CN101733521B - 双偏心轮式推拉脉动送丝方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双偏心轮式推拉脉动送丝方法及装置，实现焊丝一进一退，但进多退少的脉动送进效果。电机14带动偏心轴8旋转，偏心轴8上有两个偏心距不同而偏心方向相同的偏心轮。当偏心轴8带动送进夹头10和回抽夹头3向前运动时，送进夹头10带动焊丝1向前送进，回抽夹头3与焊丝1产生滑动摩擦，当偏心轴8带动送进夹头10和回抽夹头3往后运动时，送进夹头10对焊丝1不产生夹持作用，回抽夹头3与焊丝1依靠弹簧4的压紧力产生的静摩擦力带动焊丝1往后回抽。焊丝1的送进距离和回抽距离由偏心轮的偏心距决定。本装置的特点是动作可靠、往复频率高、结构简单轻巧、振动小、成本低。

Description

双偏心轮式推拉脉动送丝方法及装置

技术领域

本发明属于焊接设备，尤其是一种涉及二氧化碳和氩气保护熔化极电弧焊接中的一种送丝装置。

背景技术

气体保护熔化极电弧焊是一种先进的焊接方法，它具有焊接质量好、效率高、成本低等优点，但其短路过渡自身特点又使得该方法熔滴过渡规律性差，焊接飞溅大，焊缝成形差。目前的波形控制方法(如STT法)已大大降低焊接飞溅，但不能在全电流范围内从根本上消除焊接飞溅；另一方面，当前也有通过改变送丝方式，用脉动送丝来代替传统上的等速送丝。中国专利00122314.3提供了一种的脉动送丝方案，工作可靠性得到了很大的提高。但研究发现，最有效的控制焊接过程的脉动送丝方式应该是一送一抽的，焊丝每次送进一大步，紧接着回抽一小步，即所谓推拉脉动送丝方式。但中国专利00122314.3只能提供一送一停，即只推不拉这种单方向的脉动送丝方式。

US7102099及EP1901874分别提供了实施焊丝送进加回抽的脉动运动方式，但其需要的机构非常复杂笨重，工作时会产生很大的振动，机构工作不可靠，磨损快。过于笨重庞大的机构也很难握在工人手中进行半自动焊操作，因此大大地限制了其可以使用的范围。

生产中迫切需要一种更可靠轻巧的推拉脉动送丝装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术的不足，提供这样一种双偏心轮式推拉脉动送丝方法及装置，其焊丝的送进量和回抽量在很高的工作频率下都能保证准确和可靠，可以在生产中应用到半自动焊上和自动焊上。

本发明立足于以下设想，机构要非常可靠，焊丝每个周期的送进量和回抽量必须保证准确；机构本身应尽量简单，重量应尽量轻，尺寸应尽量小。重量轻可以减少振动，可以使机件磨损减少，提高机构工作的可靠性。尺寸小，才能方便地安装在机器上或直接拿在手中。

本发明的双偏心轮式推拉脉动送丝方法实现焊丝一进一退，但进多退少的脉动送进效果。一双偏心轮分别带动送进夹头和回抽夹头，在前半个周期中送进夹头带动焊丝往前送进，在后半个周期中回抽夹头带动焊丝往后回抽。带动送进夹头的偏心轮的偏心距大于带动回抽夹头的偏心轮的偏心距，但两偏心轮的偏心方向相同。送进夹头为一单向夹头，夹头在一个方向上能夹持住焊丝，在另一个方向能松开焊丝。回抽夹头由两块压板和压紧装置组成，两块压板上有凹槽，焊丝被压紧装置压在两压板的凹槽中，焊丝与压板的摩擦力可以通过调节压紧装置的压紧力来调节。一个推拉脉动送丝周期过程中，在前半个周期送进夹头带到焊丝往前送进的距离大约为两倍的带动送进夹头的偏心轮的偏心距，在后半个周期回抽夹头带动焊丝往后回抽的距离大约为两倍的带动回抽夹头的偏心轮的偏心距。

如图1所示，本发明的双偏心轮式推拉脉动送丝装置由电机14、机架12、偏心轴8、送进偏心套9、回抽偏心套5、送进夹头10、回抽夹头3、送进轴承13、回抽轴承6、紧定螺钉15组成。如图2所示，偏心轴8由送进偏心轮23、回抽偏心轮21和平衡偏心轮22组成，送进偏心轮23和回抽偏心轮21的偏心距不同但偏心方向相同。平衡偏心轮22的偏心方向跟送进偏心轮23和回抽偏心轮21的偏心方向相反，整个偏心轴8的重心在电机轴7的中心上，这样整个偏心机构所引起的旋转振动基本可以消除。偏心轴8跟电机轴7通过平衡偏心轮22上螺纹孔24用紧定螺钉15固定。送进夹头10固定在送进偏心套9上带动焊丝1往前送进。回抽夹头3固定在回抽偏心套5上带动焊丝1往后回抽。送进夹头10具有夹持焊丝的单向特性，即焊丝在送进夹头10中只能往一个方向运动，如果想要焊丝能在送进夹头10中自由移动，可以通过对送进夹头10上的导向杆35施加一定的作用力使送进夹头10上的保持架33产生一定的位移，从而使送进夹头10上的钢球32对焊丝失去夹持作用。回抽夹头3由两个靠弹簧4压紧的带有V形槽的压板组成。电机轴7带动偏心轴8旋转，偏心轴8通过轴承和偏心套带动送进夹头10和回抽夹头3运动，当偏心轴8带动的送进夹头10和回抽夹头3向前运动时，送进夹头10带动焊丝1向前送进，回抽夹头3与焊丝1产生滑动摩擦；当偏心轴8带动送进夹头10和回抽夹头3往后运动时，送进夹头10对焊丝1不产生夹持作用，回抽夹头3与焊丝1依靠弹簧4的压紧力产生的静摩擦力带动焊丝1往后回抽。由于带动送进夹头10运动的送进偏心轮23的偏心距比带到回抽夹头3运动的回抽偏心轮21的偏心距大，从而造成焊丝一进一退，但进多退少的脉动送进效果。

这种机构只用一个电机作恒速旋转，一个偏心轴，两个夹头，机构简单，工作可靠，体积小，重量轻，往复频率高，成本低。

附图说明

图1是本发明的双偏心轮式推拉脉动送丝方法及装置的结构原理图

图2是偏心轴8的透视图

图3是送进夹头10剖开外套的透视图

图4是送进夹头10夹紧焊丝1时的正视剖面图

图5是送进夹头10松开焊丝1时的正视剖面图

图6是回抽夹头3的压紧焊丝1时的透视图

图7是送进偏心套9的透视图

图8是回抽偏心套5的透视图

图9是焊丝运动分析图

具体实施方法

结合附图，下面将进一步描述本发明的具体实施方法。

图1是本发明的双偏心轮式推拉脉动送丝方法及装置的结构原理图。送进夹头10固定在送进偏心套9上，回抽夹头3固定在回抽偏心套5上，偏心轴8的下半部分送进偏心轮23通过送进轴承13与送进偏心套9相连，偏心轴8的上半部分回抽偏心轮21通过回抽轴承6与回抽偏心套5相连，偏心轴8的中间部分是一个平衡振动的平衡偏心轮22。偏心轴8和电机轴7通过紧定螺钉15固定。焊丝1穿过机座12右边的孔道2，先后进入回抽夹头3和送进夹头10，最后从机座12左边的孔道11送出。电机14固定在机座12上，电机轴7带动偏心轴8旋转。

图2是偏心轴8的透视图。偏心轴8由送进偏心轮23，回抽偏心轮21，平衡偏心轮22三个部分组成，送进偏心轮23与回抽偏心轮21的偏心距不同，偏心方向相同。平衡偏心轮上有一螺纹孔24，起固定偏心轴8的作用。

由于脉动送丝装置的工作频率较高，这就需要电机工作在较大的转速状态下，由于装置本身是基于偏心轴的机构，偏心机构在高速时往往会产生较大的振动和噪音，必须采取相应的措施减少甚至消除这种振动。偏心轴8上的平衡偏心轮22的偏心方向跟送进偏心轮23和回抽偏心轮21的偏心方向相反，整个偏心轴8的重心在电机轴7的中心上，这样整个偏心轴8所引起的旋转振动基本可以消除。

图3是送进夹头10的剖开外套的透视图。图4是送进夹头10夹紧焊丝1时的正视剖面图。图5是送进夹头10松开焊丝1时的正视剖面图。如图3所示，送进夹头10由外套31、钢球32、保持架33、弹簧34和导向杆35组成。外套31的左侧为一锥面，保持架33左侧有三个沿圆周方向均匀分布的小孔，三个小孔中放置钢球32。如图4所示，保持架33的右侧内孔上有螺纹，导向杆35的左侧伸出部分有螺纹，保持架33和导向杆35通过螺纹连接固定在一起，弹簧34一端压住外套31，另一端压住导向杆35，使三个钢球32紧贴住外套31左侧的锥面。导向杆35可以在外套31的右侧内孔中滑动。当焊丝1从右侧导向杆35的内孔穿过，再经过三个钢球32，从保持架33左侧出来，依靠弹簧34的预紧力使焊丝1被三个钢球32夹持住。由于与钢球32接触的外套31部分是一个锥面，所以焊丝只能单向运动。如图5所示，当对导向杆35施加一个向左的力，导向杆35带动保持架33，保持架33带动钢球32向左移动一小段距离，此时锥面的单向性已经失去了效果，焊丝1可以被自由移动，这解决了以往同类型夹头焊丝只能单向前进，不能往回抽的问题。

图6是回抽夹头3的透视图。回抽夹头3由弹簧4、上压板61和下压板62组成。上压板61和下压板62上有V形槽63，上压板61和下压板62通过弹簧4压紧，焊丝1从两压板的V形槽63中通过，通过调节弹簧4的长度，可以改变焊丝1与上下两压板之间的摩擦力。

图7是送进偏心套9的透视图。图8是回抽偏心套5的透视图。送进偏心套9的作用是固定送进夹头10，并通过送进轴承13连接送进夹头10和送进偏心轮23；回抽偏心套5的作用是固定回抽夹头3，并通过回抽轴承6连接回抽夹头3和回抽偏心轮21。

图9是焊丝运动分析图。图中1为一段焊丝，A点为焊丝上的顶端，B为焊丝上的末端，10为送进夹头，3为回抽夹头，7为电机轴，O点为电机轴7的中心，23为送进偏心轮，O′点为送进偏心轮23的中心，21为回抽偏心轮，O″点为回抽偏心轮21的中心。送进偏心轮23的偏心距为e′，回抽偏心轮21的偏心距为e″，送进偏心轮23的偏心距e′大于回抽偏心轮21的偏心距e″，送进偏心轮21和回抽偏心轮23的偏心方向相同。送进夹头10通过送进轴承13和送进偏心套9由电机轴7带动送进偏心轮23左右运动；回抽夹头3由电机轴7带动回抽偏心轮21通过回抽轴承6和回抽偏心套5左右运动。

图9中0°时刻表示电机一周开始旋转的时刻。在0°时刻，送进偏心轮23和回抽偏心轮21的中心O′和O″正好在电机轴7中心O点的正右方。当电机轴7从0°逆时针开始旋转，电机轴7带动送进偏心轮23和回抽偏心轮21也开始逆时针旋转，从而带动送进夹头10和回抽夹头3开始向左运动。送进夹头10和回抽夹头3夹持住焊丝1，带动焊丝1向左运动，使焊丝1往前送进。在焊丝1向左送进的过程中，由于送进夹头10具有的单向特性，使得送进夹头10夹持焊丝1的力大于回抽夹头3与焊丝1之间的摩擦力，由于送进偏心轮23的偏心距e′大于回抽偏心轮21的偏心距e″，在运动过程中送进夹头10向左的速度要大于回抽夹头3向左的速度，而此时送进夹头10与焊丝1紧紧地夹住，即此时焊丝1向左运动的速度大于回抽夹头3向左运动的速度，焊丝1往左运动过程中，焊丝1与回抽夹头产生滑动摩擦，焊丝1依靠送进夹头整体往左送进。

当电机逆时针方向旋转90°后，如图9所示，送进偏心轮23和回抽偏心轮21也逆时针旋转了，送进夹头10和回抽夹头3也往左大致前进了e′和e″的距离，送进夹头10带动焊丝1向左往前送进了约e′距离，回抽夹头3与焊丝1产生了(e′-e″)的相对摩擦，焊丝1整体往前送进了约e′的距离。由于偏心轮有一定的偏心距，在电机轴7旋转90°后，送进偏心轮23的中心O′和回抽偏心轮21的中心O″处于电机轴7中心O的正上方，所以送进夹头10和回抽夹头3相对于水平方向产生了一定的偏转，但由于焊丝1本身具有一定的刚度和两偏心轮的偏心距较小，送进夹头10、回抽夹头3和焊丝1跟水平方向基本能保持平行，产生的偏转角使焊丝1发生轻微的弯曲并不影响焊丝1的送进。如图9中90°时刻所示，焊丝1上的顶端A点和末端B点相对于0°时刻已经向左往前送进了约e′的距离。

当电机继续逆时针旋转到180°时，如图所示，O′、O″移动到了电机轴7中心O点的正左方，焊丝1上的A点也移动到了新的位置，与原来的0°时刻相比，焊丝1前进了两个送进偏心轮23的偏心距2e′。焊丝1上的顶端A点和末端B点相对于0°时刻已经向左往前送进了约2e′的距离。

当电机从180°继续逆时针旋转，此时送进夹头10和回抽夹头3开始往右运动。由于送进夹头10夹持焊丝的单向性，送进夹头10往右运动过程中不能对焊丝1产生夹持作用，回抽夹头3依靠弹簧4的压紧力与焊丝1产生静摩擦力，在往右运动过程中，只需调节好弹簧4的压紧力，使得这一静摩擦力大于送进夹头与焊丝1之间的轻微残余摩擦力和其他阻力，就可以依靠这一静摩擦力使得回抽夹头3带动焊丝1往右回抽。

当电机逆时针方向旋转到后270°，如图9所示，送进偏心轮23和回抽偏心轮21也逆时针旋转了270°，送进夹头10和回抽夹头3相对于180°时刻也往右大致后退了e′和e″的距离，回抽夹头3带动焊丝1向右往后回抽了约e″的距离。在焊丝1往右回抽过程中也会使送进夹头10和回抽夹头3也会产生一定的偏转，焊丝1也会产生轻微的弯曲，但这并不影响焊丝1的回抽。如图9中270°时刻所示，焊丝1上的顶端A点和末端B点相对于180°时刻已经往右回抽了大约一个回抽偏心轮21的偏心距e″的距离。

当电机继续旋转到360°时，O′、O″移动又重新到了电机轴7中心O点的正右方，焊丝1上的A点也移动到了新的位置，与原来的180°时刻相比，焊丝1后退了两个回抽偏心轮21的偏心距2e″。整个机构又恢复到原始状态0°。

在一个推拉脉动送丝周期中，在0°～180°时，焊丝1向左往前送进了大约两个送进偏心轮23的偏心距2e′，在180°～360°时，焊丝1向右回抽了大约两个回抽偏心轮21的偏心距2e″。每个周期焊丝1一共往前送进2(e′-e″)的距离，这是焊丝在一个脉动周期中送进的有效量，称为步距S。S＝2(e′-e″)。焊丝单位时间内真正的送丝量为S×F，F为机构往复运动的频率，F与电机的旋转速度成正比。

改变送进偏心轮23的偏心距e′可以改变焊丝每个周期的送进量，改变回抽偏心轮21的偏心距e″可以改变焊丝每个周期的回抽量。

Claims (13)

1.一种双偏心轮式推拉脉动送丝方法，实现焊丝一进一退，但进多退少的脉动送进效果，其特征是：一双偏心轮分别带动送进夹头和回抽夹头，一个推拉脉动送丝周期过程中，在前半个周期中送进夹头带动焊丝往前送进，在后半个周期中回抽夹头带动焊丝往后回抽。

2.根据权利要求1所述的双偏心轮式推拉脉动送丝方法，其特征是：带动送进夹头的偏心轮的偏心距大于带动回抽夹头的偏心轮的偏心距，但两偏心轮的偏心方向相同。

3.根据权利要求1所述的双偏心轮式推拉脉动送丝方法，其特征是：送进夹头为一单向夹头，夹头在一个方向上能夹持住焊丝，在另一个方向能松开焊丝。

4.根据权利要求1所述的双偏心轮式推拉脉动送丝方法，其特征是：回抽夹头由两块压板和压紧装置组成，两块压板上有凹槽，焊丝被压紧装置压在两压板的凹槽中，焊丝与压板的摩擦力可以通过调节压紧装置的压紧力来调节。

5.根据权利要求1所述的双偏心轮式推拉脉动送丝方法，其特征是：一个推拉脉动送丝周期过程中，在前半个周期送进夹头带到焊丝往前送进的距离大约为两倍的带动送进夹头的偏心轮的偏心距，在后半个周期回抽夹头带动焊丝往后回抽的距离大约为两倍的带动回抽夹头的偏心轮的偏心距。

6.一种用于权利要求1所述的双偏心轮式推拉脉动送丝方法的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，由电机(14)、机架(12)、偏心轴(8)、送进偏心套(9)、回抽偏心套(5)、送进夹头(10)、回抽夹头(3)、送进轴承(13)、回抽轴承(6)、紧定螺钉(15)组成，其特征是：偏心轴(8)由送进偏心轮(23)、回抽偏心轮(21)和平衡偏心轮(22)组成；偏心轴(8)和电机轴(7)通过平衡偏心轮(22)上螺纹孔(24)用紧定螺钉(15)固定；电机轴(7)带动偏心轴(8)旋转，送进夹头(10)固定在送进偏心套(9)上由送进偏心轮(23)带动焊丝(1)往前送进；回抽夹头(3)固定在回抽偏心套(5)上由回抽偏心轮(21)带动焊丝(1)往后回抽。

7.根据权利要求6所述的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，其特征是：送进偏心轮(23)的偏心距大于回抽偏心轮(21)的偏心距，送进偏心轮(23)和回抽偏心轮(21)的偏心方向相同。

8.根据权利要求6所述的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，其特征是：平衡偏心轮(22)的偏心方向跟送进偏心轮(23)和回抽偏心轮(21)的偏心方向相反，整个偏心轴(8)的重心在电机轴(7)的中心上。

9.根据权利要求6所述的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，其特征是：送进夹头(10)与送进偏心轮(23)通过送进轴承(13)和送进偏心套(9)连接在一起，回抽夹头(3)与回抽偏心轮(21)通过回抽轴承(6)和回抽偏心套(5)连接在一起。

10.根据权利要求6所述的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，其特征是：送进夹头(10)的外套(31)上锥面的锥度为1∶10；送进夹头(10)的保持架(33)和导向杆(35)通过螺纹连接固定在一起，导向杆(35)可以在外套(31)的右侧内孔中滑动，对导向杆(35)施加一作用力，可以使焊丝(1)自由移动。

11.根据权利要求6所述的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，其特征是：回抽夹头(3)的上压板(61)和下压板(62)上有V形槽(63)，上压板(61)和下压板(62)通过弹簧(4)压紧，弹簧能调节长度。

12.根据权利要求6所述的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，其特征是：在一个推拉脉动送丝周期中，前半个周期，焊丝(1)向左往前送进了大约两个送进偏心轮(23)的偏心距，在后半个周期，焊丝(1)向右回抽了大约两个回抽偏心轮(21)的偏心距。

13.根据权利要求6所述的双偏心轮式推拉脉动送丝装置，其特征是：焊丝推拉脉动的频率为35HZ到100HZ。

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