CN103203524B - 自调焊炬组件及自调氩弧焊节能机顶柜组件 - Google Patents

Abstract

本发明一种自调焊炬组件包括：驱动电机（3）、离合器（9）、调节杆（21）、导电槽（33）、夹外套（39）和钨棒（84）；驱动电机（3）与离合器（9）相连，离合器（9）与调节杆（21）连接，调节杆（21）的下端与导电槽（33）相啮合，导电槽（33）与夹外套（39）固接，夹外套（39）夹持钨棒（84）；当驱动电机（3）旋转时带动调节杆（21）同步旋转，调节杆（21）带动导电槽（33）上升下降，进而夹外套（39）及钨棒（84）一起作上下运动；通过开关（114）以控制驱动电机（3）的转动方向，进而控制夹外套（39）的凸出块与上限位片（42）或下限位片（55）的连通，以实现钨棒（84）自由连续地可调，且钨棒（84）在熄弧时复位。

Description

自调焊炬组件及自调氩弧焊节能机顶柜组件

技术领域

本发明涉及一种自调焊炬组件，尤其涉及一种提供钨极氩弧焊机的电弧电流密度在较大范围内调节的自调焊炬组件，以及采用所述自调焊炬组件的自调氩弧焊节能机顶柜组件。

背景技术

现有的钨极氩弧焊机产生的电弧，呈发散状，热影响区宽、熔深小、电弧不稳定，有产生漂移的缺点，易产生加工缺陷，并且对焊工的操作技术有较高的要求。于是，人们又开发出等离子电弧焊接技术，采用等离子电弧的等离子焊机具有能量密度高，指向性好、稳定性好、熔深大、加热区域高度集中的优点。但是，等离子焊机的结构复杂，造价比一般的氩弧焊机贵几倍，而对于有些焊缝间隙较大或缝隙不均匀的工件来说，等离子电弧并不适宜。在很多实际情况下，被焊工件的接缝不可能很均匀，单一采用普通的氩弧或等离子电弧都不能有利地解决上述问题和矛盾。所以，需要一种可由操作人员在焊接过程中能按工件缝隙的大小的需求而随时随意改变电弧电流密度的氩弧焊机，但是现有的焊接设备电弧调节装置（即调节钨棒机构）存在以下一些不足之处：调节钨棒机构的结构不合理，电弧的能量密度相对较低，而且无法随意连续来回调节，调节过程相对不方便，同时焊接时无法采用大电流，操作人员因误操作所引起的零部件损坏无法避免。

因此，需要一种在焊接过程中操作性更好，调节更平稳且精确，制造工艺和装配要求更低，引熄弧更合理可靠，焊接时可采用大电流，易失效或损坏的零部件更少而得到的电弧更稳定、能量密度更高、电弧硬性和方向性更高的自调焊炬组件，以及采用采用所述自调焊炬组件的自调氩弧焊节能机顶柜组件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自调焊炬组件，该自调焊炬组件能够更好地随意调节电弧的能量密度，且在低能量密度的电弧和高能量密度的电弧之间连续来回调节。所述自调焊炬组件能够与现有的各类型号的氩弧焊机相匹配。焊接时可采用大电流。在同样的焊接电流下，可以获得深且窄的焊缝，并且节约能源。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用驱动电机作为动能来调节电弧能量密度的自调焊炬组件，包括：驱动电机、离合器、调节杆、导电槽、夹外套、电缆、钨棒、限位圈、调节螺钉、冷却块和铜喷嘴；

其中所述驱动电机与离合器相连，离合器的一端与一调节杆的上端连接，所述调节杆的下端与导电槽相啮合，所述导电槽分别与夹外套和电缆固接，所述夹外套夹持钨棒；当驱动电机旋转时带动调节杆同步旋转，调节杆带动导电槽作上升或下降动作，进而夹外套以及钨棒一起作上下运动；

在所述夹外套的一侧设有一凸出块，所述凸出块的上方和下方分别设有一上限位片和一下限位片，并且上限位片和下限位片分别被一紧固螺栓压紧，通过设置上限位片和下限位片以限制夹外套在上限位片和下限位片之间作上下运动；

在所述限位圈上设有调节螺钉，所述调节螺钉的螺孔设在冷却块上，通过调节螺钉使冷却块在平面上任意调节，以使钨棒处于铜喷嘴的中央孔的中间；

在所述自调焊炬组件的一手柄上设有一开关，所述开关控制驱动电机的转动方向，进而控制夹外套的凸出块与上限位片或下限位片的连通，以实现钨棒自由地、无级连续地上下可调，并且钨棒在熄弧时复位。

进一步，在所述上限位片和下限位片上分别设有一长形腰槽，用于调节上限位片和下限位片的上下位置，进而控制钨棒的上升和下降的运动区间范围。

进一步，所述自调焊炬组件还包括顶封、内夹套和下顶圈，用于夹紧所述钨棒。

进一步，所述自调焊炬组件还包括所述锁紧棒用于控制钨棒伸出铜喷嘴的长度，并且通过锁紧棒下端的扁平结构拧紧下顶圈。

进一步，在所述铜喷嘴上设有细牙螺纹，通过细牙螺纹与冷却块紧固连接，并且铜喷嘴的平面与冷却块平面紧密配合。

进一步，所述铜喷嘴的中心孔的直径DE=【钨棒直径+（0.6～1）】mm，所述中心孔的长度DL=【钨棒直径+（0～1）】mm。

进一步，所述铜喷嘴的中央孔的外表面设有一绝缘陶瓷层。

进一步，所述自调焊炬组件还包括第一水管、第二水管和联套，所述第一水管、第二水管、联套和冷却块用于对铜喷嘴冷却。

进一步，所述离合器的一端呈凸扁长型，所述调节杆的一端呈凹长方型，以使所述离合器的凸扁长型插入调节杆的凹长方型，而且所述凸扁长型和凹长方型之间具有间隙。

进一步，所述调节杆下端的外螺纹与导电槽的内螺纹相啮合。

进一步，所述自调焊炬组件还包括长孔，在所述长孔的外层中间镶有长圆柱，在所述长孔上设有一长腰孔。

进一步，所述自调焊炬组件还包括第一气管和第二气管；第一气管用于输送作为保护气的氩气，第二气管用于输送氩气以形成冷气膜。

进一步，所述自调焊炬组件还包括气流圈和陶瓷喷嘴，用于传送作为保护气的氩气。

进一步，所述电缆和导电槽采用水冷。

进一步，所述电缆与导电槽采用焊接连接；夹外套与导电槽采用螺纹紧固连接。

本发明的另一目的在于提供一种自调氩弧焊节能机顶柜组件，所述自调氩弧焊节能机顶柜组件采用上述的自调焊炬组件，使得在调节电弧能量密度过程中定量更细化、调节更顺畅，整套设备制造和安装工艺得到提高，各组件之间的结构关系安排得更合理，焊接时可采用大电流，避免操作人员因误操作所造成的个别零部件的损坏。所述自调氩弧焊节能机顶柜组件包括氩气瓶、框架、自调焊炬组件、氩弧焊机、循环水冷箱和电气控制装置；其中，所述氩气瓶用于提供自调焊炬组件所需的氩气；所述框架用于放置自调焊炬组件、氩弧焊机、循环水冷箱和电气控制装置；所述氩弧焊机用于提供自调焊炬组件所需的电压和电流，同时将氩气瓶所提供的氩气传送至自调焊炬组件；所述循环水冷箱用于提供冷却水以供氩弧焊机所需；在所述循环水冷箱内设有电气控制装置，所述电气控制装置在所述循环水冷箱冷却水到位的情况下才启动所述氩弧焊机；当关闭氩弧焊机时，自调氩弧焊节能机顶柜组件自动复位。

进一步，所述电气控制装置包括继电器组件、引熄弧开关、电焊机高频发生器以及换向开关；所述换向开关用于控制驱动电机的转动方向，进而控制夹外套的所述凸出块与上限位片或下限位片的连通，以实现钨棒自由地、无级连续地上下可调，并且在熄弧时复位。

进一步，所述继电器组件包括多个继电器，用于控制氩弧焊机的引弧的时间条件。

本发明的优点在于提供了一种自调焊炬组件及采用所述自调焊炬组件的自调氩弧焊节能机顶柜组件，能够更好地随意调节电弧的能量密度，且在低能量密度的电弧和高能量密度的电弧之间连续来回调节，调节更平稳且精确，制造工艺和装配要求更低，引熄弧更合理可靠，焊接时可采用大电流，易失效或损坏的零部件更少而得到的电弧更稳定、能量密度更高、电弧硬性和方向性更高。由于操作人员可随意调节电弧的能量密度就能取得显著的节能效果，因此进一步降低对操作人员的技能要求，使级别较低的焊工较容易成为级别较高的焊工。另外，本发明可使得普通电弧更靠近纯等离子电弧的效果，并且可使无压缩电弧能够更平稳地逐渐过渡至压缩电弧。

根据本发明的技术方案，所述钨棒可以方便地装上或缷出。

根据本发明的技术方案，自调焊炬组件可选用的电流范围也大大增加。

附图说明

图1为本发明所述的自调焊炬组件的结构剖视图；

图2A为图1所示的离合器的结构剖视图；

图2B为图2A的A向视图；

图3A为图1所示的调节杆的结构剖视图；

图3B为图3A的A向视图；

图4为图1所示的导电槽的结构剖视图；

图5A为图1所示的夹外套的结构剖视图；

图5B为图5A的A向视图；

图6A为图1所示的上限位片的结构剖视图；

图6B为图6A的A-A向剖视图；

图7A为图1所示的下限位片的结构剖视图；

图7B为图7A的A-A向剖视图；

图8A为图1所示的限位圈的结构剖视图；

图8B为图8A的A-A向剖视图；

图9为图1所示的铜喷嘴的结构剖视图；

图10A为图1所示的下顶圈的结构剖视图；

图10B为图10A的A向视图；

图11A为图1所示的锁紧棒的结构剖视图；

图11B为图11A的A-A向剖视图；

图11C为所述锁紧棒使用状态剖视图；

图12A为图1所示的封圈的结构剖视图；

图12B为图12A的A向视图；

图13为图1所示的调节螺钉的结构剖视图；

图14A为图1所示的长孔的结构剖视图；

图14B为图14A的A向视图；

图14C为图14A的A’向视图；

图15A为图1所示的电缆的结构示意图；

图15B为图15A所示电缆管的结构剖视图；

图15C为图15A所示电缆管与导电槽的连接剖视图；

图15D为图15C的A向视图；

图16A为图1所示的内夹套的结构剖视图；

图16B为图16A的A-A向剖视图

图17A为图1所示下顶圈的结构剖视图；

图17B为图17A的A-A向剖视图；

图18A为图1所示的冷却块与第一水管相连的结构示意图；

图18B为图18A的A向视图；

图18C为图18A的A’向视图；

图19A为图1所示的限位圈与冷却块及调节螺钉的连接剖视图；

图19B为图19A的A向视图；

图20A～图20E为图1所示的钨棒的装配过程示意图；

图21为本发明所述的自调氩弧焊节能机顶柜组件的结构示意图；

图22A为本发明所述的电气控制装置的各元件接线示意图；

图22B为高频延时引熄的示意图；

图22C为引熄弧开关的示意图；

【主要组件符号说明】

3、驱动电机；5、固定螺钉；6、上外壳；9、离合器；

12、螺钉；15、轴承；18、固定圈；21、调节杆；

24、联套；27、调正片；30、长孔；

33、导电槽；33A、出水管；36、顶封；

39、夹外套；39A、凸出块；42、上限位片；

45、紧固螺栓；54、外圈；55、下限位片；

57、密封；60、封圈；63、调节螺钉；

66、内夹套；66A、内夹套斜面；66B、内夹套缝隙；

69、固定套；70、限位圈；72、冷却块；75、气流圈；

78、陶瓷喷嘴；81、铜喷嘴；84、钨棒；

87、下顶圈；87A、下顶圈斜面；87B、下顶圈的槽；

90、第一气管；93、第一水管；96、固定圈；

99、第二气管；102、联套；105、第二水管；

108、电缆；108A、电缆线；108B、电缆管；108C、绝缘套；

111、进气管；114、开关；117、手柄；120、中套；

123、锁紧棒；123A、锁紧棒下端；123B、锁紧棒横杆；

301、长圆柱；302、长腰孔；

501、氩气瓶；502、框架；503、自调焊炬组件；

504、氩弧焊机；505、循环水冷箱；506、电气控制装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的自调焊炬组件及采用所述自调焊炬组件的自调氩弧焊节能机顶柜组件的具体实施方式做详细说明。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用驱动电机作为动能来调节电弧能量密度的自调焊炬组件。参见图1所示，所述自调焊炬组件包括冷却水循环单元、氩气供应单元、电控箱单元、弧棒升降控制单元及铜喷嘴81与钨棒84的对中单元。其中，所述冷却水循环单元包括两部分，第一部分是将输送焊接电流的电缆108及相关的零部件进行冷却，也就是说，外部的冷却水从绝缘套108C中进入，通过电缆管108B进入导电槽33，在导电槽33内环绕一周后，从导电槽33上一出水管33A排出，可参见图15A～图15D。第二部分是将冷却块72进行冷却，也就是说，冷却水从第一水管93进入冷却块72，绕一周后再从第二水管105排出，这样使得冷却块72保持低温，进而使得铜喷嘴81同样处于低温。

所述氩气供应单元包括第一气管90和第二气管99。第一气管90用于输送作为保护气的氩气，使得钨棒84与工件之间的电弧不与空气接触。第二气管99用于输送氩气，以形成冷气膜，并将该冷气膜用于压缩电弧。

所述电控箱单元用于控制驱动电机3的启动、停止、正转、反转，如图22A所示，图22A中的电机即为所述驱动电机3。3×4换向开关即为自调焊炬组件中的开关114。

所述弧棒升降控制单元包括：驱动电机3、离合器9、调节杆21、导电槽33、夹外套39、钨棒84和铜喷嘴81。其中，驱动电机3的旋转带动离合器9，离合器9再带动调节杆21，调节杆21下部的外螺纹与导电槽33的内螺纹连接，但是调节杆21被上下制约。当调节杆21旋转时带动导电槽33上下运动，导电槽33又带动夹外套39以及夹外套39内的钨棒84一起上下运动。夹外套39和钨棒84的运动的范围在上限位片42及下限位片55之间，夹外套39上设有一凸出块39A（如图5A所示），凸出块39A即为图22A中的3，上限位片42是图22A中1，下限位片55是图22A中的2。当夹外套39带钨棒84下降时，使得1和3相碰，驱动电机3停转。同理当夹外套39带钨棒84上升时，使得2和3相碰，驱动电机3也停转。

所述铜喷嘴81与钨棒84的对中单元包括：限位圈70、调节螺钉63、冷却块72。所谓对中即要求使钨棒84的中轴线与铜喷嘴81中央孔的中轴线重合。通过已被固定的限位圈70和旋入冷却块72的螺孔的调节螺钉63，使得冷却块72带着铜喷嘴81在平面上进行左右前后移动，直至铜喷嘴81的中央孔与钨棒84的四周间隙一致为止。

以下将对各单元中的各零件做进一步描述。

其中所述驱动电机3与离合器9相连，离合器9的一端与一调节杆21的上端连接。在本发明实施方式中，所述离合器9的一端呈凸扁长型，所述调节杆21的上端呈凹长方型，以使所述离合器9的凸扁长型插入调节杆21的凹长方型，而且所述凸扁长型和凹长方型之间具有间隙，这样可以大大降低驱动电机3与调节杆21的同心度要求。

所述调节杆21的下端与导电槽33相啮合。在本发明实施方式中，所述调节杆21下端的外螺纹与导电槽33的内螺纹相啮合。导电槽33在一长孔30内，并与长孔30紧密配合。参见图14A、14B和14C及图1所示，在所述长孔30的外层中间镶有长圆柱301，用于防止导电槽33的旋转。在长孔30侧面设有一长腰孔302，导电槽33侧面的电缆108从长腰孔302穿出。电缆108与导电槽33焊接而成。因此，所述长腰孔302可以对与导电槽33一起作上下运动的电缆108进行限位。所述电缆结构如图15A所示，其中，电缆108包括电缆线108A、电缆管108B和绝缘套108C。电缆线108A为一直径约为5mm的电缆线；电缆管108B与电缆线108A焊接而成（参见图15A所示，其中P点为焊接点）；绝缘套108C为一耐高温的绝缘套，与电缆管108B紧紧相套，绝缘套108C的内径约为8mm。所述电缆管108B与导电槽33焊接成一体，参见图15C所示，这样使得在输送焊接电流过度时，相连的工件之间没有间隙，进而使焊接电流大大增加。在所述导电槽33上还设有一出水管33A，参见图15D所示，出水管33A与导电槽33焊成一体。于是，外部的冷水可以从电缆管108B进入，经过导电槽33的圆环孔，再从出水管33A流出，形成冷进热出的情况。由此可见，所述电缆108和导电槽33通过采用水冷方式，使得焊接电流大大增加（例如，电流为300～500mA），而现有技术中焊接电流只能采用小电流

所述导电槽33与夹外套39固接。进一步，可采用所述导电槽33下部的内螺纹与夹外套39上部的外螺纹紧固连接，使得在输送焊接电流过度时，相连的工件之间没有间隙，进而使焊接电流大大增加。夹紧套39的上部分有顶封36，顶封36的外螺纹与夹外套39上部的内螺纹相连。在所述夹外套39内还设有内夹套66，参见图16A和图16B所示。当下顶圈87向上拧时，参见图17A和17B所示。下顶圈斜面87A紧压内夹套斜面66A（参见图16A所示），使得内夹套缝隙66B向中间挤压而夹住钨棒84。由上述可见，从电缆108至钨棒84彼此之间通过紧压或螺纹连接或焊接方式，以使得在整个导电过程中，没有两个工件之间会产生相对运动（或位移），于是有利于导电，并且接触电阻极小。同时，由于上述工件如此的连接方式，避免靠摩擦接触而导电，使接触电阻大的情况，因此，本发明实施方式适合焊接时大电流的传送。另外，由于绝缘套108C的内径远大于电缆线108A的外径，在形成的间隙中可以通过冷却水，并且冷却水直通导电槽33，这样即采用焊接大电流，其所产生的热量也给冷却水带走，进而更好地保护整个组件。

由于所述夹外套39夹持钨棒84，因此当驱动电机3旋转时带动调节杆21同步旋转，调节杆21只能带动导电槽33作上升或下降动作，而不会做旋转运动，进而夹外套39以及钨棒84一起作上下运动。另外，通过采用调正片27和螺钉12，以使轴承15保持运动平稳，从而使所述钨棒84保持上下运动平稳。

参见图5A和5B及图1所示，在所述夹外套39的右侧设有一凸出块，所述凸出块的上方和下方分别设有一上限位片42和一下限位片55，并且上限位片42和下限位片55分别被一紧固螺栓45压紧而无法移动。同时，上限位片42和下限位片55被一外圈54固定（所述外圈54还起到支撑长孔30的作用）。通过设置上限位片42和下限位片55以限制夹外套39在上限位片42和下限位片55之间作上下运动。一般常用的钨棒84的直径为3.2mm，则上下限位片距离即为：【3.2×（1.2～1.4）+（4～5）】mm。若要改变夹外套39的运动，需要松开紧固螺栓69。参见图6A、6B、7A、7B所示，上限位片42和下限位片55分别具有一长形腰槽，于是可以进行上下调节，进而可以增加或减少夹外套39上下运动的距离，即也控制钨棒84的上升和下降的运动区间范围。上限位片42上的导线的另一端与外部的电气控制装置中的2点电学连接，下限位片55上的导线的另一端与外部的电气控制装置中的1点电学连接，夹外套39右侧凸出块上也焊接有一绝缘导线，所述绝缘导线的另一端也与外部的电气控制装置中的3点电学连接。其中所电学连接的绝缘导线和电缆均不外露，不仅增强安全性，而且也使得整个组件美观。

继续参见图1所示，由于所述限位圈70的内孔直径（例如为28mm）大于冷却块72的外径（例如为25mm），也就是说，这两者之间的单边具有一定的间距（例如为1.5mm）。所述限位圈70的上部内螺纹与固定圈96的外螺纹连接，限位圈70的下部外螺纹与固定套69相连。因此，限位圈70在空间上是没有移位的可能性。

参见图8A和图8B所示，在所述限位圈70的前、后及右边具有三个倒T形槽，在三个倒T形槽中分别设有三个调节螺钉63，所述调节螺钉63的螺孔设在冷却块72上（参见图19A～图19B所示）。当调节螺钉63旋进冷却块72的螺孔后，调节螺钉63只能旋转，不会在调节螺钉63的轴向上前后移动，这是因为限位圈70挡住了调节螺钉63在轴向上的移动，于是调节螺钉63可以拉动冷却块72。由于有三个调节螺钉63的调节，使得冷却块72在平面四个方向（前、后、左、右）上做任意移动调节。由于所述铜喷嘴81上设有细牙螺纹，并通过细牙螺纹与冷却块72紧固连接，因此当冷却块72带动铜喷嘴81一起平移，以使钨棒84处于铜喷嘴81的中央孔的中间（即中心钱重合），甚至当所述钨棒84有一定程度的弯曲，也可以使钨棒84调至铜喷嘴81的中央孔的中间位置。这样，可使冷气膜均匀地沿着钨棒84四周向下送，也可以使机械压缩效应四周均匀，并使电弧更加挺直。

继续参见图1所示，用于夹持钨棒84的夹外套39从冷却块72中间穿过。由于夹外套39外径与冷却块72内孔之间留有较大的间隙，因此，外加的氩气可从进气管111和第二气管99进入上述间隙，同时封圈60的上部分紧包夹外套39，下部孔径放大，同时在封圈60上部再镶有一密封57，这样保证从进气管111和第二气管99所进入的氩气全部输送至冷却块72，接着通过铜喷嘴81的中央孔后，沿着钨棒84的边缘一直向下送。进一步，所述自调焊炬组件还包括第一水管93、第二水管105。参见图18A～18C所示，由于冷却块72通过第一水管93和第二水管105的循环水冷的冷却处理，而且铜喷嘴81又采用细牙螺纹与冷却块72连配，且铜喷嘴81的上平面与冷却块72下平面紧紧相固，因此，具有良好的散热条件，进而使从铜喷嘴81中央孔流出的压缩氩气形成一层冷气膜。

作为保护气的氩气从第一气管90进入气流圈75，再通过冷却块72与固定套69和陶瓷喷嘴78所形成的间隙而形成保护气层，以对电弧进行保护，即将空气与电弧隔离。其中气流圈75和陶瓷喷嘴78用于传送作为保护气的氩气。

继续参见图1所示，所述自调焊炬组件还包括固定圈18、联套24、联套102和中套120。其中固定圈18为一固定轴承15的外圈。联套24为连接上外壳6和中套120的构件。中套120为一不导电的绝缘外套。

参见图11A～图11C所示，在自调焊炬组件内设有一锁紧棒123。所述锁紧棒下端123A为一扁平结构，其巧好可以插入下顶圈的槽87B内（参见图11C所示）。通过旋转锁紧棒123可以拧紧下顶圈87，使下顶圈斜面87A紧压内夹套斜面66A，进而可以压紧钨棒84。同时，在所述锁紧棒123上设有一锁紧棒横杆123B，所述锁紧棒横杆123B用于测量钨棒84伸出铜喷嘴81的长度，也可以增加锁紧棒123的扭矩力。在做上述操作前，先要将陶瓷喷嘴78和铜喷嘴81拧下来，这样有利于锁紧棒123伸入冷却块72内进行操作。

图20A～图20E为图1所示的钨棒84的装配过程示意图。其中，图20A表示所述自调焊炬组件未装入钨棒84的状态。图20B表示所述自调焊炬组件准备装入钨棒84前，需要将铜喷嘴81和陶瓷喷嘴78拧下。图20C表示所述自调焊炬组件已插入钨棒84，但未将钨棒夹紧。图20D表示锁紧棒123通过冷却块72下端的螺孔插入，当锁紧棒横杆123B碰到钨棒84尖端时往内推，直至锁紧棒下端123A插入至下顶圈的槽87B内，接着旋转锁紧棒123，使下顶圈斜面87A与内夹套斜面66A受到挤压。由于内夹套66上端有顶封36，因此内夹套66无法向上运动，于是内夹套缝隙66B被夹紧，进而钨棒84也被夹紧。图20E表示钨棒84压紧后，去掉锁紧棒123，再将铜喷嘴81和陶瓷碰嘴78拧上，于是完成自调焊炬组件的钨棒84的夹紧过程。由此可见，所述钨棒84可以方便地安装或卸载。

接着继续参见图1所示，铜喷嘴81的螺纹的轴线必须与圆平面垂直，冷却块72的下方的螺孔轴线必须与下平面垂直。当铜喷嘴81的平面与冷却块72平面紧密配合，增加了接触面积，减少之间的电阻，提升冷却效果，达到最佳散热效果，使得铜喷嘴81更易于导热，并且更容易形成压缩电弧的冷气膜。进一步，所述自调焊炬组件还包括联套102，所述联套102用于输送冷却水进入第一水管93后再进入冷却块72。所述第一水管93、第二水管105和联套102和冷却块72用于对铜喷嘴81冷却。

在本发明实施方式中，所述铜喷嘴81下端与选用的钨棒84直径有一定的数值关系。铜喷嘴81的中心孔的直径DE=【钨棒直径+（0.6～1）】mm，所述中心孔的长度DL=【钨棒直径+（0～1）】mm。所述铜喷嘴81由紫铜材料制成。所述铜喷嘴81的下平面采用陶瓷粉末材料热喷涂处理形成一绝缘陶瓷层。形成陶瓷层的过程如下：将铜喷嘴81均匀加热至450℃左右，用改制的氧乙炔喷枪将陶瓷粉末喷在铜喷嘴81的下平面上，陶瓷粉末厚度约在0.5mm以下，喷射时陶瓷粉末不能进入小孔。由于采用陶瓷粉因而可以防止铜喷嘴所产生的二次电弧。

在所述自调焊炬组件的一手柄117上设有一开关114用于控制驱动电机3的转动方向。所述开关114有三档，即上档、下档和停止档，并由操作人员手工控制。当所述开关114处在上档时，驱动电机3正转钨棒84就下降，直至夹外套39上的凸出块与下限位片55碰触，即控制并与自调焊炬组件连接的电气控制装置（下文有详细说明）内的1和3连接，则继电器J1工作，使继电器J11常闭触点打开，驱动电机（3）停止转动。若再要使使驱动电机3转动，须使通过自调焊炬组件上的开关114使N、O两触点连接，此时驱动电机3上的正负极性已反向，电机只能反转，即钨棒84只能上升，同理，当夹外套39上的凸出块与上限位片42碰触，即电气控制装置内的2、3连接，则继电器J2工作，使J21常闭触点打开，驱动电机3又停止转动。由此可见，所述开关114通过控制驱动电机3的转动方向，进而控制夹外套39的凸出块与上限位片42或下限位片55的连通，以实现钨棒84自由地、无级连续地上下可调，并且钨棒84在熄弧时复位。当操作人员手工使开关114处在停止挡时，则钨棒84的升降运动立即停止，处于静止状态。因此，在焊接过程中操作性更好，调节更平稳且精确，易失效或损坏的零部件更少而得到的电弧更稳定、能量密度更高、电弧硬性和方向性更高。另外，操作人员的任何错误操作都不会使组件产生损坏，进一步降低对操作人员的技能要求。

本发明的另一目的在于提供一种自调氩弧焊节能机顶柜组件，所述自调氩弧焊节能机顶柜组件采用上述的自调焊炬组件，使得在调节电弧能量密度过程中定量更细化、调节更顺畅，整套设备制造和安装工艺得到提高，各组件之间的结构关系安排得更合理，避免因操作人员的误操作而造成的个别零部件的损坏。参见图21，所述自调氩弧焊节能机顶柜组件包括氩气瓶501、框架502、自调焊炬组件503、氩弧焊机504、循环水冷箱505和电气控制装置506；其中，所述氩气瓶501用于提供自调焊炬组件所需的氩气；所述框架502用于放置自调焊炬组件503、氩弧焊机504、循环水冷箱505和电气控制装置506；在本发明实施方式中，框架502为一小车，用于放置氩气瓶501、自调焊炬组件503、氩弧焊机504、循环水冷箱505和电气控制装置506，同时该框架502具有车轮，易于使自调氩弧焊节能机顶柜组件在工地或其他工作场所移动。所述氩弧焊机504用于提供自调焊炬组件503所需的电压和电流（即将输入的高电压转为低电压，将输入的低电流转为高电流），由于所述氩弧焊机504具有氩气通道，因此同时将氩气瓶501所提供的氩气传送至自调焊炬组件503；所述循环水冷箱505用于提供冷却水以供氩弧焊机504所需；在所述循环水冷箱505内设有电气控制装置506，所述电气控制装置506在所述循环水冷箱505冷却水冷到位的情况下才启动所述氩弧焊机504；当关闭氩弧焊机504时，自调氩弧焊节能机顶柜组件自动复位。所述电气控制装置506以箱体形式配置，不仅增加整个自调氩弧焊节能机顶柜组件的美观，而且也便于控制。。

所述循环水冷箱505必须先工作，然后再可以引燃氩弧焊机504，氩弧焊机504熄弧时，自调焊炬内的钨棒84必须复位到点燃电弧前的位置。

参见图22A、22B、22C所示，所述电气控制装置506包括继电器组件、引熄弧开关、电焊机高频发生器、3×4的换向开关、具有电压负反馈的电路控制板、电位器、整流电桥、变压器及四芯航空插头。所述换向开关即为所述自调焊炬组件的开关，用于控制驱动电机3的转动方向，进而控制夹外套39的所述凸出块与上限位片42或下限位片55的连通，以实现钨棒84自由地、无级连续地上下可调，并且在熄弧时复位。

其中，所述继电器组件包括多个继电器，分别为一个时间继电器Js和四个中间继电器J1、J2、J3、J4，用于控制氩弧焊机504的引弧的时间条件。在图22B所示的高频延时引熄的设置中，A点表示可选用四芯航空插头，并且选用了1、4号触点。通过高频延时引熄的设置（参见图22B所示），以保证当循环水冷箱的冷却水到位后（参见图22A所示），才进行引弧操作，并通过引熄弧开关（参见图22C所示）的控制以进行引弧或熄弧。

具有电压负反馈的电路控制板在已确定某一转速后，它可以在驱动电机3遇到阻力而减慢转速时，或网路电压发生改变时，它可以提供一个电压负反馈的电压，使驱动电机3的转速不发生改变的电控线路。

3×4换向开关即为在自调焊炬组件503的手柄117上的开关114。通过操作人员的手工控制，可使驱动电机3进行正转、反转或停转。

参见图22C，引熄弧开关的功能一是引燃电弧，二是熄弧的同时，使钨棒84恢复至引弧前的原始状态。驱动电机3的转向定义如下：当正转时5为正极，4为负极，此时钨棒84下降；当反转时5为负极，4为正极，此时钨棒84上升。

以下将说明自调氩弧焊节能机顶柜组件的工作流程。

所述自调氩弧焊节能机顶柜组件接通电源（一般为电网所供的220伏电压交流电）时，各部件即自调焊炬组件503、氩弧焊机504、循环水冷箱505和电气控制装置506均未进入工作状态。

首先，合上电气控制装置506上的开关K，再合上循环水冷箱505旁的联动开关，于是循环水冷箱505的电水泵开始工作，将冷却水送入自调焊炬组件503中的第一水管93和电缆108中。同时双联开关上的77、88两触点连通后，时间继电器Js开始计时，约过一定时间（例如30秒）后，时间继电器Js中的常开触点合上后，引熄弧开关可将0与55两触点连通，于是氩弧焊机504产生高频并引燃电弧，此时电弧是呈梯形的自然电弧，没有任何压缩。自调焊炬组件503的手柄117上的开关114即3×4的换向开关此时处于停转状态。若操作人员拨动换向开关，使触点5处于正极，则使驱动电机3正转。驱动电机3带动离合器9和调节杆21，使导电槽33上升，导电槽33又带动夹外套39一起上升，而与夹外套39相连的钨棒84随之上升，于是钨棒84逐渐进入到铜喷嘴81的中央孔内，在冷气膜压缩、机械压缩和磁压缩下，使得电弧直径变小。随着钨棒84的不断上升，电弧变得越来越挺直。此时，在自调焊炬组件503中的夹外套39上的右侧凸出块也不断上升，直至碰到上限位片42时，即电气控制装置506中的1、3触碰，于是使J1继电器工作，J11常闭触点打开，而使驱动电机3被迫停转。此时，钨棒84的位置是在铜喷嘴81中内缩最大位置。若操作人员再将3×4换向开关拨动，使触点5为负极，则3×4换向开关上的n、o两触点相连，驱动电机3进行反转。同理，使得钨棒84下降，直至夹外套39上的右侧凸出块触碰到下限位片55时，即电气控制装置506中的2、3触碰。于是使J2继电器工作，J21常闭触点打开，而使驱动电机3被迫停转，电弧又恢复至引弧时的状态。在上述两者之间的任何一个位置时，只要操作人员把3×4换向开关拨至停转状态时，则电弧就保护此时的形状、温度和挺度。当操作人员将引熄弧开关拨到0与66两触点相连，则氩弧焊机504熄弧。而电气控制装置506中的J3继电器工作，使得J31，J32两常闭触点打开，此时只要夹外套39上的右侧凸出块未碰到下限位片，则驱动电机3上5为正极，钨棒84一直往下降，直至夹外套39上的右凸块与下限位片55触碰，则继电器J1工作，J11、J12两常闭触点打开，驱动电机3停转回到引弧前的状态。若引熄弧开关拨到0与66和55两触点之间的触点相连时，氩弧焊机504不工作。

本发明所提供一种自调焊炬组件能够更好地随意调节电弧的能量密度，且在低能量密度的电弧和高能量密度的电弧之间连续来回调节。所述自调焊炬组件能够与现有的各类型号的氩弧焊机相匹配。焊接时可采用大电流，在同样的焊接电流下，可以获得深且窄的焊缝，并且节约能量。另外，本发明可使得普通电弧更靠近纯等离子电弧的效果，并且可使无压缩电弧能够更平稳地逐渐过渡至压缩电弧。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种自调焊炬组件，其特征在于，包括：驱动电机(3)、离合器(9)、调节杆(21)、导电槽(33)、夹外套(39)、电缆(108)、钨棒(84)、限位圈(70)、调节螺钉(63)、冷却块(72)和铜喷嘴(81)；

其中所述驱动电机(3)与离合器(9)相连，离合器(9)的一端与一调节杆(21)的上端连接，所述调节杆(21)的下端与导电槽(33)相啮合，所述导电槽(33)分别与夹外套(39)和电缆(108)固接；

所述电缆(108)包括电缆线(108A)、电缆管(108B)和绝缘套(108C)；电缆管(108B)与电缆线(108A)相焊接，绝缘套(108C)外套于电缆管(108B)，所述电缆管(108B)与导电槽(33)焊接为一体，在所述导电槽(33)上设有一出水管(33A)，所述出水管(33A)与导电槽(33)焊接为一体，所述电缆(108)和导电槽(33)采用水冷方式；所述导电槽(33)与夹外套(39)螺纹固接；所述夹外套(39)夹持钨棒(84)；当驱动电机(3)旋转时带动调节杆(21)同步旋转，调节杆(21)带动导电槽(33)作上升或下降动作，进而夹外套(39)以及钨棒(84)一起作上下运动；

在所述夹外套(39)的一侧设有一凸出块，所述凸出块的上方和下方分别设有一上限位片(42)和一下限位片(55)，并且上限位片(42)和下限位片(55)分别被一紧固螺栓(45)压紧，通过设置上限位片(42)和下限位片(55)以限制夹外套(39)在上限位片(42)和下限位片(55)之间作上下运动；

在所述限位圈(70)上设有调节螺钉(63)，所述调节螺钉(63)的螺孔设在冷却块(72)上，通过调节螺钉(63)使冷却块(72)在平面上任意调节，以使钨棒(84)处于铜喷嘴(81)的中央孔的中间；

在所述自调焊炬组件的一手柄(117)上设有一开关(114)，所述开关(114)控制驱动电机(3)的转动方向，进而控制夹外套(39)的凸出块与上限位片(42)或下限位片(55)的连通，以实现钨棒(84)自由地、无级连续地上下可调，并且钨棒(84)在熄弧时复位。

2.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，在所述上限位片(42)和下限位片(55)上分别设有一长形腰槽，用于调节上限位片(42)和下限位片(55)的上下位置，进而控制钨棒(84)的上升和下降的运动区间范围。

3.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，进一步包括顶封(36)、内夹套(66)和下顶圈(87)，用于夹紧所述钨棒(84)。

4.根据权利要求3所述的自调焊炬组件，其特征在于，进一步包括锁紧棒(123)，所述锁紧棒用于控制钨棒(84)伸出铜喷嘴(81)的长度，并且通过锁紧棒(123)下端的扁平结构拧紧下顶圈(87)。

5.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，在所述铜喷嘴(81)上设有细牙螺纹，通过细牙螺纹与冷却块(72)紧固连接，并且铜喷嘴(81)的平面与冷却块(72)平面紧密配合。

6.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，所述铜喷嘴(81)的中心孔的直径DE＝【钨棒直径+(0.6～1)】mm，所述中心孔的长度DL＝【钨棒直径+(0～1)】mm。

7.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，所述铜喷嘴(81)的中央孔的外表面设有一绝缘陶瓷层。

8.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，进一步包括第一水管(93)、第二水管(105)和联套(102)，所述第一水管(93)、第二水管(105)、联套(102)和冷却块(72)用于对铜喷嘴(81)冷却。

9.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，所述离合器(9)的一端呈凸扁长型，所述调节杆(21)的一端呈凹长方型，以使所述离合器(9)的凸扁长型插入调节杆(21)的凹长方型，而且所述凸扁长型和凹长方型之间具有间隙。

10.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，所述调节杆(21)下端的外螺纹与导电槽(33)的内螺纹相啮合。

11.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，所述导电槽(33)在一长孔(30)内，且所述导电槽(33)与所述长孔(30)紧密配合，在所述长孔(30)的外层中间镶有长圆柱，在所述长孔(30)上设有一长腰孔(302)；所述导电槽(33)的侧面的电缆(108)从所述长腰孔(302)穿出。

12.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，进一步包括第一气管(90)和第二气管(99)；第一气管(90)用于输送作为保护气的氩气，第二气管(99)用于输送氩气以形成冷气膜。

13.根据权利要求1所述的自调焊炬组件，其特征在于，进一步包括气流圈(75)和陶瓷喷嘴(78)，用于传送作为保护气的氩气。

14.一种采用权利要求1所述自调焊炬组件的自调氩弧焊节能机顶柜组件，其特征在于，包括氩气瓶(501)、框架(502)、自调焊炬组件(503)、氩弧焊机(504)、循环水冷箱(505)和电气控制装置(506)；其中，所述氩气瓶(501)用于提供自调焊炬组件所需的氩气；所述框架(502)用于放置自调焊炬组件(503)、氩弧焊机(504)、循环水冷箱(505)和电气控制装置(506)；所述氩弧焊机(504)用于提供自调焊炬组件(503)所需的电压和电流，同时将氩气瓶(501)所提供的氩气传送至自调焊炬组件(503)；所述循环水冷箱(505)用于提供冷却水以供自调焊炬组件(503)所需；在所述循环水冷箱(505)内设有电气控制装置(506)，所述电气控制装置(506)在所述循环水冷箱(505)冷却水到位的情况下才启动所述氩弧焊机(504)；当关闭氩弧焊机(504)时，自调氩弧焊节能机顶柜组件自动复位。

15.根据权利要求14所述的自调氩弧焊节能机顶柜组件，其特征在于，所述电气控制装置(506)包括继电器组件、引熄弧开关、电焊机高频发生器以及换向开关；所述换向开关用于控制驱动电机(3)的转动方向，进而控制夹外套(39)的所述凸出块与上限位片(42)或下限位片(55)的连通，以实现钨棒(84)自由地、无级连续地上下可调，并且在熄弧时复位。

16.根据权利要求15所述的自调氩弧焊节能机顶柜组件，其特征在于，所述继电器组件包括多个继电器，用于控制氩弧焊机(504)的引弧的时间条件。