CN101712095B

CN101712095B - 双焊丝焊枪以及使用该双焊丝焊枪的双焊丝焊接装置

Info

Publication number: CN101712095B
Application number: CN200910175165.1A
Authority: CN
Inventors: 盐崎秀男; 野田裕纪; 上山智之
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: CN101712095A; JP2010082624A

Abstract

提供一种可以顺畅地进行双焊丝焊接的双焊丝焊枪以及使用其的双焊丝焊接装置。所述双焊丝焊枪是具备对位于焊接方向前方的第一焊丝(WA)及位于上述焊接方向后方的第二焊丝(WB)进行保持的焊丝保持机构(2)的双焊丝焊枪(A1)，焊丝保持机构(2)构成为可使第一焊丝(WA)及第二焊丝(WB)的前端间距离(L)可变。通过这样的结构，可以将焊丝(WA、WB)之间的前端距离(L)设定成适于焊接母材的板厚、焊接速度的大小，可以实现顺畅的双焊丝焊接。

Description

双焊丝焊枪以及使用该双焊丝焊枪的双焊丝焊接装置

技术领域

本发明涉及一种使用先行焊丝和后行焊丝进行焊接的双焊丝(twowire)焊枪以及使用该双焊丝焊枪的双焊丝焊接装置。

背景技术

使用消耗电极焊丝和填充焊丝的双焊丝焊接作为提高焊接速度，且使焊道美观的手法之一已经公知(例如，专利文献1)。图16表示现有的双焊丝焊接装置的一个例子。该图所示的双焊丝焊接装置使用了具备喷头91A、91B的双焊丝焊枪。通过喷头91A供应焊丝WA。另外，相对于焊丝WA从焊接方向后方通过喷头91B供应填充焊丝WB。

焊丝WA与焊接电源(省略图示)连接。该焊接电源在焊丝WA与焊接母材P之间施加电压。由此，产生从焊丝WA朝向焊接母材P的电弧92。供应装置(省略图示)以对应于电弧92的强度的速度输送焊丝WA。另一方面，通过输送装置(省略图示)向由电弧92产生的熔融池Mp输送填充焊丝WB。填充焊丝WB被熔融池Mp的热量熔化。结果是，通过熔融后的焊丝WA、填充焊丝WB以及焊接母材P以合金状态凝固而形成焊道Wp。

但是，例如，若焊丝WA与填充焊丝WB的距离过大，则填充焊丝WB从熔融池Mp偏离。在这种情况下，填充焊丝WB不能充分熔融，存在弯曲的可能。若焊丝WA与填充焊丝WB的距离过小，则存在喷头91A、92B彼此发生干涉或者上述双焊丝焊枪中保持喷头91A、91B的部分彼此发生的问题。这样，在双焊丝焊接中，对应于焊接母材P的板厚、焊接速度等焊接条件来适当设定焊丝WA、WB之间的距离显得非常重要。

【专利文献1】日本特开2006-175458号公报

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种可以顺畅地进行双焊丝焊接的双焊丝焊枪以及使用该双焊丝焊枪的双焊丝焊接装置。

由本发明的第一方面提供的双焊丝焊枪是一种具备对位于焊接方向前方的第一焊丝及位于上述焊接方向后方的第二焊丝进行保持的焊丝保持机构的双焊丝焊枪，其特征在于，上述焊丝保持机构构成为使上述第一焊丝及上述第二焊丝的前端间距离可变。

通过这样的结构，可以匹配于焊接条件适当设定上述前端间距离，可以顺畅地进行双焊丝焊接。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构以上述第一焊丝及第二焊丝相对倾斜的姿势保持上述第一焊丝及第二焊丝，使得越到上述第一焊丝及第二焊丝的前端，上述第一焊丝及第二焊丝之间的间隔越小。根据这样的结构，可以抑制用于保持上述第一焊丝及第二焊丝的部分彼此发生干涉，同时有利于缩小上述前端间距离。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构构成为在包含上述第一焊丝、第二焊丝及上述焊接方向在内的平面内可使上述第一焊丝及第二焊丝彼此相对旋转移动。根据这样的结构，上述前端间距离可以容易地扩大、缩小。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构具备第一附件和第二附件，所述第一附件使上述第一焊丝及第二焊丝在上述焊接方向上隔开间隔而对上述第一焊丝及第二焊丝进行保持，所述第二附件在比上述第一附件远离上述第一焊丝及第二焊丝的前端的位置处，使上述第一焊丝及第二焊丝在上述焊接方向上隔开间隔而对上述第一焊丝及第二焊丝进行保持，上述第一附件及第二附件可更换。根据这样的结构，不会使上述双焊丝焊枪的结构不当复杂化，就可以调整上述前端间距离。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构还具备：具有供上述第一焊丝插通的贯通孔且由绝缘材料构成的第一绝缘套筒以及具有供上述第二焊丝插通的贯通孔且由绝缘材料构成的第二绝缘套筒，上述第一附件与上述第一绝缘套筒及第二绝缘套筒嵌合。根据这样的结构，可以防止上述第一焊丝及第二焊丝由上述第一附件不当导通。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构具有：具有供上述第一焊丝插通的贯通孔且由绝缘材料构成的第一绝缘套筒；具有供上述第二焊丝插通的贯通孔且由绝缘材料构成的第二绝缘套筒；以及在包含上述第一焊丝、第二焊丝及上述焊接方向在内的平面内，保持上述第一绝缘套筒及第二绝缘套筒且使它们可相对旋转的第一附件。根据这样的结构，适于连续改变上述前端间距离。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构还具有：在比上述第一附件远离上述第一焊丝及第二焊丝的前端的位置处，以在上述焊接方向上隔开间隔的方式对上述第一焊丝及上述第二焊丝进行保持的第二附件。根据这样的结构，不会使上述双焊丝焊枪的结构不当复杂化，就可以调整上述前端间距离。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构还具有：能够在比上述第一附件远离上述第一焊丝及第二焊丝的前端的位置处调整上述第一焊丝及第二焊丝之间的距离的焊丝间距离调整机构。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝间距离调整机构具有：保持上述第一焊丝及第二焊丝且形成有朝向上述焊接方向的阴螺纹的第一及第二保持块；以及形成有与上述第一保持块及第二保持块拧合的阳螺纹的调整杆。根据这样的结构，可以连续且正确地设定上述第一焊丝及第二焊丝彼此所成的角度。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构构成为可使上述第一焊丝及第二焊丝彼此在上述焊接方向上相对并进移动。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构具备第一附件和第二附件，所述第一附件使上述第一焊丝及第二焊丝在上述焊接方向上隔开间隔而对上述第一焊丝及第二焊丝进行保持，所述第二附件在比上述第一附件远离上述第一焊丝及第二焊丝的前端的位置处，使上述第一焊丝及上述第二焊丝在上述焊接方向上隔开间隔而对上述第一焊丝及第二焊丝进行保持，上述第一附件及第二附件可更换。根据这样的结构，不会使上述双焊丝焊枪的结构不当复杂化，就可以调整上述前端间距离。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构具有：保持上述第一焊丝及第二焊丝且形成有朝向上述焊接方向的阴螺纹的第一保持块及第二保持块；以及形成有与上述第一保持块及第二保持块拧合的阳螺纹的调整杆。根据这样的结构，可以连续改变上述前端间距离。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构具备：供上述第一焊丝插通且形成有阳螺纹的由绝缘材料构成的第一绝缘套筒；供上述第二焊丝插通且形成有阳螺纹的由绝缘材料构成的第二绝缘套筒；以及形成有与上述第一绝缘套筒及第二绝缘套筒拧合，且越到上述第一焊丝及第二焊丝的前端相互间隔越小的两个阴螺纹的下附件。根据这样的结构，可以连续改变上述前端间距离。

在本发明优选的实施方式中，上述焊丝保持机构构成为可使上述第一焊丝及第二焊丝中至少任一方绕上述第一焊丝及第二焊丝延伸的方向进行偏心旋转运动。根据这样的结构，可以连续改变上述前端间距离。

由本发明的第二方面提供的双焊丝焊接装置的特征在于，其具备：由本发明的第一方面提供的双焊丝焊枪以及至少在上述第一焊丝与焊接对象物之间产生第一电弧的焊接电源。根据这样的结构，可以顺畅地进行双焊丝焊接。

参照附图对本发明其它的特征及优点进行进一步详细说明。

附图说明

图1是表示关于本发明的双焊丝焊接装置的系统结构图；

图2是表示基于本发明的第一实施方式的双焊丝焊枪的截面图；

图3是表示基于本发明的第一实施方式的双焊丝焊枪的截面图；

图4是表示关于本发明的双焊丝焊接装置的系统结构图；

图5是表示在基于本发明的第二实施方式的双焊丝焊枪中使用的下附件及绝缘套筒的分解立体图；

图6是表示基于本发明的第二实施方式的双焊丝焊枪的要部侧视图；

图7是表示基于本发明的第二实施方式的双焊丝焊枪的要部侧视图；

图8是表示基于本发明的第三实施方式的双焊丝焊枪的要部截面图；

图9是表示基于本发明的第四实施方式的双焊丝焊枪的要部侧视图；

图10是沿图9的X-X线的截面图；

图11是表示基于本发明的第四实施方式的双焊丝焊枪的要部侧视图；

图12是表示基于本发明的第五实施方式的双焊丝焊枪的要部侧视图；

图13是表示基于本发明的第六实施方式的双焊丝焊枪的要部侧视图；

图14是表示基于本发明的第七实施方式的双焊丝焊枪的要部侧视图；

图15是表示基于本发明的第七实施方式的双焊丝焊枪的要部仰视图；

图16是表示现有的双焊丝焊枪的一个例子的要部侧视图；

图中：

A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7-双焊丝焊枪；APS、BPS-焊接电源电路；AWF、BWF-焊丝输送装置；AWf、BWf-输送速度设定信号；CpA、CpB-通电用端子；Ias、Ibs-电弧电流设定信号；Iaw、Ibw-电弧电流；Mp-熔融池；P-焊接母材(焊接对象物)；PS-焊接电源；RB-机器人；RC-机器人控制器；TP-示教器(teach pendant)；Vas、Vbs-电弧电压设定信号；WA-(第一)焊丝；WB-(第二)焊丝；Wp-焊道；1-机罩(hood)；2-焊丝支承机构；21A-(第一)绝缘套筒；21B-(第二)绝缘套筒；21Aa、21Ba-突起；22A、22B-喷头；23-下附件(attachment)(第一附件)；23a-管通孔；23b-嵌合部；23c-连结部；24-上附件(第二附件)；24b-嵌合部；24c-连结部；25-支承块；25A-支承块(第一块)；25B-支承块(第二块)；26-调整杆；26a-握柄；26b-杆；27-摇杆。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明优选的实施方式进行具体地说明。

图1表示关于本发明的第一实施方式的双焊丝焊接装置的一个例子。本实施方式的双焊丝焊接装置B具备双焊丝焊枪A1、焊丝输送装置AWF、焊丝输送装置BWF、焊接电源PS、机器人RB以及机器人控制器RC。双焊丝焊接装置B使用焊丝WA、WB进行双焊丝焊接。

双焊丝焊枪A1被安装在机器人RB上，用于将焊丝WA、WB导向焊接母材P。如图2所示，双焊丝焊枪A1构成为具备机罩1及焊丝支承机构2。机罩1例如是由Cu构成的圆筒形状，并包围焊丝支承机构2的一部分。

焊丝支承机构2是保持两个焊丝WA、WB的结构，并具有导管20A、导管20B、绝缘套筒21A、绝缘套筒21B、喷头22A、喷头22B、下附件23以及上附件24。

导管20A、20B将从上方送来的焊丝WA、WB朝向焊接母材P向下引导。喷头22A、22B被安装在导管20A、20B的前端，其中插通有焊丝WA、WB。

绝缘套筒21A、21B被嵌在例如由绝缘性的树脂构成的导管20A、20B上。绝缘套筒21A、21B在长度方向中央部分形成有截面直径比靠近两端部分的截面直径大的部分。下附件23例如由Cu等金属构成，在纸面向里的方向上形成为分成两份的结构。在下附件23上形成有两个与绝缘套筒21A、21B嵌合的形状的空隙部。所述空隙部倾斜，使得越到焊丝WA、WB的前端，相互之间的距离越小。在上述的被两分割的部分之间夹入了绝缘套筒21A、21B的状态下，所述被两分割的部分例如通过螺栓等被结合在一起。嵌合在下附件23上的绝缘套筒21A、21B以越到焊丝WA、WB的前端相互之间的距离越小的方式倾斜。下附件23相对于机罩1从上方被插入，并且相对于机罩1可以自由装卸。上附件24对位于导管20A、20B上侧的由绝缘材料形成的部分进行保持，例如在纸面向里的方向上形成为被两分割的结构。在上附件24上形成有两个与导管20A、20B嵌合的空隙部。

分别准备多种下附件23和上附件24。一旦选择了某种下附件23，就决定了导管20A、20B之间的倾斜度及距离。能够对由此决定的导管20A、20B的上侧部分彼此进行适当保持的上附件24，可对应于该下附件23进行选择。在图示的下附件23及上附件24的情况下，焊丝WA、WB的前端间距离L为10mm左右。

图3表示在选择与图2不同的下附件23及上附件24的情况下的双焊丝焊枪A1。图示的下附件23与图2所示的下附件23相比，以绝缘套筒21A、21B所成角度变大的姿势保持绝缘套筒21A、21B。与此对应，图3所示的上附件24与图2所示的上附件24相比，以隔开间隔更大的状态保持导管20A、20B的上侧部分彼此。结果是，前端间距离L被设定为5mm左右。如此，双焊丝焊枪A1的焊丝支承机构2通过更换下附件23和上附件24，就能够改变焊丝WA、WB相互所成的角度，即可以使焊丝WA、WB相对旋转移动。

焊丝输送装置AWF、BWF分别用于输送焊丝WA、WB，并例如具有马达(省略图示)等驱动源。焊丝输送装置AWF、BWF根据来自焊接电源PS的指令，以与焊接条件吻合的输送速度AVf、BVf输送焊丝WA及焊丝WB。在焊丝输送装置AWF和双焊丝焊枪A1之间设有通电用端子CpA。通电用端子CpA中插通有焊丝WA且与焊丝WA导通。同样，在焊丝输送装置BWF与双焊丝焊枪A1之间设有通电用端子CpB。

机器人控制器RC具有控制机器人RB的动作的功能以及对焊接电源PS输出电弧电流设定信号Ias、Ibs，电弧电压设定信号Vas、Vbs及输送速度设定信号AWf、BWf的功能。在机器人控制器RC上设有示教器TP。示教器TP通过焊接操作者示教操作编程输入机器人RB的动作，并且输入焊接条件。根据这些输入的动作、焊接条件，机器人控制器RC由预先装载的程序生产电弧电流设定信号Ias、Ibs、电弧电压设定信号Vas、Vbs以及输送速度设定信号AWf、BWf。

焊接电源PS是用于在焊丝WA或者焊丝WB与焊接母线之间产生电弧Aca、Acb的电源，并具有焊接电源电路APS、BPS。焊接电源电路APS与通电用端子CpA连接，通过从焊丝WA施加用于产生电弧Aca的电压而流动电弧电流Iaw。图1中，将焊丝WA作为消耗电极焊丝使用，从焊丝WA产生电弧Aca。另外，将焊丝WB作为填充焊丝使用，不从焊丝WB产生电弧。另一方面，图4表示了从焊丝WA、WB双方产生电弧Aca、Acb的焊接方式。在这种情况下，焊接电源电路BPS通过通电用端子CpB从焊丝WB施加用于产生电弧Acb的电压而流通电弧电流Ibw。对于是选择图1的焊接方式进行焊接，还是选择图4的焊接方式进行焊接，操作者可以通过对示教器TP的输入操作来进行选择。根据该选择，生成电弧电流设定信号Ias、Ibs。另外，从焊接电源PS向焊丝输送装置AWF、BWF发送输送速度设定信号AWf、BWf。

下面，对双焊丝焊枪A1及双焊丝焊接装置B的作用进行说明。

根据本实施方式，可以使焊丝WA、WB的前端间距离L匹配于焊接条件进行适当改变。特别通过以倾斜的姿势使焊丝WA、WB旋转移动，前端间距离L可以设定为例如5mm左右。前端间距离L小，焊丝WA、WB的前端彼此比较接近的设定适合于在将图1所示的焊丝WB作为填充焊丝使用的焊接方式中将焊丝WB可靠地投入到熔融池Mp中使其熔融，可以顺利地进行双焊丝焊接。另外，通过预先使焊丝WA、WB以越向前端间隔越小的方式倾斜，可以避免导管20A、20B等双焊丝焊枪A1的构成部件彼此之间的干涉。

通过更换下附件23及上附件24，可以任意地设定前端间距离L。组装下附件23及上附件24的结构，虽然能够调整前端间距离L，但结构比较简单。另外，通过嵌合下附件23和绝缘套筒21A、21B，能够防止焊丝WA、WB不当导通。

图5～图15表示本发明的其它的实施方式。并且，在这些图中，与上述实施方式相同或者类似的要素标注与上述实施方式相同的符号表示。并且，在图6～图9，图11～图14中，为了易于理解而省略机罩1及导管20A、20B的说明。

图5～图7表示基于本发明的第二实施方式的双焊丝焊枪以及其中使用的下附件23及绝缘套筒21A、21B。如图5所示，在本实施方式的双焊丝焊枪A2中，下附件23由块23A、23B构成。在块23A上形成有两个贯通孔23Aa，在块23B上形成有两个贯通孔23Ba。在绝缘套筒21A、21B上，在各自的长度方向中央分别设有相互朝相反方向突出的两个突起21Aa、21Ba。绝缘套筒21A、21B在突起21Aa、21Ba插入贯通孔23Aa、23Ba的状态下被安装在下附件23上。由此，绝缘套筒21A、21B可以相对于下附件23旋转。

如图6及图7所示，双焊丝焊枪A2通过改变绝缘套筒21A、21B相对于下附件23的角度，可以调整前端间距离L。上附件24保持焊丝WA、WB。准备多种可以以固定间隔保持焊丝WA、WB的上附件24，上附件24既可以是对应于前端间距离L适当更换的结构，也可以是能够以任意的间隔固定焊丝WA、WB的结构。

根据这样的实施方式，也可以自由设定前端间距离L，能够顺畅地进行双焊丝焊接。通过使绝缘套筒21A、21B相对于下附件23可以旋转，可以连续地改变前端间距离L。

图8表示基于本发明的第三实施方式的双焊丝焊枪。本实施方式的双焊丝焊枪A3在绝缘套筒21A、21B相对于下附件23的支承结构这一点上与上述实施方式不同。在本实施方式中，在绝缘套筒21A、21B上形成有阳螺纹21Ab、21Bb。另一方面，在下附件23上形成有与阳螺纹21Ab、21Bb拧合的两个阴螺纹23a。在绝缘套筒21A、21B上设有握柄21Aa、21Ba，通过一边把持所述握柄21Aa、21Ba一边使绝缘套筒21A、21B旋转，从而能够使绝缘套筒21A、21B相对于下附件23进退移动。根据这样的结构，也可以连续地改变前端间距离L，能够顺畅地进行双焊丝焊接。

图9～图11表示基于本发明的第四实施方式的双焊丝焊枪。本实施方式的双焊丝焊枪A4是通过分别更换下附件23及上附件24来使焊丝WA、WB互相并进移动的结构。如图10所示，下附件23具有两个嵌合部23b和将它们连结起来的连结部23c，形成为近似扳手的形状。嵌合部23b为C字状，并与绝缘套筒21A、21B嵌合。同样，上附件24具有两个嵌合部24b和将它们连结起来的连结部24c，形成为近似扳手的形状。在本实施方式中，通过从尺寸不同的多种下附件23及上附件24进行适当选择，可以将前端间距离L设定为任意大小。

图12表示基于本发明的第五实施方式的双焊丝焊枪。本实施方式的双焊丝焊枪A5构成为焊丝保持机构2具有调整杆26及支承块25A、25B，使焊丝WA、WB互相并进移动的结构。支承块25A、25B被安装在绝缘套筒21A、21B上，并形成有朝向焊接方向的阴螺纹。调整杆26由握柄26a及杆26b构成。杆26b形成有阳螺纹，与支承块25A、25B的上述阴螺纹拧合。通过使块26a旋转，焊丝WA、WB互相并进移动。根据这样的结构，也可以使前端间距离L自由改变，能够顺畅地进行双焊丝焊接。

图13表示基于本发明的第六实施方式的双焊丝焊枪。在本实施方式的双焊丝焊枪A6中，焊丝保持机构2具备上述双焊丝焊枪A2的下附件23及绝缘套筒21A、21B以及作为焊丝间距离调整机构的调整杆26及支承块25A、25B。在本实施方式中，通过使调整杆26旋转，可以使焊丝WA、WB相对旋转移动。根据这样的结构，也可以调整前端间距离L。

图14及图15表示基于本发明的第七实施方式的双焊丝焊枪。在本实施方式的双焊丝焊枪A7中，焊丝保持机构2具有支承块25及摇杆27。摇杆27形成为被弯曲成直角的形状，一端以能够旋转的方式被支承块25支承，另一端被安装在绝缘套筒21B上。支承块25支承焊丝WA，但不支持焊丝WB。如图15所示，若使摇杆27相对于支承块25摇动，则可以连续地改变前端间距离L。在本实施方式中，通过摇杆27的摇动，连接焊丝WA、WB的前端彼此的方向改变。使连结该前端彼此的方向匹配于焊接方向进行双焊丝焊接。

关于本发明的双焊丝焊枪以及使用该双焊丝焊枪的双焊丝焊接装置不仅限于上述实施方式。根据本发明的双焊丝焊枪以及使用该双焊丝焊枪的双焊丝焊接装置的各部的具体的结构，可以自由进行各种设计变更。

Claims

1.一种双焊丝焊枪，其具备对位于焊接方向前方的第一焊丝及位于上述焊接方向后方的第二焊丝进行保持的焊丝保持机构，

其特征在于：

上述焊丝保持机构构成为通过仅使上述第二焊丝绕上述第二焊丝延伸的方向进行偏心旋转运动，由此使上述第一焊丝及上述第二焊丝的前端间距离可变，并且将上述第二焊丝保持在呈直线状延伸的状态，按照使上述第一焊丝越到前端而其与上述第二焊丝之间的间隔越小的方式，以使上述第一焊丝相对于上述第二焊丝相对倾斜的姿势来保持上述第一焊丝。

2.一种双焊丝焊接装置，其特征在于，具备：权利要求1所述的双焊丝焊枪以及至少在上述第一焊丝与焊接对象物之间产生第一电弧的焊接电源。