械阀24。机械阀24从空气操作阀21的上表面向上突出,以便与包含在支架31中的一个辊支撑板26的下表面相接触。随后将描述辊支撑板26。如随后将要描述的,随着支架31连同导向装置43一起相对于连接壁29向上旋转,当机械阀24与辊支撑板26的接触被解除时,机械阀24操作结束。当机械阀24如上述操作时,切断了对空气操作阀21的空气供应,从而防止了气动马达16的故障。
如图1和图4所示,圆柱形覆盖部件27安装在安装底座20的上表面,以覆盖刀具61周围的区域。覆盖部件27由透明的聚碳酸酯或者丙烯酸树脂制成,从而使得用户能够看到刀具61。覆盖部件27用来封闭限定在安装底座20与支架31的盖罩部件(lid member)32(将在随后描述)之间的间隙。在示出的实施例中,基本上为圆形的槽20a设置在安装底座20的上表面处。通过使安装底座20的上表面成凹面来形成槽20a,以使安装底座20的凹形上表面部分具有与覆盖部件27的外部形状相对应的形状。覆盖部件27位于槽20a上。
如图1、图2和图4所示,使用连接壁29和两个支撑棒28将支撑导向装置43的支架31安装在安装底座20上方,其中,支撑棒28安装在支架31的相对横向端附近、支架31的前端处,连接壁29安装在支架31的后端处并垂直延伸。在示出的实施例中,支架31包括盖罩部件32,盖罩部件32水平设置在导向装置43之下,并具有基本上为圆形板的形状。支架31还包括两个辊支撑板(rollersupport plates)36,其中,两个辊支撑板36从盖罩部件32的上表面向上突出,并被设置成彼此侧向平行。辊支撑板36分别支撑构成导向装置43的导向辊45和53。随后将描述导向辊45和53。每个辊支撑板36均纵向延伸,以使其后端向后突出得超过盖罩部件32。在示出的实施例中,在支架31中,由盖罩部件32的前端附近的支撑棒28的上端部来支撑盖罩部件32的下表面,并且每个辊支撑板36在其向后的下端部处利用连接轴39被可旋转地连接至连接壁29的上端部。使用安装螺钉(mounting screws)34将盖罩部件32连接至支撑棒28。在示出的实施例中,当通过安装螺钉34的分离来解除盖罩部件32与支撑棒28之间的连接时,支架31可连同导向装置43相对于连接壁29绕着连接轴38旋转,以便向上引导支架31的前端,从而可以打开支架31。
在盖罩部件32的下表面处形成有基本上为圆形的突起32a,以使其与覆盖部件27相对应。突起32a稍微向覆盖部件27的下表面突出,从而插入覆盖部件27的内部。同时,设置安装底座20的槽20a和盖罩部件32的突起32a是为了尽可能地防止覆盖部件27的下端部表面与安装底座20的上表面之间以及覆盖部件27的上端部表面与盖罩部件32的下表面之间的间隙的形成。贯通孔33形成在盖罩部件32的中心部附近,以允许通过其插入刀具61。辊支撑板36之间的间距被设定为这样一个距离,该距离允许刀具侧辊单元52的每个导向辊53被设置在辊支撑板36之间。
如图6所示,导向装置43包括沿着旋转中心轴线C1(在示出的实施例中,垂直方向)彼此相邻设置的插入侧辊单元44和刀具侧辊单元52。插入侧辊单元44设置在插入起始区(在示出的实施例中为上部区),其中,在该插入起始区执行焊接喷嘴2的插入。刀具侧辊单元52设置在这样一个区域中,在该区域中布置有刀具61,并且还布置有沿焊接喷嘴2的插入方向所插入的焊接喷嘴2的前部(leading portion)(在示出的实施例中为下部)。
在示出的实施例中,插入侧辊单元44包括一对导向辊45,其中,在刀具61的旋转中心轴线C1的相对侧面彼此侧向相对来设置这对导向辊45,以便当自由旋转时,每个导向辊45的轴向方向平行于一个纵向方向,该纵向方向垂直于刀具61的旋转中心轴线C1。在示出的实施例中,每个导向辊45沿纵向方向设置在接收槽(receiving groove)37内,其中,通过以矩形形状切割相应一个辊支撑板36的上端部来形成接收槽37。每个导向辊45还通过套管(bush,未示出)轴颈支撑在支撑轴49上,以便可自由旋转。每个导向辊45具有基本上为沙漏形的结构,该沙漏形结构包括基本上为圆柱形的小直径部46和两个大直径部47,这两个大直径部47设置在小直径部46的相对轴向端部(相对的纵向端)处,并且具有从小直径部46逐渐增大的直径。焊接喷嘴2从上侧被插入到限定在导向辊45的小直径部46之间的插入侧空隙(insertion-side space)SI中。此时,导向辊45将焊接喷嘴2引导至刀具61。具体地,导向辊45被设置成使得它们相对于刀具61的旋转中心轴线C1点对称,并且连接小直径部46的轴向中心的线穿过刀具61的旋转中心轴线C1。
在示出的实施例中,导向辊45被设置成使得小直径部46之间的插入侧空隙SI的开口宽度L2基本上等于包含在焊接喷嘴2中的气体喷嘴3的外径D2(图4)。具体地,导向辊45的小直径部46之间的插入侧空隙SI的开口宽度L2被设置为稍微大于气体喷嘴3的外径D2(在示出的实施例中,约大0.2mm),从而允许焊接喷嘴2顺利地插入到插入侧空隙SI中。在示出的实施例中,每个导向辊45被容纳在相应的接收槽37中,以使得其中心轴线(相应的支撑轴49的中心)在厚度方向上从相应的辊支撑板36的中心向内移动(图4)。每个导向辊45的大直径部47均具有从相应的小直径部46逐渐增大的直径,从而,当焊接喷嘴2被插入到小直径部46之间的插入侧空隙SI时,沿导向辊45的轴向上将焊接喷嘴2引导至小直径部46上的中心位置附近(纵向方向上的中心位置附近)。具体地,在示出的实施例中,每个大直径部47具有相对于轴向约45°的倾角α(图8),当在刀具61的旋转中心轴线C1的方向(垂直方向)上观察时,从相应小直径部46的横截面侧向突出的大直径部47的突出量(protrusion amount)约等于小直径部46之间的插入侧空隙SI的开口宽度L2的1/3,因此大直径部47基本上与气体喷嘴3的外围表面3c相一致。在示出的实施例中,每个大直径部47被如此构成,即,当从垂直方向看时,其外端部基本上与包含在刀具侧辊单元52中的相应导向辊53的小直径部54的轴向端部对准(图8)。
刀具侧辊单元52包括一对导向辊53,这对导向辊53设置在插入侧辊单元44与盖罩部件32之间,其中,盖罩部件32邻近于插入侧辊单元44且位于插入侧辊单元44之下。导向辊53被设置成在刀具61的旋转中心轴线C1的相对侧面处彼此纵向相对,从而,在自由旋转时,每个导向辊53的轴向平行于一个横向方向,其中,该横向方向垂直于刀具61的旋转中心轴线C1。每个导向辊53横向延伸,以便通过辊支撑板36将其悬置。每个导向辊53还通过套管(bush,未示出)轴颈支撑在支撑轴57上,以便其相对于辊支撑板36自由旋转。即,刀具侧辊单元52和插入侧辊单元44,以便被设置成使得相对的导向辊53的设置方向(arrangement direction)与相对的导向辊45的设置方向彼此垂直。
与每个导向辊45类似,组成刀具侧辊单元52的每个导向辊53具有基本上为沙漏形的结构,该沙漏形结构包括一个圆柱形小直径部54和两个大直径部55,这两个大直径部55设置在小直径部54的相对的轴向端部(相反的纵向端部)处,并具有从小直径部54逐渐增加的直径。焊接喷嘴2从上侧被插入到限定在导向辊53的小直径部54之间的刀具侧空隙SC中。此时,导向辊53将焊接喷嘴2引导向刀具61。导向辊53被设置成使得连接小直径部54的轴向中心的线穿过刀具61的旋转中心轴线C1。在示出的实施例中,组成刀具侧辊单元52的每个导向辊53的小直径部54具有大于插入侧辊单元44中的每个导向辊45的小直径部46的外径。在示出的实施例中,如上所述,刀具61被设置在刀具侧空隙SC中,其中,刀具侧空隙SC限定在导向辊53的小直径部54之间,导向辊53组成刀具侧辊单元52。刀具61被设置成使得每个刀片70的顶端(上端)均位于这样一个位置,在该位置上小直径部54彼此最为接近(图7)。
在示出的实施例中的刀具侧辊单元52中,设置在正面(frontside)的导向辊53由固定辊53R组成,设置在后面(rear side)的导向辊53由移动辊53M组成。移动辊53M可在垂直于刀具61的旋转中心轴线C1的纵向方向上移动得与固定辊53R相隔开。移动辊53M被安装得处于一直由推动装置(urging means)推动的状态,从而当焊接喷嘴2被插入到小直径部54R和54M之间的刀具侧空隙SC中时,使得气体喷嘴3的外围表面3c与固定辊53R的小直径部54R的接触。具体地,如图5和图7所示,其上轴颈支撑有移动辊53M的支撑轴57M被插入到插入孔36a中,以使得支撑轴57M可在插入孔36a内纵向移动,其中,插入孔36a以纵向伸长的圆形形式穿透每个辊支撑板36形成。通过设置在纵向方向上作为推动装置的盘簧58分别将支撑轴57M的相对端部与支撑轴57R的相对端部连接(图5),其中,移动辊53M轴颈支撑在支撑轴57M上。根据这种连接,移动辊53M被设置成使其与固定辊53R隔离开,然后通过盘簧58的推力(urging forces)(可向前和向后移动)使移动辊53M返回至固定辊53R。
同时,在示出的实施例中,在其上轴颈支撑有移动辊53M的支撑轴57M接触插入孔36a前端表面(朝向固定辊53R设置的表面)的情况下,刀具61的旋转中心轴线C1与移动辊53M的小直径部54M的外围表面之间的间距L4被设置为小于刀具61中的平板部67外围表面的半径r1(图7)。由于这个原因,在示出的实施例中,在刀具61被插入到固定辊53R的小直径部54R与移动辊53M的小直径部54M之间的刀具侧空隙SC中的情况下,在纵向方向上,其上轴颈支撑有移动辊53M的支撑轴57M位于与插入孔36a中心的基本相对应的位置。另外,通过盘簧58的推力,移动辊53M的小直径部54M始终与刀具61中的相应平板部67的外围表面接触。在示出的实施例中,刀具61的旋转中心轴线C1与固定辊53R的小直径部54R的外围表面之间的间距基本上等于刀具61中的平板部67的外围表面的半径r1。
在示出的实施例中,在移动辊53M与固定辊53R隔开最大距离(即,其上轴颈支撑有移动辊53M的支撑轴57M接触插入孔36a的后端表面)的情况下,固定辊53R的小直径部54R与移动辊53M的小直径部54M之间的刀具侧空隙SC的开口宽度L3被设置为稍微大于焊接喷嘴2中的气体喷嘴3的外径D3(图7)。具体地,在其上轴颈支撑有移动辊53M的支撑轴57M接触插入孔36a的后端表面的情况下,固定辊53R的小直径部54R与移动辊53M的小直径部54M之间的刀具侧空隙SC被设置为基本上等于插入侧辊单元44的小直径部46之间的插入侧空隙SI的开口宽度L2,而稍微大于气体喷嘴3的外径D3(在示出的实施例中,约大0.2mm)。
与插入侧辊单元44相似,在刀具侧辊单元52中,每个导向辊53(固定辊53R和移动辊53M)的大直径部55具有从相应小直径部54的直径逐渐增大的直径,从而,当焊接喷嘴2被插入到小直径部54之间的刀具侧空隙SC中时,沿导向辊53的轴向将焊接喷嘴2引导至小直径部54的中心位置附近(纵向方向上中心位置附近)。具体地,在示出的实施例中,与插入侧辊单元44中的每个导向辊45的大直径部47相似,每个大直径部55具有相对于轴向方向约45°的倾角β(图8),当在刀具61的旋转中心轴线C1的方向上(垂直方向)观察时,从相应小直径部54的横截面纵向突出的大直径部55的突出量等于随气体喷嘴3的插入而彼此隔离开的小直径部54之间的刀具侧空隙SC的开口宽度L3的约1/3,因此大直径部55与气体喷嘴3的外围表面3c基本上一致。在示出的实施例中,每个大直径部55被构造成,当从垂直方向看时,其外端部定位得靠近于包含在插入侧辊单元44中的相应导向辊45的小直径部46的轴向端部。
即,在示出的实施例中的导向装置43中,当沿平行于刀具61的旋转中心轴线C1的方向(即,垂直方向)看时(图8),插入侧辊单元44中的导向辊45的大直径部47与刀具侧辊单元52中的导向辊53的大直径部55彼此重叠。由于这个原因,在示出的实施例中的导向装置43中,当沿平行于刀具61的旋转中心轴线C1的方向看时,插入到刀具侧辊单元52的导向辊53的小直径部54之间刀具侧空隙SC中的焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的整个外围区由基本上形成八边形的内周边表面(即,插入侧辊单元44中的导向辊45的大、小直径部47、46以及刀具侧辊单元52中的导向辊53的大、小直径部55、54的内部表面)包围。
在操作示出的实施例中的喷嘴净化器10时,在执行预定时间的气弧焊接工艺之后,焊接机械手将安装在焊接枪1末端的焊接喷嘴2的轴向方向对准垂直方向,将焊接喷嘴2定位在导向装置43上方,然后将焊接喷嘴2降低至溅射物去除位置P。在相对于刀具61而中心对准的状态下,当焊接喷嘴2由导向装置43引导其向下移动而位于溅射物去除位置P时,旋转刀具61旋转以去除附着在气体喷嘴3的内周边表面3a和末端表面(tip surface)3b上的溅射物S。去除的溅射物S连同空气A2一起从设置在刀具61处的开口槽64中被排放到一个空隙中,该空隙由设置在刀具61周围的安装底座20、覆盖部件27和盖罩部件32所包围(图13)。
在操作示出的实施例中的喷嘴净化器10时,焊接喷嘴2的前端(leading end)2a首先被插入到插入侧辊单元44中的导向辊45的小直径部46之间的插入侧空隙SI中,然后沿着焊接喷嘴2的轴向方向在对应于喷嘴前端的方向上(在示出的实施例中为向下方向)移动。此时,焊接喷嘴2在相对于刀具61中心对准的状态下,由插入侧辊单元44的导向辊45和刀具侧辊单元52的导向辊53引导,以使其移动至溅射物去除位置P。在这种状态下,将刀具61的刀片70插向焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的内周边表面3a。具体地,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,构成插入侧辊单元44的每个导向辊45和构成刀具侧辊单元52的每个导向辊53均包括具有圆柱形形状的相应小直径部46、54以及相应成对的大直径部47、55,并且大直径部47、55从相应小直径部46、54的轴向相对端(axialopposite ends)延伸并具有从相应小直径部46、54逐渐增大的直径。另外,小直径部46之间的空隙(插入侧空隙SI)和小直径部54之间的空隙(刀具侧空隙SC)被设置为基本上等于焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的外径D3。
因此,当使焊接喷嘴2移动以将其插入到插入侧辊单元44中的导向辊45的小直径部46之间的插入侧空隙SI中时,由每个小直径部46的外围表面46a在与相应导向辊45的轴向交叉(垂直)的横向方向上调节焊接喷嘴2的插入方向,从而,即使焊接喷嘴2被插入得使得中心(轴向中心)C2相对于刀具61的旋转中心轴线C1倾斜(如图9A和10A所示),在与导向辊45的轴向方向相对应的纵向方向上,焊接喷嘴2也可以通过大直径部47沿与小直径部46轴向方向相对应的纵向方向被引导至小直径部46上的中心位置附近。因此,在插入侧空隙SI中,焊接喷嘴2被设置成使得中心(轴向中心)C2与刀具61的旋转中心轴线C1成一直线。
其后,使焊接喷嘴2移动以将其插入到刀具侧辊单元52中的导向辊53的小直径部54之间的刀具侧空隙SC中。此时,由每个小直径部54的外围表面54a在与相应导向辊53的轴向方向交叉(垂直)的纵向方向上调节焊接喷嘴2的插入方向,从而,即使焊接喷嘴2被插入得使得中心(轴向中心)C2相对于刀具61的旋转中心轴线C1倾斜(如图9B和10B所示),在与导向辊53的轴向方向相对应的横向方向上,焊接喷嘴2也可以通过大直径部55沿与小直径部54轴向方向相对应的横向方向被引导至小直径部54上的中心位置的附近。因此,甚至在刀具侧空隙SC中,焊接喷嘴2被设置成使得中心(轴向中心)C2与刀具61的旋转中心轴线C1成一直线。当焊接喷嘴2的前端3a被插入到刀具侧辊单元52中的导向辊53的小直径部54之间的刀具侧空隙SC中时,在焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2与刀具旋转中心轴线C1成一直线的情况下,焊接喷嘴2沿刀具61的旋转中心轴线C1的方向(垂直方向)穿过形成在彼此隔开的两个区域中的插入侧空隙SI和刀具侧空隙SC。结果,焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2被设置为与刀具61的旋转中心轴线C1共轴且平行。因此,焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2与刀具61的旋转中心轴线C1中心对准。
换句话说,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,焊接喷嘴2沿刀具61旋转中心轴线C1的方向(垂直方向)被插入到形成在彼此隔离的两个区域处的插入孔(包含大直径部47之间的空隙的小直径部46之间的空隙以及包含大直径部55之间的空隙的小直径部54之间的空隙)中。从而,焊接喷嘴2与两个插入孔的轴向轴中心对准,并因此与刀具61的旋转中心轴线C1中心对准。当然,在示出的实施例中,由于构成插入侧辊单元44和刀具侧辊单元52并形成插入孔边缘的导向辊45和53被设置为可自由旋转,所以当由插入孔引导焊接喷嘴2时,施加至焊接喷嘴2的阻力很小。另外,也防止了由导向辊45和53引起的焊接喷嘴2的变形。因此,可以顺利地将焊接喷嘴2引导至刀具61。
特别地,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,由于焊接喷嘴2穿过彼此相对设置的一对导向辊45中的小直径部46之间的空隙和彼此相对设置的一对导向辊53中的小直径部54之间的空隙,因此防止在焊接喷嘴2的插入期间焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2相对于刀具61的旋转中心轴线C1的摇晃。在示出的实施例中,如图8所示,插入侧辊单元44和刀具侧辊单元52沿着刀具61的旋转中心轴线C1彼此相邻地设置,在插入侧辊单元44和刀具侧辊单元52中,相对的导向辊45的设置方向与相对的导向辊53的设置方向彼此垂直。从而,通过仅包括两部分(即,插入侧辊单元44和刀具侧辊单元52)的简单结构,就可以可靠地防止焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2的摇晃。当在保持焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2与刀具61的旋转中心轴线C1中心对齐的同时使焊接喷嘴2移动至溅射物去除位置P时,刀片70可被插入到焊接喷嘴2中。特别地,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,当沿平行于刀具61的旋转中心轴线C1的方向看时,焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的整个外围区由基本上形成八边形的内周边表面(即,插入侧辊单元44和刀具侧辊单元52中的导向辊45和53的小直径部46和54以及大直径部47和55的内周边表面)所包围。因此,可以更可靠地防止在中心对准(centering)之后焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2的摇晃。
结果,在焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2相对于刀具61的旋转中心轴线C1高度精确中心对准的情况下,仅通过将焊接喷嘴2插入到插入侧辊单元44中的导向辊45的小直径部46之间的插入侧空隙SI中,然后向下移动焊接喷嘴2以便更深地插入焊接喷嘴2,就可以在将刀具61的刀片70插向内周边表面3a的同时将焊接喷嘴2定位在溅射物去除位置P处(图9C和10C)。然后,通过使刀具61旋转就可以从焊接喷嘴2的内周边表面3a将溅射物S剥落(图12和13)。
因此,可以简单地构造示出的实施例中的喷嘴净化器10,并可以容易地实现焊接喷嘴2和刀具61的中心对准。
同时,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,甚至在一定范围内(该范围为可以将焊接喷嘴2插入到插入侧空隙SI的范围)已经水平移动焊接机械手的情况下,当焊接机械手向下移动焊接喷嘴以将焊接喷嘴2插入到导向装置43中时,这样的水平位置偏差可以由设置在净化器本体11和支撑框架13之间的减震器12来消减(absorb)。因此,可以有效地去除附着在焊接喷嘴2上的溅射物S。
同样,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,刀具侧辊单元52的一个导向辊53由移动辊53M组成,而刀具侧辊单元52的另一个导向辊53由固定辊52R组成。在垂直于刀具61的旋转中心轴线C1的纵向方向上,移动辊53M可以移动得与固定辊53R相隔开。移动辊53M被安装得处于一种状态,在该状态中,当焊接喷嘴2被插入到小直径部54之间的刀具侧空隙SC中时,由作为推动装置的盘簧58一直推动移动辊53M,从而引起焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的外围表面3c与固定辊53R的小直径部54R接触。因此,当将焊接喷嘴2的前端2a插入到刀具侧辊单元52中的导向辊53的小直径部54之间的刀具侧空隙SC中时,即使焊接喷嘴2的移动方向可能稍微偏离刀具61的旋转中心轴线C1,移动辊53M首先向后移动得与固定辊53R相隔开,然后朝向固定辊53R推动焊接喷嘴2以使得外围表面3c与固定辊53R的小直径部54R的外围表面54a接触。因此,可以进一步提高在固定辊53R的基础上焊接喷嘴2相对于刀具61的中心对准的精度。
当然,如果不考虑这种情况,组成刀具侧辊单元的两种导向辊都可以由固定辊组成。在示出的实施例中,虽然仅在刀具侧辊中设置有移动辊,但是组成插入侧辊单元的导向辊之一也可以由移动辊组成。
同样,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,作为用于使刀具61旋转的驱动装置的气动马达16包括微机械阀22,该微机械阀22作为启动开关以启动刀具61的旋转。该微机械阀22设置在移动辊53M的后面。用来接通(switch on)微机械阀22的起动部件23位于一个移动范围内,该移动范围为移动辊53M移动得与固定辊53R相隔开的范围。随着焊接喷嘴2被插入到刀具侧辊单元52的小直径部54R和54M之间的刀具侧空隙SC中,在移动辊53M逆着盘簧58与固定辊53R相隔开时,由移动辊53M按压起动部件23,从而接通微机械阀22。即,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,当起动部件23接触移动辊53M时,其将微机械阀22接通,从而启动了刀具61的旋转。因此,与使用无触点型(non-contacttype)开关的情况相比,上述开关可以方便并精确地操作而不会受到去除的溅射物的影响,并且保持高的耐用性。
当然,如果不考虑这种情况,可以将用于驱动装置的启动开关构造成使其与移动辊的移动并无关联。在这种情况下,可以使用无触点型开关。启动开关并不限于微机械阀。可以使用典型的限位开关(limit switch)作为启动开关。
另外,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,刀具61设置在刀具侧辊单元52的小直径部54之间,以便每个刀片70的末端端部(上端)位于一个位置,在该位置上刀具侧辊单元52的导向辊53的小直径部54彼此最接近。因此,一旦完成焊接喷嘴2的中心(轴向中心)C2相对于刀具61的旋转中心轴线C1的中心对准,就可以立即将刀具61的刀片70插向焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的内周边表面3a。因此,可以将焊接喷嘴2的移动距离设置为短距离。还可以紧凑地设置刀具侧辊单元52和刀具61(以压缩与刀具61的旋转中心轴线C1有关的空隙)。如果不考虑这样的情况,就没有必要将刀具安装在刀具侧辊单元的本体中限定的空隙中。在这种情况下,可以将刀具安装在与刀具侧辊单元隔离开的位置处(如示出的实施例中设置在刀具侧辊单元之下的区域)。
另外,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,刀具61的每个刀片70包括内周边侧切割刀片70a和起动部侧切割刀片70b,其中,内周边侧切割刀片70a用来去除附着在焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的内周边表面3a上的溅射物S,起动部侧切割刀片70b用来去除附着在焊接喷嘴2(气体喷嘴3)的末端表面3b上的溅射物S。起动部侧切割刀片70b被设置成在刀片70已被完全插入到焊接喷嘴2的位置处来接触气体喷嘴3的末端表面3b。即,在示出的实施例的喷嘴净化器10中,由于起动部侧切割刀片70b作为用以在插入方向上调节焊接喷嘴2的移动的制动器(stopper),所以刀具61中的每个刀片70的起动部侧切割刀片70b可以防止焊接喷嘴2在插入方向上的过度移动。因此,可以将焊接喷嘴2精确定位在溅射物去除位置P处。在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,不仅可以通过内周边侧切割刀片70a来去除附着在气体喷嘴3的内周边表面3a上的溅射物,还可以通过起动部侧切割刀片70b来去除附着在气体喷嘴3的末端表面3b上的溅射物。当然,如果不考虑这样的情况,可以将不包括起动部侧切割刀片的结构用于刀具。同时,在示出的实施例中,虽然刀具61具有包含两个平板部67的双刀片结构,但刀具61的结构并不限于此。也可以使用具有单刀片结构的刀具,其中,单刀片结构具有一个平板部。
同时,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,用于每个导向辊45和53的结构包括一个小直径部46或54和两个大直径部47或55,其中,小直径部46或54具有外径恒定的圆柱形形状,大直径部47或55的直径分别从小直径部46或54的相对端部增大。当然,也可以使用其他的结构。例如,在每个导向辊的结构中,虽然小直径部的直径随着小直径部从每个大直径部延伸至小直径部的中心逐渐减小,但小直径部在轴向方向上可具有在其中心处最小化的直径,因此与小直径部的轴线垂直的方向上的小直径部的横截面轮廓具有半弧形形状。然而,具有包括一个小直径部和两个大直径部(其中,小直径部具有外径恒定的圆柱形形状,两个大直径部的直径分别从小直径部的相对端部增大)的上述结构的导向辊是优选的,因为可以很容易地制造上述结构的导向辊。另外,在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,导向装置43被构造成包括两部分的辊单元,即,插入侧辊单元44和刀具侧辊单元52。然而,导向装置可被构造成包括具有更多部分(例如,三部分)的辊单元。
同样,在示出的实施例中的喷嘴净化器10被构造成用于将由刀具61去除的溅射物S连同空气A2一起从设置在刀具61处的开口槽64向外排放。在这种情况下,由于刀具61由透明的覆盖部件27所覆盖,所以可以防止溅射物激烈散射。在示出的实施例中的喷嘴净化器10中,可以将支架31同导向装置43一起打开。在这种连接中,用于操作气动马达16的空气操作阀21安装有机械阀24,以在支架31打开时关闭空气操作阀21。因此,即使当移动辊53M在支架31打开的状态下移动从而按压微机械阀22的起动部件23时,起动部件23也不会被接通。因此,在这种情况下,空气A1不会被供应到气动马达16中。因此,可以防止气动马达16的故障。
在不脱离本发明的精神和范围内可以作各种修改及变形,这对于本领域的技术人员而言是显而易见的。因此,本发明意在涵盖在所附权利要求及其等同替换的范围内对本发明的修改和变形。