CN102075030B - 蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备及其送丝装置和焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备及其送丝装置和焊接系统，送丝电机设备包括电机、动力输出轴及连接于动力输出轴和电机的电机输出轴之间的减速传动装置，电机采用扁平电机，减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置。含有上述送丝电机设备的送丝装置还包括机架组件及托架组件。含有上述送丝装置的焊接系统还包括焊接电源设备、控制装置及焊枪，控制装置包含电压和/或电流数值检测模块、速度控制模块、电压和/或电流波动检测设备及抽送丝控制模块。本发明不仅可延长送丝电机设备及送丝装置的使用寿命，而且大幅提高了它们的动态响应速度，从而有利于满足焊接低飞溅甚至无飞溅所要求的焊接系统的动态响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备及其送丝装置和焊接系统，它主要用于焊接送丝。
背景技术
现有的焊接送丝用的送丝电机及送丝装置主要存在以下不足之处：（1）电机采用长圆柱形有刷永磁直流电机，不仅动态响应速度慢，而且送丝电机产品的寿命受到长圆柱形有刷永磁直流电机的短寿命的严重影响；（2）减速传动装置的输出端轴承结构不合理，实际应用时非常容易造成输出端轴承的内圈或外圈与相配合零件的表面产生相对滑动，导致输出端轴承的滚动轴承功能提前失效而影响工作精度和产品寿命；（3）减速传动装置的轴向定位精度差，噪音大，导致响应速度也较慢。
此外，原有的扁平电机（包含各种印制电机）结构中，由电刷弹簧、电刷架、电刷、接线板、电机导线等零件组成的电刷组件的安装及出线位置，都是位于与电机输出轴的动力输出方向（通常指内侧）相反的电机壳体的另一侧（通常指外侧）；电机的磁钢的安装位置，也都是位于与电机输出轴的动力输出方向相反的另一侧（外侧）。由于这一外侧经常是朝外的易于被触碰的侧面，以致经常由于各类触碰引起电刷组件或磁钢损坏，导致电机无法正常工作；同时由于外侧面电刷组件的存在，也导致难以在此侧面安装测速装置。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备及其送丝装置和焊接系统，它不仅可延长送丝电机设备及送丝装置的使用寿命，而且大幅提高了送丝电机设备及送丝装置的动态响应速度，从而有利于满足焊接低飞溅甚至无飞溅所要求的焊接系统的动态响应速度。
本发明技术方案由以下几部分构成：
方案一：
一种蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备，它包括电机、动力输出轴以及连接于动力输出轴和电机的电机输出轴之间的减速传动装置，其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：所述蜗轮蜗杆减速传动装置包括减速箱体以及设于减速箱体内的相配合传动的蜗轮和蜗杆组件，所述蜗杆与电机输出轴连接传动，所述电机输出轴与蜗杆同轴一体连接，且共同通过前支撑轴承和后支撑轴承与减速箱体转动支撑连接。
所述动力输出轴与减速箱体之间通过滚珠球轴承转动支撑连接，所述动力输出轴与滚珠球轴承的内圈之间通过弹性无损伤轴向定位卡圈进行轴向定位。
所述扁平电机还包括电机壳体以及安装于电机壳体上的电刷组件、电枢和磁钢，所述电刷组件的安装及出线位置与电机输出轴的动力输出方向位于电机壳体的同一侧。
所述磁钢的安装位置与电机输出轴的动力输出方向位于电机壳体的同一侧。
方案二：
一种带有上述蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备的送丝装置，它包括机架组件以及安装于机架组件上的托架组件和送丝电机设备，所述送丝电机设备包括电机、动力输出轴以及连接于动力输出轴和电机的电机输出轴之间的减速传动装置，其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：所述蜗轮蜗杆减速传动装置包括减速箱体以及设于减速箱体内的相配合传动的蜗轮和蜗杆组件，所述蜗杆与电机输出轴连接传动，所述电机输出轴与蜗杆同轴一体连接，且共同通过前支撑轴承和后支撑轴承与减速箱体转动支撑连接。
所述动力输出轴与减速箱体之间通过滚珠球轴承转动支撑连接；所述动力输出轴与滚珠球轴承的内圈之间通过弹性无损伤轴向定位卡圈进行轴向定位。
所述扁平电机还包括电机壳体以及安装于电机壳体上的电刷组件、电枢和磁钢，所述电刷组件的安装及出线位置与电机输出轴的动力输出方向位于电机壳体的同一侧；所述磁钢的安装位置与电机输出轴的动力输出方向位于电机壳体的同一侧。
方案三：
一种带有上述送丝装置的焊接系统，它包括送丝装置、焊接电源设备、控制装置以及焊枪；所述送丝装置包括机架组件以及安装于机架组件上的托架组件和送丝电机设备；所述送丝电机设备包括电机、动力输出轴以及连接于动力输出轴和电机的电机输出轴之间的减速传动装置；所述焊接电源设备的一个输出电极通过焊接电源输出电缆与托架组件连接以提供焊接电源，另一个输出电极用来通过另一焊接电源输出电缆与待焊接的工件连接；所述焊枪与送丝装置所输送出的焊丝连接；所述控制装置通过电机控制电缆与电机连接以控制电机工作；所述控制装置包含用来与焊接电源设备连接以检测焊接电弧的电压和/或电流大小的电压和/或电流数值检测模块以及能根据电压和/或电流数值检测模块的检测信息控制电机的送丝速度的速度控制模块；其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置；所述控制装置还包含用来与焊接电源设备连接以检测焊接电弧的电压和/或电流波动变化情况的电压和/或电流波动检测设备以及能根据电压和/或电流波动检测设备的检测信息控制电机执行回抽焊丝并瞬间继续送焊丝动作或执行脉动送焊丝动作的抽送丝控制模块，所述抽送丝控制模块具有以下功能：能够根据电压和/或电流波动检测设备检测到的焊接电弧的电压和/或电流的波动变化情况进行判断，当判断某一波动变化为焊接电弧变形产生高温飞溅爆炸的前奏波动时，在焊接电弧产生爆炸飞溅前的瞬间，向电机发出瞬间回抽焊丝的指令信号，在爆炸飞溅前的瞬间把焊接电弧拉断，使焊接回路瞬间断路，从而避免爆炸及产生火花飞溅；并且在拉断焊接电弧之后的瞬间，又向电机发出继续送焊丝的指令信号，使焊接电弧在一瞬间又连接上而继续进行正常焊接送丝工作；或能够根据电压和/或电流波动检测设备检测到的焊接电弧的电压和/或电流的波动变化情况进行判断，当判断某一波动变化为焊接电弧变形产生高温飞溅爆炸的相关因素时，向电机发出脉动送焊丝的指令信号，使变形及高温而即将发生飞溅爆炸的焊接电弧因脉动焊丝的推拉挤压而趋于正常，从而减少焊接电弧的爆炸及产生火花飞溅。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：
（1）由于采用扁平电机替代长圆柱形永磁直流电机作为送丝电机设备的新型驱动动力源，使该送丝电机设备及其送丝装置的寿命可提高100％以上，同时送丝电机设备整机重量减轻约35％。
（2）采用扁平电机与蜗轮蜗杆减速机构组成的送丝电机设备响应速度快50％以上，有利于满足焊接低飞溅甚至无飞溅所要求的焊接送丝的动态响应速度，因此将该送丝电机设备应用于焊接系统的送丝装置中，配合焊接系统的控制装置所设的电压和/或电流波动检测设备以及抽送丝控制模块，可达到焊接低火花飞溅甚至无火花飞溅的要求，从而既大大提高焊接品质和效率，又提高施工安全性。
（3）由于电刷组件的安装及出线位置、电机磁钢的安装位置，都与电机输出轴的动力输出方向位于电机壳体的同一侧，即在较为隐藏的内侧，因此不仅避免了各类触碰引起电刷组件或磁钢损坏而导致电机无法正常工作，而且还便于在电机壳体的外侧面安装测速装置。
（4）减速传动装置的改进结构使其能采用较大型号的滚珠球轴承，结合弹性无损伤轴向定位卡圈对输出轴的合理轴向定位，可有效保证输出轴的稳定高精度正常运转，确保滚珠球轴承的配合部位不会因为相互滑动而被磨损，不仅提高了轴承的使用寿命，还降低了啮合噪音，从而使蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备的减速器实际工作寿命得到了大幅提高。
（5）由于扁平电机的电机输出轴与蜗杆同为一根轴，并且共同使用前支撑轴承和后支撑轴承，使蜗杆与电机输出的机构设计合二为一，为一次加工结构，不仅简化了机构，使结构简单、合理、紧凑，而且工艺性好，有利于控制产品成本、提高品质和延长产品寿命。
附图说明
图1是本发明提供的一种送丝电机的构造示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的I放大示意图。
图4是本发明提供的一种送丝装置的构造示意图。
图5是本发明提供的一种焊接系统的构造示意图。
图中标号说明：1、蜗轮，2、蜗杆，3、减速箱体，4、前支撑轴承，5、后支撑轴承，6、电机壳体，7、动力输出轴，8、滚珠球轴承，9、电机输出轴，10、弹性无损伤轴向定位卡圈，11、电枢，12、磁钢，13、电机导线，14、电刷弹簧，15、电刷架，16、电刷，17、接线板，18、机架组件，19、托架组件，20、盘轴组件，21、送丝电机设备，22、送丝装置，23、焊接电源设备，24、控制装置，25、焊枪，26、焊接电源输出电缆，27、另一焊接电源输出电缆，28、电机控制电缆，29、焊丝，30、气瓶。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明内容进行详细说明：
实施例1：
如图1-图3所示为本发明提供的一种蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备，它包括电机、动力输出轴7以及连接于动力输出轴7和电机的电机输出轴9之间的减速传动装置，其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置。
所述蜗轮蜗杆减速传动装置包括减速箱体3以及设于减速箱体3内的相配合传动的蜗轮1和蜗杆2组件，所述蜗杆2与电机输出轴9连接传动，所述电机输出轴9与蜗杆2同轴一体连接，且共同通过前支撑轴承4和后支撑轴承5与减速箱体3转动支撑连接。
所述动力输出轴7与减速箱体3之间通过滚珠球轴承8转动支撑连接，所述动力输出轴7与滚珠球轴承8的内圈之间通过弹性无损伤轴向定位卡圈10进行轴向定位。
所述扁平电机还包括电机壳体6以及安装于电机壳体6上的电刷组件、电枢11和磁钢12，所述电刷组件的安装及出线位置与电机输出轴9的动力输出方向位于电机壳体6的同一侧。如图3中所示，所述电刷组件包括电机导线13、电刷弹簧14、电刷架15、电刷16及接线板17。
所述磁钢12的安装位置可与电机输出轴9的动力输出方向位于电机壳体6的同一侧。
实施例2：
如图4所示为本发明提供的一种带有上述蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备的送丝装置，它包括机架组件18以及安装于机架组件18上的托架组件19和送丝电机设备21，所述送丝电机设备21包括电机、动力输出轴7以及连接于动力输出轴7和电机的电机输出轴9之间的减速传动装置，其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置。
上述送丝装置根据需要可设置盘轴组件20或不设置盘轴组件20。此外，构成送丝装置的机架组件18、托架组件19、盘轴组件20和送丝电机设备21等各部件的形状和组合方式可以是任意形式的，各部件可如图4所示，通过机架组件18组合形成一套独立的送丝装置；也可以将托架组件19、盘轴组件20和送丝电机设备21等各部件拆分开来，分别安装于焊接电源设备或控制装置上，此时以焊接电源设备或控制装置的壳体或机架作为送丝装置的机架组件，从而使焊接电源设备与送丝装置合为一体。
所述蜗轮蜗杆减速传动装置包括减速箱体3以及设于减速箱体3内的相配合传动的蜗轮1和蜗杆2组件，所述蜗杆2与电机输出轴9连接传动，所述电机输出轴9与蜗杆2同轴一体连接，且共同通过前支撑轴承4和后支撑轴承5与减速箱体3转动支撑连接。
所述动力输出轴7与减速箱体3之间通过滚珠球轴承8转动支撑连接；所述动力输出轴7与滚珠球轴承8的内圈之间通过弹性无损伤轴向定位卡圈10进行轴向定位。
所述扁平电机还包括电机壳体6以及安装于电机壳体6上的电刷组件、电枢11和磁钢12，所述电刷组件的安装及出线位置与电机输出轴9的动力输出方向位于电机壳体6的同一侧；所述磁钢12的安装位置与电机输出轴9的动力输出方向位于电机壳体6的同一侧。
实施例3：
如图5所示为本发明提供的一种带有上述送丝装置的焊接系统，它包括送丝装置22、焊接电源设备23、控制装置24以及焊枪25；所述送丝装置包括机架组件18以及安装于机架组件18上的托架组件19和送丝电机设备21；所述送丝电机设备21包括电机、动力输出轴7以及连接于动力输出轴7和电机的电机输出轴9之间的减速传动装置；所述焊接电源设备23的一个输出电极通过焊接电源输出电缆26与托架组件19连接以提供焊接电源，另一个输出电极用来通过另一焊接电源输出电缆27与待焊接的工件连接；所述焊枪25与送丝装置22所输送出的焊丝29连接；所述控制装置24通过电机控制电缆28与电机连接以控制电机工作；所述控制装置24包含用来与焊接电源设备23连接以检测焊接电弧的电压和/或电流大小的电压和/或电流数值检测模块以及能根据电压和/或电流数值检测模块的检测信息控制电机的送丝速度的速度控制模块；其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置；所述控制装置24还包含用来与焊接电源设备23连接以检测焊接电弧的电压和/或电流波动变化情况的电压和/或电流波动检测设备以及能根据电压和/或电流波动检测设备的检测信息控制电机执行回抽焊丝29并瞬间继续送焊丝29动作或执行脉动送焊丝29动作的抽送丝控制模块，所述抽送丝控制模块具有以下功能：能够根据电压和/或电流波动检测设备检测到的焊接电弧的电压和/或电流的波动变化情况进行判断，当判断某一波动变化为焊接电弧变形产生高温飞溅爆炸的前奏波动时，在焊接电弧产生爆炸飞溅前的瞬间，向电机发出瞬间回抽焊丝29的指令信号，在爆炸飞溅前的瞬间把焊接电弧拉断，使焊接回路瞬间断路，从而避免爆炸及产生火花飞溅；并且在拉断焊接电弧之后的瞬间，又向电机发出继续送焊丝29的指令信号，使焊接电弧在一瞬间又连接上而继续进行正常焊接送丝工作；或能够根据电压和/或电流波动检测设备检测到的焊接电弧的电压和/或电流的波动变化情况进行判断，当判断某一波动变化为焊接电弧变形产生高温飞溅爆炸的相关因素时，向电机发出脉动送焊丝29的指令信号，使变形及高温而即将发生飞溅爆炸的焊接电弧因脉动焊丝的推拉挤压而趋于正常，从而减少焊接电弧的爆炸及产生火花飞溅。通过如此循环往复工作，可有效减少甚至消灭焊接系统在焊接过程中产生的电弧火花飞溅，从而大大提高焊接品质和效率。
上述蜗轮蜗杆减速传动装置包括减速箱体3以及设于减速箱体3内的相配合传动的蜗轮1和蜗杆2组件，所述蜗杆2与电机输出轴9连接传动，所述电机输出轴9与蜗杆2同轴一体连接，且共同通过前支撑轴承4和后支撑轴承5与减速箱体3转动支撑连接。
上述动力输出轴7与减速箱体3之间通过滚珠球轴承8转动支撑连接；所述动力输出轴7与滚珠球轴承8的内圈之间通过弹性无损伤轴向定位卡圈10进行轴向定位。
上述扁平电机还包括电机壳体6以及安装于电机壳体6上的电刷组件、电枢11和磁钢12，所述电刷组件的安装及出线位置与电机输出轴9的动力输出方向位于电机壳体6的同一侧；所述磁钢12的安装位置与电机输出轴9的动力输出方向位于电机壳体6的同一侧。
本发明所述的扁平电机包含各种印制电机。
Claims (2)
1.一种蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备，它包括电机、动力输出轴（7）以及连接于动力输出轴（7）和电机的电机输出轴（9）之间的减速传动装置，其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置；所述蜗轮蜗杆减速传动装置包括减速箱体（3）以及设于减速箱体（3）内的相配合传动的蜗轮（1）和蜗杆（2）组件，所述蜗杆（2）与电机输出轴（9）连接传动，所述电机输出轴（9）与蜗杆（2）同轴一体连接，且共同通过前支撑轴承（4）和后支撑轴承（5）与减速箱体（3）转动支撑连接。
2.根据权利要求1所述的蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备，其特征在于：所述动力输出轴（7）与减速箱体（3）之间通过滚珠球轴承（8）转动支撑连接，所述动力输出轴（7）与滚珠球轴承（8）的内圈之间通过弹性无损伤轴向定位卡圈（10）进行轴向定位。
3．根据权利要求1所述的蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备，其特征在于：所述扁平电机还包括电机壳体（6）以及安装于电机壳体（6）上的电刷组件、电枢（11）和磁钢（12），所述电刷组件的安装及出线位置与电机输出轴（9）的动力输出方向位于电机壳体（6）的同一侧。
4．根据权利要求3所述的蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备，其特征在于：所述磁钢（12）的安装位置与电机输出轴（9）的动力输出方向位于电机壳体（6）的同一侧。
5．一种带有权利要求1-4中任一项所述蜗轮蜗杆减速型送丝电机设备的送丝装置，它包括机架组件（18）以及安装于机架组件（18）上的托架组件（19）和送丝电机设备（21），所述送丝电机设备（21）包括电机、动力输出轴（7）以及连接于动力输出轴（7）和电机的电机输出轴（9）之间的减速传动装置，其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置；所述蜗轮蜗杆减速传动装置包括减速箱体（3）以及设于减速箱体（3）内的相配合传动的蜗轮（1）和蜗杆（2）组件，所述蜗杆（2）与电机输出轴（9）连接传动，所述电机输出轴（9）与蜗杆（2）同轴一体连接，且共同通过前支撑轴承（4）和后支撑轴承（5）与减速箱体（3）转动支撑连接。
6．根据权利要求5所述的送丝装置，其特征在于：所述动力输出轴（7）与减速箱体（3）之间通过滚珠球轴承（8）转动支撑连接；所述动力输出轴（7）与滚珠球轴承（8）的内圈之间通过弹性无损伤轴向定位卡圈（10）进行轴向定位。
7．根据权利要求5所述的送丝装置，其特征在于：所述扁平电机还包括电机壳体（6）以及安装于电机壳体（6）上的电刷组件、电枢（11）和磁钢（12），所述电刷组件的安装及出线位置与电机输出轴（9）的动力输出方向位于电机壳体（6）的同一侧；所述磁钢（12）的安装位置与电机输出轴（9）的动力输出方向位于电机壳体（6）的同一侧。
8．一种带有权利要求5-7中任一项所述送丝装置的焊接系统，它包括送丝装置（22）、焊接电源设备（23）、控制装置（24）以及焊枪（25）；所述送丝装置包括机架组件（18）以及安装于机架组件（18）上的托架组件（19）和送丝电机设备（21）；所述送丝电机设备（21）包括电机、动力输出轴（7）以及连接于动力输出轴（7）和电机的电机输出轴（9）之间的减速传动装置；所述焊接电源设备（23）的一个输出电极通过焊接电源输出电缆（26）与托架组件（19）连接以提供焊接电源，另一个输出电极用来通过另一焊接电源输出电缆（27）与待焊接的工件连接；所述焊枪（25）与送丝装置（22）所输送出的焊丝（29）连接；所述控制装置（24）通过电机控制电缆（28）与电机连接以控制电机工作；所述控制装置（24）包含用来与焊接电源设备（23）连接以检测焊接电弧的电压和/或电流大小的电压和/或电流数值检测模块以及能根据电压和/或电流数值检测模块的检测信息控制电机的送丝速度的速度控制模块；其特征在于：所述电机采用扁平电机，所述减速传动装置采用蜗轮蜗杆减速传动装置；所述控制装置（24）还包含用来与焊接电源设备（23）连接以检测焊接电弧的电压和/或电流波动变化情况的电压和/或电流波动检测设备以及能根据电压和/或电流波动检测设备的检测信息控制电机执行回抽焊丝（29）并瞬间继续送焊丝（29）动作或执行脉动送焊丝（29）动作的抽送丝控制模块，所述抽送丝控制模块具有以下功能：能够根据电压和/或电流波动检测设备检测到的焊接电弧的电压和/或电流的波动变化情况进行判断，当判断某一波动变化为焊接电弧变形产生高温飞溅爆炸的前奏波动时，在焊接电弧产生爆炸飞溅前的瞬间，向电机发出瞬间回抽焊丝（29）的指令信号，在爆炸飞溅前的瞬间把焊接电弧拉断，使焊接回路瞬间断路，从而避免爆炸及产生火花飞溅；并且在拉断焊接电弧之后的瞬间，又向电机发出继续送焊丝（29）的指令信号，使焊接电弧在一瞬间又连接上而继续进行正常焊接送丝工作；或能够根据电压和/或电流波动检测设备检测到的焊接电弧的电压和/或电流的波动变化情况进行判断，当判断某一波动变化为焊接电弧变形产生高温飞溅爆炸的相关因素时，向电机发出脉动送焊丝（29）的指令信号，使变形及高温而即将发生飞溅爆炸的焊接电弧因脉动焊丝的推拉挤压而趋于正常，从而减少焊接电弧的爆炸及产生火花飞溅。
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