CN102686352A - 小型焊丝输送装置 - Google Patents

Abstract

一种焊接系统的实施例包括小型送丝装置(10)，所述小型送丝装置(10)适合于输送被设置在外径为大约8英寸(20.3cm)的焊丝卷轴(50)上的直径达大约5/64英寸(2mm)的焊丝。小型送丝装置可包括外壳(12)、卷轴安装毂(44)和焊丝驱动组件(42)，所述卷轴安装毂(44)被设置在所述外壳中且适合于接收所述焊丝卷轴，所述焊丝驱动组件(42)具有电动机(66)，所述电动机(66)适合于向变速箱(68)的轴(70)施加输出转矩，以将焊丝从所述焊丝卷轴输送到焊接气炬。

Description

小型焊丝输送装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月17日提交的名称为“焊丝传送系统”的第61/262,014号美国临时专利申请以及2010年9月14日提交的名称为“小型焊丝输送装置(Compact Welding Wire Feeder)”的第12/881,890号美国专利申请的优先权，在此通过引用将所述两项申请并入本文。

背景技术

本发明大体涉及送丝装置和/或焊接系统领域。更具体地，本发明涉及一种焊丝输送装置。

在某些应用中，焊丝输送装置可被用于通过气炬将焊丝输送到位于气炬尖端(tip)前面的焊接点位置。在许多应用中，可能期望将送丝装置移动到远程位置或仅仅将其移动到工作区域中的不同的位置。否则，可能要求送丝装置使焊丝经过不必要的长管道而输送到特定工作地点。因此，送丝装置可能需要更为坚固和昂贵的驱动机构。

不幸的是，许多传统的送丝装置被设计成固定的装置，意在被保留在特定的工作区域内。然而，一些“手提箱”式送丝装置是目前可用的，并被专门设计成使用户能够将该送丝装置携带到所需的地点。不幸的是，由于受此类手提箱式送丝装置的尺寸和重量的约束，它们传统上只能输送小直径(例如，直径达到大约1/16英寸)的焊丝。在一些焊接应用中，给定的焊接操作可能需要大直径的焊丝，并且焊接点的位置可能使得便携式或手提箱式送丝装置的使用成为必须。因此，需要能够输送大直径焊丝的便携式送丝装置。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种小型送丝装置包括外壳和卷轴安装毂(spool mounting hub)，所述卷轴安装毂被设置在外壳中，且适合于接收外径等于大约8英寸的焊丝卷轴和被设置在所述焊丝卷轴上的直径为大约5/64英寸的焊丝。所述小型送丝装置还包括焊丝驱动组件，所述焊丝驱动组件被设置在外壳中，且适合于接收来自焊丝卷轴的5/64英寸的焊丝并将所述5/64英寸的焊丝输送到焊接气炬。焊丝驱动组件包括电动机，所述电动机适合于向变速箱的轴上输出转矩，此转矩足够将5/64英寸的焊丝输送到焊接气炬。

在另一个实施例中，一种焊接系统包括小型送丝装置，所述小型送丝装置适合于输送被设置在外径为大约8英寸的焊丝卷轴上的直径达大约5/64英寸的焊丝。小型送丝装置包括外壳和卷轴安装毂，所述卷轴安装毂被设置在所述外壳中，且适合于接收所述焊丝卷轴。小型送丝装置还包括具有电动机的焊丝驱动组件，所述电动机被配置为向变速箱的轴上施加输出转矩，以将焊丝从焊丝卷轴输送到焊接气炬。

在另一个实施例中，一种小送丝装置包括外壳和卷轴安装毂，所述卷轴安装毂被设置在所述外壳中，且适合于接收外径为大约8英寸的焊丝卷轴。小型送丝装置还包括焊丝驱动组件，所述焊丝驱动组件包括电动机和具有轴的变速箱。所述电动机适合于向轴上输出转矩，此转矩足够将5/64英寸的焊丝从焊丝卷轴输送到焊接气炬。

附图说明

当在参考附图的情况下阅读了下面的详细描述后，本发明的这些和其他的特征、方面和优点将被更好地理解，在所有附图中，相同的符号表示相同的部分，其中：

图1为根据本发明的一些方面的示例性小型送丝装置的透视图；

图2示出了根据本发明的一些方面的去除了侧板的图1的小型送丝装置，以显露出被设置在其中的卷轴安装毂和焊丝驱动组件；

图3为可能被设置在小型送丝装置的实施例中的示例性焊丝驱动机构的分解图；

图4为根据本发明的一些方面的示例性焊丝卷轴的透视图；以及

图5为根据本发明的实施例的图4的焊丝卷轴的前视图。

具体实施方式

下面的详细描述提供了小型焊丝输送装置的实施例。小型焊丝输送装置的实施例可包括与传统系统相比输出转矩增大了的电动机，在具有外径为大约8英寸的卷轴的情况下运行所述电动机时，其输出转矩等于约50英寸-磅，而在具有尺寸相当的焊丝卷轴的情况下运行传统系统时，其输出转矩可能为大约25英寸-磅。由于本发明的电动机的一些实施例可能使用合成油而不是润滑脂(grease)来进行齿轮润滑，所以本发明的实施例可能促成相比于传统系统的这样的转矩增加。因此，本公开的小型焊丝输送装置的实施例可包括与现有设计相比电动机效率提高了的电动机。

小型焊丝输送装置可被配置为用以接收内径等于大约5英寸、外径等于大约8英寸且卷轴宽度等于大约3.2英寸的焊丝卷轴。这样的焊丝卷轴可能适合于接收直径达大约5/64英寸的焊丝。本公开的焊丝卷轴的这样的特征可能使得被设置在其上的焊丝的堆积高度减少，从而产生大体上恒定的(consistent)电动机输出转矩。前述特征还可能减少焊丝脱落物(wirecast)，从而相比于传统的系统，改善焊丝和焊接气炬的接触尖端之间的接触情况。小型焊丝输送装置的部件中的这些改进在保持现有设计的精简的封装尺寸(reduced package size)的同时，还通过减少焊丝脱落物并伴随着增加电动机的输出转矩而可能提供优于现有设计的优势。

现在将注意转向附图，图1示出了小型送丝装置10，所述小型送丝装置10被配置为为焊接操作提供焊丝。在一些实施例中，小型送丝装置10可能是手提箱式送丝装置，其被配置为用于需要便携式送丝装置的焊接应用中。例如，这样的手提箱式送丝装置可被用于送丝装置的重量和尺寸都受环境因素制约的应用中，如造船应用中。进一步举例，这样的手提箱式送丝装置可能能够被人类使用者从一个地点移动到另一个地点而不使用工具、机器或车辆。然而，传统的便携式送丝装置可能将所允许的最大焊丝直径限制在大约1/16英寸，而本公开的小型送丝装置在保持前述的可携带性的同时允许输送直径达大约5/64英寸的焊丝。

在图示的实施例中，小型送丝装置10包括具有侧面板14、前面板16和顶面板18的外壳12。顶面板18包括手柄20，所述手柄20允许焊接操作者将便携式送丝装置10从一个地点移动到另一个地点而不使用工具、机器或车辆。这样的特征可能允许操作者将便携式送丝装置放置在大型车辆或交通工具可能无法进入的焊接环境中的所需位置。小型送丝装置10的前面板16包括控制面板22和配电板(electrical panel)24。

图示的控制面板22包括仪表26和送丝速度调节旋钮28，所述仪表26例如电压表和焊丝速度/电流表。所述电压表被配置为用以显示焊接时的电弧电压和空载时的开路电压。所述焊丝速度/电流表被配置为用以显示焊接过程中的送丝速度和电流。操作者可旋转送丝速度调节旋钮28以调节焊丝离开送丝装置的速度。依照给定应用的需要，控制面板22可能包括附加的开关、仪表、旋钮，等等或更少的此类部件。例如，在一些实施例中，送丝装置10可能还包括点动输送/清除开关(jog/purge switch)、触发器保持开关(triggerhold switch)、电源开关，等等，其中所述点动输送/清除开关被配置为允许操作者点动式输送焊丝而无需将接触器或气阀通电，所述触发器保持开关被配置为允许操作者无需按住焊枪触发器就可进行焊接，所述电源开关被配置为允许操作者开启或关闭装置。

图示的配电板24包括第一电气连接件30和第二电气连接件32。在图示的实施例中，第一电气连接件24通过电缆36与焊枪触发器插座(receptacle)34相连接，且第二电气连接件32通过电缆40与接地夹38相连接。焊枪触发器插座34进一步适合于与连接到焊接气炬上的焊枪触发器插头紧密配合。正因如此，焊枪触发器插座34被配置为与适合于在各种焊接方法(welding process)中使用的各种焊枪相连接，所述焊接方法如金属极惰性气体保护焊(MIG)或其他任何利用了送丝的焊接方法。

图2示出了去除了侧板14的图1的小型送丝装置10的侧视图，从而显露出该送丝装置的内部部件。如图所示，送丝装置10包括焊丝驱动组件42和卷轴安装毂44。卷轴安装毂44包括止动螺母46和毂张力调节旋钮48。在使用的过程中，从毂44中移除扣环(retaining ring)，安装焊丝卷轴从而使得卷轴孔接收毂栓(hub pin)，并重新安装止动螺母46。手动调节毂张力调节旋钮48以施加轻微的力来转动焊丝卷轴50。

通过焊丝驱动组件42将来自焊丝卷轴50的焊丝52输送至焊接气炬。正因如此，焊丝驱动组件42被配置为用以接收焊丝52并将焊丝输送至焊接气炬。因此，焊丝驱动组件42包括入口54、压力组件调节旋钮56、一组驱动辊筒58、稳固旋钮(securement knob)60和出口62。在使用的过程中，焊丝52被夹紧在驱动辊筒58之间，驱动辊筒58转动以建立并维持从入口54至出口62的焊送丝输。如下面详细描述的，焊丝52的直径可达大约5/64英寸，从而提供优于传统便携式送丝装置的优势，所述传统便携式送丝装置只能够输送直径达大约1/16英寸的焊丝。此外，相比于传统的系统，焊丝卷轴50的重量可能有所降低(例如，从大约15磅降低到大约10磅)，从而减轻了小型送丝装置10的重量并提高了系统的可携带性。

图3为示出了图1和图2的小型送丝装置10的示例性驱动机构的分解图。在图示的实施例中，小型送丝装置10的驱动机构包括电力电缆(图中未示出)、电动机66、变速箱68、轴70、机械部件72、气管74、安装板76、焊丝驱动组件42、机械部件78、驱动辊载体(drive roll carrier)80和稳固构件82。当进行组装时，电动机66安装到变速箱68上，变速箱68通过螺栓与安装板76相连接，安装板76通过螺栓与焊丝驱动组件42的铸件相连接。在一些实施例中，电动机66可能是永磁性直流(DC)电动机。在其他实施例中，电动机66可能是直流无刷电动机或任何其他合适的电动机类型。

如图所示，可利用合成油84来对变速箱68中的齿轮进行润滑，且可利用氟化橡胶86作为变速箱密封物。应当注意的是，尽管在图示的实施例中利用了氟化橡胶，但在其他实施例中也可利用任何合适类型的合成橡胶。前述特征可提供优于传统小型送丝装置的显著优势，因为相比于使用润滑脂的电动机，使用合成油84可以提高电动机66的效率，从而使得在使用过程中电动机66的输出转矩增大。例如，在一个实施例中，在安装了外径为8英寸的焊丝卷轴时电动机66的输出转矩可为大约50英寸-磅，而与之相比，在传统系统中直径为8英寸的焊丝卷轴的电动机输出转矩为大约25英寸-磅。换言之，本发明的实施例可在保持送丝装置部件的紧凑小巧的尺寸的同时，允许在变速箱68的输出轴70上的转矩增大。正因如此，当与合适的焊丝卷轴相连接时(如在下面详细描述的)，相比于传统的小型系统，本公开的小型送丝装置可更加便于传送具有更大直径的焊丝。

图4和图5示出了示例性的焊丝卷轴88，其可被安装在小型送丝装置10内，以在焊接操作中为焊枪提供焊丝。具体而言，图4示出了焊丝卷轴88的透视图，且图5示出了焊丝卷轴88的前视图。如图所示，焊丝卷轴88包括被设置在第一侧板92和第二侧板94之间的毂90。侧板92和94包括开口96，所述开口96的尺寸和形状适合于在将焊丝卷轴安装在小型送丝装置10中时接收卷轴安装毂44。焊丝98被安装在毂90上，且被配置为将从焊丝卷轴88中松开以在焊接操作中进行使用。

焊丝卷轴88由外径100、内径102和卷轴宽度104限定，所述外径100由侧板92和94的直径限定，所述内径102由毂90的外径限定。被设置在毂90上的焊丝98的堆积高度106限定了当焊丝98缠绕在毂90上时高于毂90的延伸量。焊丝卷轴88和被设置在其上的焊丝98的各种特征可提供优于被配置为安装在小型送丝装置中的传统焊丝卷轴的优势。例如，焊丝98的直径可达到大约5/64英寸，而与之相比，传统的系统只能输送直径仅达1/16英寸的焊丝。为了使小型送丝装置10在保持紧凑小巧的整体封装尺寸的同时还能够输送具有这样的直径的焊丝，焊丝卷轴88可被有利地设计，以容纳这样的焊丝直径。进一步，对送丝过程的控制可被优化，以在以低速输送大直径焊丝时更为精准。例如，本发明的实施例可使焊丝驱动组件在大约25英寸/分钟至大约200英寸/分钟的低速范围内输送焊丝和/或在大约175英寸/分钟至大约800英寸/分钟的高速范围内输送焊丝。

在一个实施例中，焊丝卷轴88的外径100可为大约8英寸，内径可为大约5英寸，且卷轴宽度可为大约3.2英寸。正因如此，焊丝卷轴88的外径与内径的比值可为8/5。在这样的一个实施例中，与传统的重量为15磅的系统相比，其上安装有焊丝98的焊丝卷轴88的重量可为大约10磅。由于被设计为安装在小型送丝装置中的传统焊线卷轴的外径可为大约8英寸，内径可为大约4英寸，且卷轴宽度可为大约2.8英寸，因此这样的实施例可提供明显的优势，即允许输送具有更大直径的焊丝。

例如，在保持外径100恒定的同时增大卷轴宽度104和内径102，可减少焊丝脱落物和堆积高度106。因此，在整个送丝过程中，所需的电动机输出转矩可以保持大体恒定。此外，堆积高度106的减少使得焊丝脱落物减少，从而可提供优于传统小型送丝装置的优势。例如，通过限制焊丝脱落物，由于电动机电流消耗减少，因此系统故障时间可被减少或消除。减少焊丝脱落物还能够提高焊接质量，因为焊丝被更精确地输送到熔池。前述特征可促进从便携式、小型送丝装置部件输送具有更大直径的焊丝，所述便携式、小型送丝装置部件在应用中传统地被小直径焊丝所限制。

应当注意的是，焊丝驱动组件和焊丝卷轴的前述特征在一些实施例中可能被结合在一起，以提供能够产生大体上更高的电动机输出转矩的小型的、便携式送丝装置，该装置的电动机输出转矩支持输送直径增大至大约5/64英寸的焊丝。例如，虽然直径尺寸的增大提高了对电动机转矩的要求，但通过改变焊丝卷轴的参数大小而实现的焊丝堆积高度的降低可能使得对转矩的要求更为恒定。同样的，可以通过使用合成油来对变速箱中的齿轮进行润滑、利用氟化橡胶对变速箱进行密封等方法来使电动机满足增大的转矩要求。

虽然在此只示出和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员将会想到许多修改和变化。因此，应当理解所附的权利要求是旨在涵盖落在本发明的真实精神内的所有这些修改和变化。

Claims (20)

1.一种小型送丝装置，其包括：

外壳；

卷轴安装毂，所述卷轴安装毂被设置在所述外壳中，且被配置为用以接收外径等于大约8英寸的焊丝卷轴和被设置在所述焊丝卷轴上的直径为大约5/64英寸的焊丝；

焊丝驱动组件，所述焊丝驱动组件被设置在所述外壳中，且被配置为用以接收来自所述焊丝卷轴的所述5/64英寸的焊丝并将所述5/64英寸的焊丝输送到焊接气炬，其中所述焊丝驱动组件包括电动机，所述电动机被配置为用以向变速箱的轴上输出转矩，所述转矩足够将所述5/64英寸的焊丝输送到所述焊接气炬。

2.根据权利要求1所述的小型送丝装置，其中所述轴上的所述转矩等于大约50英寸-磅。

3.根据权利要求1所述的小型送丝装置，其中所述变速箱使用合成油来进行润滑。

4.根据权利要求1所述的小型送丝装置，其中所述焊丝卷轴的内径为大约5英寸。

5.根据权利要求1所述的小型送丝装置，其中所述焊丝卷轴的宽度为大约3.2英寸。

6.根据权利要求1所述的小型送丝装置，其中其上设置有所述5/64英寸的焊丝的所述焊丝卷轴的重量为大约10磅。

7.根据权利要求1所述的小型送丝装置，其中所述变速箱使用合成橡胶来进行密封。

8.一种焊接系统，其包括：

小型送丝装置，所述小型送丝装置被配置为用以输送被设置在外径为大约8英寸的焊丝卷轴上的直径达大约5/64英寸的焊丝，所述小型送丝装置包括：

外壳；

卷轴安装毂，所述卷轴安装毂被设置在所述外壳中且被配置为用以接收所述焊丝卷轴；以及

焊丝驱动组件，所述焊丝驱动组件包括电动机，所述电动机被配置为用以向变速箱的轴施加输出转矩，以将所述焊丝从所述焊丝卷轴输送到焊接气炬。

9.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述焊丝卷轴具有大约为5英寸的内径和大约为3.2英寸的宽度。

10.根据权利要求9所述的焊接系统，其中所述焊丝卷轴和所述焊丝的组合重约10磅。

11.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述变速箱使用合成油进行润滑并使用合成橡胶进行密封。

12.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述输出转矩等于大约50英寸-磅。

13.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述小型送丝装置是手提箱式送丝装置，所述小型送丝装置被配置为通过焊接操作者将其从一个地点运送到另一个地点而无需使用工具、机器或车辆。

14.一种小型送丝装置，其包括：

外壳；

卷轴安装毂，所述卷轴安装毂被设置在所述外壳中且被配置为用以接收外径为大约8英寸的焊丝卷轴；

焊丝驱动组件，所述焊丝驱动组件包括电动机和具有轴的变速箱，其中所述电动机被配置为用以向所述轴上输出转矩，所述转矩足够将5/64英寸的焊丝从所述焊丝卷轴输送到所述焊接气炬。

15.根据权利要求14所述的小型送丝装置，其中所述小型送丝装置是手提箱式送丝装置，所述小型送丝装置被配置为通过被焊接操作者携带而从一个地点被运送到另一个地点。

16.根据权利要求14所述的小型送丝装置，其中所述焊丝卷轴的外径与内径的比值为大约8/5。

17.根据权利要求16所述的小型送丝装置，其中所述焊丝卷轴的宽度为大约3.2英寸。

18.根据权利要求14所述的小型送丝装置，其中所述焊丝驱动组件进一步包括驱动辊筒，所述驱动辊筒被配置为用以进行转动，以将所述焊丝从所述焊丝卷轴输送到所述焊接气炬。

19.根据权利要求14所述的小型送丝装置，其中所述转矩等于大约50英寸-磅。

20.根据权利要求14所述的小型送丝装置，其中所述焊丝驱动组件被配置为用以在大约25-200英寸/分钟的低速范围内和/或在大约175-800英寸/分钟的高速范围内输送所述焊丝。

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